宁芜铁路沧波门至古雄段建设方案研究

朱正良

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063）

1 宁芜铁路概况

1.1 地理位置和功能定位

宁芜铁路位于江苏省南京市和安徽省马鞍山市、芜湖市，是沿江铁路货运通道的重要组成部分，是串联京沪铁路与华东二通道的重要连接线。宁芜铁路为沿线梅钢、马钢、长江钢铁厂、马鞍山电厂等众多厂矿企业提供服务，是以承担地方货物运输为主，兼顾沿江货运以及少量旅客运输的普速铁路[1]。

1.2 扩能改造的必要性

宁芜铁路修建年代久远，既有设施标准低，采用内燃牵引，小半径曲线、超限坡地段分布广泛，沿线多座桥梁不满足水位要求，平交道口分布广泛。为提升运输品质，满足沿线地区社会经济发展需要，改善城市交通环境，急需对宁芜铁路进行扩能改造。

1.3 沧波门至古雄段外绕改线工程

宁芜铁路沧波门至古雄段位于南京市秦淮区及雨花台区，沿线设沧波门、光华门、中华门、西善桥、建宁及古雄六个车站。

随着南京市城市化进程的发展，沧波门至古雄段既有铁路已经处于城市高度发达区域，铁路阻断了城市各个片区之间的交通网络与联系，割裂了城市空间布局与功能联系[2]。

原铁道部和南京市于2007 年开始对该段线路改线工程进行了多次研究，最终推荐自沧波门改线、经南京南站接轨古雄的外绕方案。

京沪高铁、宁安城际建设过程中，已对该段与其相关的工程范围内的隧道提前实施，分别为：下穿南京南站北广场先期实施工程，下穿京沪高铁、沪汉蓉铁路及宁安城际先期实施工程，以及下穿宁安城际先期实施工程。

2 沧波门至古雄段建设方案研究

宁芜铁路沧波门至古雄段外绕改线工程，沧波门至古雄站间距为26.8km，区间单线通过能力不满足运能需要，需提高线路通过能力。

提高单线铁路通过能力常见的方式有增设车站或线路所、增建二线等。在控制区间增设车站，可缩短行车时间，提高通过能力，但要考虑区间中段线路是否有增设车站条件，同时要注意站间距离不能过短。增建二线则是提高通过能力最有效的措施，若沧波门至古雄段整段增建二线，则通过能力富余量大，工程投资增加多，考虑到该段存在先期已实施工程，可利用已实施工程，在局部修建双线插入段，组织不停车交会，提高通过能力。修建双线插入段，一般是在原有车站的基础上通过延长站线而形成，也可在限制区间中部铺设一段双插，两端分设两个线路所[3]。

基于上述改建思路，沧波门至古雄段共研究了三个方案。

2.1 方案说明

2.1.1 新设双龙街、谷里站（方案Ⅰ）

该方案在秦淮河特大桥与南京南站北广场已实施段落之间增设双龙街站，在南京南隧道内增设谷里站，即共设沧波门、双龙街、谷里、古雄四座车站，其中沧波门、古雄为改建车站，双龙街（3 线，含1 条正线）为新建路基车站，谷里（2 线，含1 条正线）为新建地下车站。双龙街、古雄车站到发线有效长满足1050m 要求，沧波门、谷里车站到发线有效长为850m，方案示意图如图1 所示。

图1 新设双龙街、谷里站（方案Ⅰ）

2.1.2 利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段（方案Ⅱ）

该方案利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段。结合已建成段隧道断面、双龙大道及线路所出岔条件等因素，同时考虑维护管理便利，双插段起点设置在南京南隧道进口之前路基地段DK19+350处，双插段终点设置在下穿南京南站北广场已实施隧道终点芜湖端DK23+500 处，双插起、终点正线线间距均为5m，其他地段为4m，双插段长度4.15km。考虑双插段终点DK23+500 处线路所位于隧道内，结合安全线布置要求，宁芜铁路正线采用右线贯通，方案示意图如图2 所示。

图2 利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段（方案Ⅱ）

在隧道入口DK19+600 处附近设线路所，同时管辖双插段两端线路所道岔，对远端道岔电缆采取加芯措施。线路所新设CTC、自动站间闭塞、计算机联锁、信号集中监测、道岔缺口监测等设备各1 套，设备配置标准与沿线车站保持一致。双插道岔中间区段均按25Hz 相敏轨道电路设计，并纳入线路所直接控制。线路所房屋面积480m2，拟按无人值守设计，其CTC和联锁远程控制终端设在沧波门站，沧波门站运转室面积相应增加25m2，并增加远程控制设备用电量。在线路所至沧波门站之间提供2 根不同物理路径的远程控制光纤通道。

2.1.3 利用下穿南京南站北广场及下穿京沪高铁已实施工程修建双插段（方案Ⅲ）

该方案将下穿南京南站北广场已实施工程与下穿京沪高铁已实施工程贯通，修建双插段。双插段起点同方案Ⅱ设置于南京南隧道进口之前路基地段DK19+350 处，双插段终点设置在下穿京沪高铁已实施隧道芜湖端、京沪高铁南侧DK26+000 处隧道内。双插起、终点正线线间距均为5m，其他地段为4m，双插段长度6.65km。考虑双插段终点DK26+000 处线路所位于隧道内，结合安全线布置要求，宁芜铁路正线采用右线贯通，方案示意图如图3 所示。

图3 利用下穿南京南站北广场及下穿京沪高铁已实施工程修建双插段（方案Ⅲ）

在双插起、终点处分别设线路所1 和线路所2。线路所1 信号设备房屋设在隧道入口处DK19+600 附近，线路所2 信号设备房屋设在DK26+000 附近地面上，两线路所均新设CTC、自动站间闭塞、计算机联锁、信号集中监测、道岔缺口监测等设备各1 套，设备配置标准与沿线车站保持一致。双插道岔中间区段按区间处理，采用双单线自动站间闭塞，轨道电路占用检查采用计轴设备。两线路所均按无人值守设计，其CTC 和联锁远程控制终端均设在沧波门站，沧波门站运转室面积相应增加40m2，并增加远程控制设备用电量。在线路所至沧波门站之间提供2 根不同物理路径的远程控制光纤通道。

2.2 输送能力适应情况

2.2.1 新设双龙街、谷里站（方案Ⅰ）

新设双龙街、谷里站后，按照直达列车采用5000t牵引质量、其余列车采用4000t 牵引质量进行运输组织，HXD3B 机车牵引，货物列车最高车速80km/h，τ不=4min、τ会=2min，起、停附加时间分别为3min、2min，技术站相邻区间附加4min，天窗时间90min，经线路能力检算，该段线路设计的输送能力及与运量适应情况见表1。

表1 研究年度方案Ⅰ沧波门至古雄段输送能力适应情况表

由表1 可见，沧波门至古雄段线路设计的通过能力能够满足满足运量需求，且有一定的富余。

2.2.2 利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段（方案Ⅱ）

利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段后，按照直达列车采用5000t 牵引质量、其余列车采用4000t 牵引质量进行运输组织，HXD3B 机车牵引，货物列车最高运行车速80km/h，τ不=4min、τ会=2min、τ不通=5min，起、停附加时间分别为3min、2min，技术站相邻区间附加4min，天窗时间90min，经线路能力检算，该段线路设计的输送能力及与运量适应情况见表2。

表2 研究年度方案Ⅱ沧波门至古雄段输送能力适应情况表

由表2 可见，沧波门至古雄段线路设计通过能力能够满足运量需求，且有一定的富余。

2.2.3 利用下穿南京南站北广场及下穿京沪高铁已实施工程修建双插段（方案Ⅲ）

利用下穿南京南站北广场及下穿京沪高铁已实施工程修建双插段后，按照直达列车采用5000t 牵引质量、其余列车采用4000t 牵引质量进行运输组织，HXD3B 机车牵引，货物列车最高运行车速80km/h，τ不=4min、τ会=2min、τ不通=5min，起、停附加时间分别为3min、2min，技术站相邻区间附加4min，天窗时间90min，经线路能力检算，该段线路设计的输送能力及与运量适应情况见表3。

表3 研究年度方案Ⅲ沧波门至古雄段输送能力适应情况表

由表3 可见，沧波门至古雄段线路设计通过能力能够满足运量需求，且有一定的富余。

2.3 方案比较

2.3.1 从运输组织及运营条件方面分析

方案Ⅰ运输组织难度小，但车站数量多、运营费用高，且谷里站为地下车站，运营维修条件差。方案Ⅱ、方案Ⅲ利用双插段，组织列车不停车交会，对列车按运行图准确运行要求高，运输组织难度相对较大。

2.3.2 从近远期结合方面分析

若远景增建二线，采用方案Ⅰ，增建二线隧道与已实施隧道工程结合难度最大；采用方案Ⅱ，可利用下穿南京南站北广场已实施隧道，但若远景增建二线，则与下穿京沪高铁已实施隧道工程结合难度大；方案Ⅲ下穿南京南站北广场已实施隧道与下穿京沪高铁已实施隧道贯通，远景增建二线难度最小。

2.3.3 从工程投资方面分析

各方案主要工程数量及投资见表4。由表4 可见，方案Ⅰ投资最省，方案Ⅱ、方案Ⅲ较方案Ⅰ投资分别增加0.16亿元、2.26亿元。

表4 主要技术经济比较表

2.3.4 从线路纵断面条件方面分析

根据《中国铁路上海局集团有限公司关于控制普速铁路车站线路坡度的函》的要求，普速铁路车站最大线路纵坡不得超过4‰。方案Ⅰ双龙街站设置于秦淮河特大桥与南京南隧道已实施段落之间，为使车站纵坡满足上述要求，线路跨秦淮河控制点后，需以8.83‰超限坡下降，在南京南隧道内也需采用5.83‰的超限坡方能衔接已实施段落，车站设置在3.5‰坡度上，线路纵断面条件较差。而方案Ⅱ、方案Ⅲ不增设车站，纵断面条件较好，不存在超限坡。纵断面对比如图4 所示。

2.4 推荐意见

在双插方案中，方案Ⅲ较方案Ⅱ工程投资增加2.1亿元，虽然该方案近远期结合条件较好，但鉴于远景增建二线具有较大的不确定性，故方案Ⅱ与方案Ⅲ中推荐方案Ⅱ。

方案Ⅰ虽投资略省，但纵断面条件差，且设置地下站，运营维修条件差。方案Ⅱ与方案Ⅰ相比，虽运输组织难度大，但运营费用省。鉴于二者投资相差不大，方案Ⅱ线路纵断面条件明显较好，故此次推荐方案Ⅱ：利用下穿南京南站北广场已实施工程修建双插段。

3 结语

提高单线铁路通过能力通常采用增设车站、增建二线或修建局部双插段等方式。在各区间通过能力不均衡的情况下，在控制区间增设车站，工程投资省，且效果显著，但平纵断面需具备设站条件且要有合理的站间距离。增建二线是提高通过能力最有效的措施，但工程投资高，对于运量增长不快的既有线，可考虑在控制区间修建局部双插段，组织列车不停车交会。修建局部双插段方案对列车按运行图准确运行要求高，但既可以满足近期运量增长，节省初期投资，又能在后期全线修建二线时，充分利用初期工程。

具体采用何种方式提高铁路通过能力，应根据客货运量的增长特点、既有设备情况以及平纵断面条件等因素，做好总体规划。若采用单一的措施难以到达预期，也可对多种措施优化组合。