孟德鑫
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摘要：白阿铁路芒罕屯至阿尔山铁路既有线列车运行速度低，牵引质量小，扩能改造迫切需要。其中，芒罕屯至白狼段工程，考虑工程投资、运行时间以及工程改造难易程度，建议采用分段提速；白狼至阿尔山段既有线位于阿尔山景区内部，建议维持现状电化设计。根据自然地貌和影响线路的主要因素，建议线路整体走向维持既有不变。根据工程投资和方案优缺点分析，对比线路重要局部方案，得出明水河镇段线路方案推荐采用100km/h速度目标值方案，投资节省7941.49万元；跨洮儿河段线路方案推荐采用120km/h速度目标值方案，投资节省4874.95万元；南兴安隧道段线路方案推荐采用既有隧道扩建方案，投资节省3803.43万元。提速改造后，线路方案总长205.532km，利用既有线113.972km，既有线利用率54.54％，乌兰浩特至阿尔山运行时间可缩短至2.4h，沈阳至阿尔山运行时间缩短至6.7h，能够满足阿尔山至沈阳朝发夕归要求，对于短途客流较多的本线意义重大，也为后续提速改造工程提供宝贵经验。
关键词：线路方案；白阿线；芒罕屯至阿尔山铁路；既有线改造；提速扩能；
1.概述
白阿线芒罕屯至阿尔山铁路位于内蒙古自治区兴安盟境内，线路始于锡乌线与白阿线交汇的芒罕屯站，由东南至西北，终到阿尔山北站，既有线长度约209km。西部通过伊阿线、锡乌线沟通蒙东呼伦贝尔、通辽霍林河及锡林郭勒等蒙东煤炭产地，东部通过白阿线芒罕屯至乌兰浩特段与东北路网纵向干线锦齐通道以及长白线等相连，主要承担呼伦贝尔地区及兴安盟的客货运输，具有重要路网意义。白阿线芒罕屯至阿尔山铁路地理位置示意图，如图1所示。
图1 白阿线芒罕屯至阿尔山铁路地理位置示意图
而白阿线芒罕屯至阿尔山铁路修建于1935年，该段最小曲线半径268m，最短圆曲线长30.281m，最短夹直线长4.734m，最大坡度21.5‰，列车运行速度低，牵引质量小，从修建以来未进行过大规模的技术改造工作。目前，白阿线芒罕屯至阿尔山铁路开行客车2～8对，部分区段允许速度仅为60km/h，开行货车8对，实际速度仅为30～40km/h，完全不能满足日益增长的客货运量的快速通达需求。所以，为了完善东北快速铁路网，完善兴安盟地区路网功能，加快阿尔山市旅游产业快速发展，白阿线芒罕屯至阿尔山铁路的提速扩能改造是迫切需要的。
2.自然特征
2.1 地形地貌
该段位于内蒙古自治区兴安盟科尔沁右翼前旗及阿尔山市境内，主要沿洮儿河、归流河及阿尔善高勒河河谷布线，地势由东南向西北逐渐增高，海拔高程150-1400m。山地和丘陵占95%左右，平原占5%左右。线路跨越大兴安岭和猛鹫山，为主要高程障碍。
2.2工程地质
沿线地表多被第四系覆盖，中低山及低山丘陵区基岩裸露。地层主要为第四系全新统冲、洪积层和坡、残积层，侏罗系凝灰岩、中酸性熔岩及凝灰质砂砾岩等，二叠系变质砂岩、板岩、中酸性熔岩等，燕山早期、华力西期侵入花岗岩。
3.线路走向影响因素
本项目为既有线现状电化改造，既有线走行于丘陵及山区，受既有线路走向、地形条件、经济据点等因素控制。
（1）经济据点：研究区域内主要经济据点为大石寨镇、索伦镇、白狼镇、阿尔山市。经济据点的分布对线路走向影响较小。
（2）越岭方案：本项目局部区间限坡方案存在越岭，越岭方案的选择对本线局部走向有较大影响，如大石寨至德伯斯段本次推荐单机牵引上行限坡6‰，新建线路局部越岭。
（3）河流桥渡：研究区域内河流主要有洮儿河、归流河等，其流向对线路局部走向有一定影响。
（4）阿尔山热泉：阿尔山温泉集中在阿尔山市周边，由于断层构造及火上运动形成了阿尔山市特有的地貌和冷热不均的泉水出露，对本线方案影响较大。
（5）生态敏感区：既有白阿铁路于上世纪30年代建成通车，沿线所经环境敏感区均在其后划定，本次计划实施的扩能工程主要是针对既有铁路进行现状电化，穿越敏感区路段的线路平面位置基本无变化。
4.线路方案研究
白阿线芒罕屯至阿尔山铁路的芒罕屯至白狼段工程，考虑工程投资、运行时间以及工程改造难易程度，建议采用分段提速方案，既可以缩短旅客到达景区的出行时间，又可以减少因既有线改造引起的较大工程；白狼至阿尔山段既有线位于阿尔山景区内部，该段铁路需兼顾观光线路功能，故该段既有线按维持现状电化设计。
根据对项目的自然地貌和影响线路的主要因素进行研究分析，建议线路整体走向维持既有不变，主要对线路局部方案进行重点研究。其中，芒罕屯至白狼段工程，主要对明水河镇段线路方案和跨洮儿河段线路方案进行重点研究；白狼至阿尔山段，结合阿尔山火山温泉国家地质公园和洮儿河国家湿地公园等环境敏感因素，主要对既有南兴安隧道原位扩建线路方案进行重点研究。
4.1 明水河镇段方案比较
明水河镇段为既有线K222+700～K226+600段，北侧紧邻山脚，南侧紧邻洮儿河，西端明水河镇，该段线位有多个曲线半径小于550m的曲线。本次研究了该段既有线提速按100km/h速度目标值和160km/h速度目标值两个方案，明水河镇段方案比较平面示意图，如图2所示。
图2 明水河镇段方案比较平面示意图
（1）方案说明
1）100km/h速度目标值方案（方案Ⅰ）
100km/h速度目标值方案对K222+700～K226+600范围内R-550m以下小半径改造。由于既有线南侧紧靠洮儿河，改建方案靠向既有线北侧，并尽量减少挖方，不引起隧道工程。线路长度3.9km，新建涵洞3座60横延米，主要工程投资6447.46万元。
2）160km/h速度目标值方案（方案Ⅱ）
160km/h速度目标值方案走行于既有线北侧山谷，S203南侧，最小曲线半径为1600m。该方案线路全长3.55km，新建单线隧道1座1.87km，新建涵洞3座60横延米，桥隧比52.6%，主要工程投资14388.94万元。方案优缺点分析，如表1所示。
表1 明水河镇段方案优缺点分析表
2.既有线利用率较高。1.线性不顺直，曲线半径较小，旅客舒适度较差。
2.旅客列车提速幅度较方案Ⅱ小，运行时分较方案Ⅱ长。
160km/h速度目标值方案1.线路较顺直，旅客舒适度较好。
2.旅客列车提速幅度较方案Ⅰ大。1.新增隧道工程。
2.新增用地较多。
3.既有线利用率较低。
（2）推荐意见
综合分析，该方案新增用地较少，均为路基工程，既有线利用率较高，工程投资较方案Ⅱ节省7941.49万元，故推荐100km/h速度目标值方案。
4.2跨洮儿河段方案比较
跨洮儿河段为既有线K232+700～K236+600段，自明水河出站后，并行S203南侧走行，跨越洮儿河，西至西口村南侧。既有线分别以4-16m上承钢板梁桥和6-20m上承钢板梁桥跨越洮儿河，初步判断两座桥梁均可以既有利用。本次研究了该段既有线提速按120km/h速度目标值和160km/h速度目标值两个方案，两方案平面示意图，如图3所示。
2.新增用地较多。
3.既有线利用率较低。
（3）推荐意见
120km/h速度目标值方案虽然提速幅度较方案Ⅱ小，但该方案合理利用了既有资源，有效的避免了由于提速改造引起的较大工程。综合分析，该方案新增用地较少，既有线利用率较高，工程投资较方案Ⅱ节省4874.95万元，故推荐120km/h速度目标值方案。
4.3南兴安隧道段方案比较
南兴安隧道段为既有线K321+100～K325+700段，为芒罕屯至阿尔山北段中的唯一既有隧道，该隧道穿
越阿尔山温泉影响范围。由于既有隧道内建筑限界不满足电化铁路的要求，故本次研究了既有隧道扩建方案和新建隧道方案，两方案平面示意图，如图4所示。
（1）方案说明
1）既有隧道扩建方案（方案Ⅰ）
既有隧道扩建方案维持既有线平面线位和纵断面不变，改建既有隧道，使之满足电气化铁路建筑限界，拓宽隧道横截面积，需断道施工，施工周期约二十月。该方案对原有隧道进行改建，可以最大程度的减小铁路对阿尔山温泉水质、水量的不良影响。线路长度4.59km，改建隧道长度3.22km，新建涵洞3座60横延米，桥隧比70.15%，主要工程投资17673.54万元。
图4 南兴安隧道段方案比较平面示意图
2）新建隧道方案（方案Ⅱ）
新建隧道方案于既有隧道南侧约150m，平行于既有隧道另建一单洞隧道，该方案亦穿越阿尔山温泉影越了洮儿河国家湿地公园保护区，穿越该保护区需上响范围，对阿尔山温泉影响风险较大，且绕行段落穿报国家环保局审批通过。线路长度4.51km，改建隧道长度3.37km，新建涵洞2座40横延米，桥隧比74.66%，主要工程投资21476.97万元。方案优缺点分析，如表3所示。
表3 南兴安隧道段方案优缺点分析表
项目名称优点缺点
既有隧道扩建方案（推荐方案）1.对阿尔山温泉影响小。
2.新增用地少。
3.既有线利用率较高。1.需断道施工，施工周期较长，影响既有线运营。
新建隧道方案1.无需断道施工，不影响既有线运营。1.对阿尔山温泉影响大。
2.穿越洮儿河国家湿地公园保护区。
3.新增一座单洞隧道。
4.新增用地较多。
5.既有线利用率较低。
（2）推荐意见
既有隧道扩建方案虽然需要断道施工，影响既有线运营，但该方案最大程度的减小了铁路对阿尔山温泉水质、水量不良影响。新建隧道方案虽然无需断道施工，但对阿尔山温泉影响风险大，无法预估新隧道施工期间对自然温泉地下水的破坏程度，风险不可控，且穿越了国家级湿地保护区，施工许可需得到国家环保局的审批通过。综合分析，既有隧道扩建方案对环境敏感因素影响小，新增用地小，既有线利用率高，工程投资较新建隧道方案节省3803.43万元，故推荐既有隧道扩建方案。
5.结论
白阿线芒罕屯至阿尔山铁路的芒罕屯至白狼段工程，考虑工程投资、运行时间以及工程改造难易程度，建议采用分段提速改造方案，既可缩短旅客到景区的出行时间，又可以减少因既有线改造引起的较大工程；白狼至阿尔山段既有线位于阿尔山景区内部，该段铁路兼顾观光线路功能，故该段既有线按维持现状电化设计。
本项目基于既有线进行提速改造，对白阿线的自然地貌和影响线路的主要因素进行研究分析，线路整体走向维持既有不变。根据工程投资和方案优缺点分析，对比线路重要局部方案，得出明水河镇段线路方案推荐采用100km/h速度目标值方案，投资节省7941.49万元；跨洮儿河段线路方案推荐采用120km/h速度目标值方案，投资节省4874.95万元；南兴安隧道段线路方案推荐采用既有隧道扩建方案，投资节省3803.43万元。
提速改造后，线路方案总长205.532km，利用既有线113.972km，既有线利用率54.54％，乌兰浩特至阿尔山运行时间可缩短至2.4h，沈阳至阿尔山运行时间缩短至6.7h，能够满足阿尔山至沈阳朝发夕归要求，对于短途客流较多的本线意义重大，也为后续提速改造工程提供了宝贵经验。
参考文献
[1]TB 10098-2017—2017 铁路线路设计规范［S］
[2]铁一院．铁路工程设计技术手册：线路篇［M］．北京：中国铁道出版社，1994.
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[4]刘树春，阎建斌.白阿铁路白城至镇西段既有线增二线方案研究[J].铁道勘察，2012，38（04）：60-63.
论文作者:孟德鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/16
标签：阿尔山论文; 方案论文; 隧道论文; 线路论文; 目标值论文; 明水论文; 万元论文; 《防护工程》2018年第11期论文;