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发表于 2009-5-13 11:47:12
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第二部分：限坡的设计
修铁路就肯定要适应地形，尤其对我们西南山民来说，坐火车基本等于坐过山车。问题是火车是一种效率很高的机器，高到车轮和钢轨之间的滚动摩擦力（专业一点，咱叫“黏着力”）几乎被榨取一空，所以铁路的坡决不能像公路一样陡，而是以千分之一为单位。
目前我国平原地区主要采用4‰、6‰，山区则使用更大的坡度。一般10‰以上的坡度，一台机车是搞不定货物大列的，需要补机进行加力牵引。例如襄渝线就是限坡6‰、加力12‰，目前4000吨直通大列在安达段以SS3本务+SS4补机翻越大巴山；达渝段是SS3单机。
坡度选用要考虑牵引定数与牵引机型的安排，但首要问题还是适应地形。曾经有朋友提出西成客专用100km以上的超长隧道打穿秦岭，工程量前无古人不说，忘记了选线是要考虑沿途控制点的。
一般来说，山区铁路主要有两种走向：河谷线和越岭线。经常跑襄渝线的朋友应该很熟悉，从襄樊出来先是江汉平原，在谷城跨汉江，此后一直到紫阳都是一边靠山、一边沿汉江走（白河跨汉江一次），一路都是沿江桥和短隧道，这就是典型的河谷线。
河谷线的最大好处是利用河流克服高程，自然坡度较缓（六里坪—胡家营仍需补机），有利于取得较好的平面线形。将来无论铁路建筑技术如何发达，河谷都是山区修路的首选。山川江河是上帝的奇妙创造，人只能去适应，而不能去打破。
回到襄渝线，在紫阳第三次跨越汉江后，长隧道、高架桥就逐渐增多，在麻柳—巴山间出现了一个180度的展线，巴山—官渡间有个长达5.3km的大巴山二号隧道（新大巴山隧道长达10.7km），这就是越岭线。
越岭就是分水岭的自然坡度大大超过线路的设计坡度，必须用隧道穿过去了。但隧道毕竟不是想打多长就打多长，除了技术条件和造价以外，工期也是制约因素。所以在到达隧道入口前，必须尽量争取一定高程。在过去的条件下不敢修建高桥长隧就只能展线，牺牲了平面线形；现在桥隧技术大为进步，就能采用提前起坡，加上特长隧道，取得较好的线形（我国称3000~10000m为长隧道、10000m以上为特长隧道）。
回到限坡的问题上。目前西南地区除了成渝、宝成、川黔一类50年代的老线以外（当初修建这类线路只是填补空白，没有更多考虑运营条件及构建路网的需要，也没有统一的技术标准），干线大多选择了6‰的限坡，越岭地段采用12~13‰的加力坡，这是符合西南地区实际情况的。西南地区的车站大多采用有效长850m的到发线，容许列车换长70，按国铁60系列货车算折合3500~4000吨。
目前成都东、重庆西、贵阳南、六盘水四大货运机务段，在坡度6‰的线路上用SS3牵引4000吨货物大列，13‰的南宝成则是SS3双机牵引4000吨。功率4350kW的SS3牵引4000t，在6‰的坡道上速度约50km/h，刚刚迈入恒功区门槛，差不多是竭泽而渔了。
随着牵引动力的交流传动化，更多的HXD系列机车将在西南地区各大干线出现。三相异步电机的特性使机车牵引能力空前增长，以7200kW的HXD3为例，在6‰坡道上牵引4000t速度可达75km/h，牵引5000t也能跑到65km/h，也能单机牵引3500t爬9‰的坡。这就使西南地区的新建线路发生了一些微妙的变化。
四川盆地的特点，是少量产煤但不输出煤，所以我们这边的货车基本都是敞、棚、罐混编。既有的850m到发线因地形限制，不可能扩展到1050m，所以基本不存在长期开行5000t以上重载货车的条件。因此新建线路仍采用850m到发线系统，配合3500~4000t牵引定数。
在限坡的选择上就比较有意思了。新建的兰渝线、渝黔线采用6‰/双机13‰，渝利线、宜万线则采用9‰/双机18‰，最近热议的成都—哈达铺线也采用后者。
客观地说，9/18‰的货运条件并不算好，HXD3牵引3000t还可以，牵引3500t平衡速度低于65km/h的持续速度，个别短坡还可以（三相异步电机有一定过载能力），连续长大坡道则比较吃力。而且正如昨天所述，这种速度决不符合新建高速客货共线的设计构想，过大的过超高对线路的养护维修不利。当然沪汉蓉也好、成兰也罢，都是以客运为主，不需要承担太多货运（沪汉蓉在中长期路网规划中是算“客运专线”的）。本猪曾经鼓吹在沪汉蓉投入9600kW的八轴车牵引4000t，或者3500t定数采用六轴本务+八轴补机（说白了，每轴干掉250吨+自身轴重），欢迎列位高人拍砖。
反观作为西北出海通道的兰渝线、渝黔线，就中规中矩的采用了6/13‰，因为该线的货运色彩明显。国家的战略就是开发西北地区的煤炭、石油资源，将来从这个方向上通过四川盆地的大煤龙、大油龙不会少。如果全列C70，甚至可以开行5000t重载列车。设计速度250km/h的渝黔线本来是具有城际客专性质的线路，而且从地形上看也更适合采用9/18‰（既有川黔线赶水—贵阳段最大坡度22‰），但为了与兰渝线衔接，不得不采用恐怖的5500/4500m最小曲线半径。
客货共线铁路就讲到这里，下面讲一下纯客运专线。
众所周知，动车组动力分散、黏着利用率低、单位功率大，爬坡自然比机辆式列车轻松得多。例如4800kW、4M4T的CRH2A，在20‰的坡上还能轻松跑到160km/h以上。所以《新250暂规》、《京沪暂规》等一致规定，客运专线容许20‰的限坡，而车辆段的动车走行线更容许30‰。
其实本猪认为，即使这样的规定也是很迂腐的。因为当初制定这类标准时，还考虑了机辆模式客车跨线运行的需要，即SS9双机（或交流传动双机）牵引1100吨也能上线运行。京沪高铁最初的设计便是本线300/跨线160。现在看来CRH来势非常猛烈，这种情况基本不可能出现，京沪高铁亦早已修改为本线350/跨线200。当然京沪高铁完全修建在平原，限坡12‰与其说是适应地形，不如说是方便与既有铁路、公路立交的需要。
西南地区的情况，决定了我们的客运专线必须采用更巧妙的越岭艺术。西成客专据说将采用30‰的越岭坡，如此一来至少应配备6M2T的CRH2C一类车，或者干脆全动，这是我国机车车辆工业接下来上演的大戏。
[ 本帖最后由 Reichsadler 于 2009-5-14 10:09 编辑 ] |
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楼主: Reichsadler
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发表于 2009-5-12 19:51:46
