文章编号：１００９—４５３９（２０１７）０４—００２９—０３ ・设计咨询・ 国外既有铁路升级改造设计研究 ｉ力华 （中铁第五勘察设计院集团有限公司北京１０２６００） 摘要：以刚果铁路为例，对国外既有铁路升级改造设计进行了研究。在既有铁路现状的基础上，考虑各种控制因 素，进行提速方案和限速方案的技术经济比选，确定了推荐方案。文中系统总结了铁路升级改造主要原则和主要 内容，提出了充分利用既有设施设备控制项目投资的方法，为承担国外类似项目改造工作提供了参考。 关键词：国外铁路中图分类号：Ｕ２１８ 升级改造工程投资方案比选 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１７．０４．００６ 文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｒａｉｌｗａｙｓ Ｗａｎｇ Ｌｉｈｕａ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｆｉｔｆｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇ Ｃｏｎｇｏ ｒａｉｌｗａｙ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｏｎ ｔＩｌｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｒａｉｓｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｌｉｍｉｔ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｒｖｅｄ ａｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｆｏｒｅｉｇｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｖｅｍｅａｓ ｒａｉｌｗａｙ；ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ；ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ；ｓｃｈｅｍｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ １ 引言 随着“一带一路”国家战略的实施，我国确定 了陆上和海上“丝绸之路”的路线图，确立了带动 沿线各国经济发展，合作共赢的战略构想，树立 了作为经济大国在“丝绸之路”上重要地位。 “丝绸之路”涉及许多国家，这些国家的铁路建设 年代、技术标准、运营现状均存在差异＿１ Ｊ。近几 年来，中国铁路技术迅速发展，取得了举世瞩目 的成就，越来越多的发展中国家积极倡议我国的 “一升级改造方法。 ２既有铁路现状 金沙萨至马塔迪铁路位于刚果民主共和国西 部，线路自首都金沙萨起向南至港口城市马塔迪 （见图１），全长３６５ ｋｍ。该线建设于２０世纪初，技 术标准较低，目前货物列车１对／ｄ，旅客列车１对／ 周，年货运量５０ ０００ ｔ。 既有线轨距为１ ０６７ ｍｍ，钢轨锈蚀和磨耗严 重，道砟缺失；路基宽度不足 ，路肩塌陷，路堑边 坡防护脱落、天沟塌陷严重；桥梁锈蚀严重，强度 低，基础开裂；涵洞淤积、排水失效。全线无养护维 带一路”战略构想，希望借助中国的技术和资 金对本国的铁路进行升级改造，加速推进本国铁 路的现代化进程。本文以刚果金沙萨至马塔迪 铁路的升级改造为例 ，系统地研究了既有铁路 收稿日期：２０１７—０３—０２ 作者简介：王力华（１９６３一），男，集团副总工程师，高级工程师，主要 从事铁道勘察设计工作。 修设施，通信和信号设备失效。 既有线路平面和纵断面标准低，Ｒ￣＜２００ ｍ的曲线 长１８．８ ｋｍ，２００ ＩＴＩ＜Ｒ￣＜５００ ｍ的曲线长６９．１ ｋｍ，线路 最大坡度１９．３６％０，其中大于１５％破段长２５ ｋｍ。 ２９ 铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１７（０４） ・设计咨询・ （６）铁路改造要在当地法律法规的框架下进 行，要符合当地土地征用和个人财产征用政 策。要遵守当地环保、水保 、土地和矿产等方面 的法规，勘察清楚沿线不良地质 和水文分 布情况。 ３．２轨距方案研究 本线既有轨距为１ ０６７ ｎｌｎｌ，与本线相连接的港口 内的铁路轨距也为１ ０６７ ＩｎｌＴｌ。本线Ｒ￣＜２００ ｍ的曲线 －设计咨询・ 坡大于１５％ｏ的坡度长２５ ｋｍ，软化坡度需改建线路长 度３０ ｋｍ。平面和纵断面改建引起线路改线１３０ ｋｍ。 该方案土石方２００ Ｘ １０ ｒｆｌ。、新建隧道５座、大 桥和特大桥８座，征地和拆迁数量巨大。 （２）限速方案 ５．１ 路基 对既有路基帮宽，采用换填或水泥桩等措施加 固路基；修复路基边坡，恢复路基排水设施，修整路 基侧沟和路堑天沟。 ５．２轨道 由于本线曲线半径小于５００ ｍ的曲线在全线呈 更换磨耗超限和失效的钢轨，更换小于５０ ｋｇ 钢轨，失效枕木，补充配件和扣件；清除失效道床， 铺设新道床；更换失效道岔，补充相应配件。 ５．３桥涵 均匀分布，多数位于城镇周边，建筑物附近，桥隧两 端，改建困难，该方案线路平面维持现状，列车限速 通过。对于纵断面，由于本线大部分位于山区，改 建大于１５％ｏ的坡度会引起大量的桥梁、隧道废弃， 修复既有桥梁附属设施，基础和墩台采用桩基 加固或置换基础等方法进行处理 Ｊ。对加固不能 保证安全的桥梁拆除重建，重建桥梁采用钢筋混凝 土桥；对于既有桥梁梁部强度无法适应行车需求的 工程代价太大，该方案最大坡度维持既有。 该方案主要工程为既有线病害整治及信联设 施的加强。 ４。２优缺点分析 梁实施换梁工程；对存在病害小桥涵原则上原状加 固，无法加固者则新建。 提速方案：曲线地段不限速，列车运行速度提 高，服务质量好 ；线路坡度减缓，列车牵引质量增 恢复线路的排水系统，对路基和桥涵存在水害 的地段采用增设桥涵或增加孑Ｌ跨来提高桥涵的排 水能力。 ５．４站场 大，但需改建既有线１３０ ｋｍ，增加隧道和桥梁，拆迁 房屋，新征土地，施工工期长，难度大，总投资１３亿 美元。 限速方案：线路可利用既有路基、桥梁和隧道 设施，不额外征用土地，工程较简单，施工难度小， 升级有技术作业、有支线接人和列车会让的车 站；车站的股道数量按运输组织计算确定，一般会 让站按２～３条到发线（含正线）布置 。。。站线轨道 采用正线改建更换下来的旧轨。对车站既有病害 房屋进行修复，新建由于定员增加而需要的生产、 生活房屋。增设给排水设施。修复或新建旅客站 但列车通过曲线需限速，列车牵引质量较低，总投 资９亿美元。 ４．３推荐意见 提速方案虽然列车运行不限速，但需要改建既 有线１３０ ｋｍ，工程难度大，实施困难，工程投资１３ 台，设置货物站台等设备。 ５．５信号和通信 亿美元，经济效益较差，难以回收成本。限速方案 虽然列车运行速度低，但是本线以货运为主，对速 度的敏感性小，且能利用既有路基和桥梁，工程简 单，易于实施，总投资９亿美元，经济效益良好。综 合两方案的优缺点分析，限速方案工程简单，较提 既有铁路无信号和通信设施，改建中选用与线 路匹配的设备 。新设信号和通信设施，增设微机 联锁和闭塞设备。电源根据当地电力供应的条件 一般采用就近接入地方电源、发电机作为备用电源 方式 。 速方案节省投资４亿美元，投资效益优势明显，研究 采用限速方案。 ６结束语 各国的经济能力存在差异，对铁路运输的需求 也不同，经济实力雄厚的国家对铁路升级改造要求 较高，应优先采用较先进技术标准一次改建到位， 减少重复投资，经济实力较弱国家，对铁路升级改 ５升级改造的主要工程内容 既有铁路升级改造，首先是消除既有设施设备 存在的缺陷，恢复线路原设计状态；其次是增设先 进的信号和通信设备，提高运输效率，保证行车安 全。本线升级改造的主要工程包括以下几个部分。 钐ｅ道建篱技术造的要求相对较低，有的需要甚至利用我国贷款， （下转第４８页） ３１ ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２ｏ１７ｌｏ４） ・桥梁工程・ 参考文献 Ｊ ｉ文良，季文 ，杜进生．铁路混凝卜ｊ军１ 温 场及ｆＪｌｌ 度效应［Ｊ］．巾阳铁道科学，２００６，２７（６）：４９—５４． 施惠牛，黄小、 水泥混凝 ：水化热的研究 进腱 ［Ｊ］．水泥技术：设计 ｆ究，２００９（６）：２ｌ一２６． 朱们芳．大体积混凝：卜温度心力 图１２第四阶段浇筑完成应力分布 度控 『Ｍ］．』匕 京：巾ｌ下Ｊ电力出版｝ｆ：，１９９９：２５—３０． 刘琳莉．桥梁大体积｝昆凝土水化热施 控制研究［１）］． 由分析结果可知，在浇筑梁腹板及养护时槽型 成都：西南交通大学，２０１０：２５—３０． 高云．上海轨道６号线槽 粱施１：若十问题研究［Ｄ Ｊ． 上海：同济大学，２００７：２３—２８． 袁广林，黄方意，沈华，等．大体积混凝土施』 期的水化热 温度场及温度应力研究［Ｊ］．混凝士，２００５（２）：８６—８８． 陈保国，丁锐，郑俊杰，等．预臆力混凝上箱梁温度场 及温度应力现场测试研究［Ｊ］．华中科技人学学报， 『－梁内部温度有较大升高，由此出现的温度应力可导 致混凝土出现裂缝。参考已有经验¨ Ｊ，并考虑本 １ 程特点，浇筑混凝土时，严格按照“水平分层、纵 向分段、横向对称”的浇筑顺序，使早期水化热及时 散失至外界环境；在混凝土养护阶段，在其表面覆 盖较薄的水层，以避免收缩裂缝的产生。 ｒｌ ｒ ｒｊ ｒｌ２００７（４）：８３—８７． ｒｉ ｒｌ ４ 结论 ］¨ 』纠 ］ｊ］ｊ寸ｌｌ 刘来君，张柳煜，］Ｊ秦煜，］ Ｊ ） ｌ 等．混凝士箱梁水化热温度徐变 ¨ ，＿ １ｊ］鹿变分析［Ｊ］．中南大学学报，２０１２（８）：３２５０—３２５６． 陈志坚，顾斌．大 混凝十箱梁水化热温度场的数仇 模拟［Ｊ］．公路交通科技，２０１２，２９（３）：６４—６９． 方字．大跨径箱梁混凝土的水化热温度监控分析及对 京沈客运专线为国内首例采用预应力混凝土 槽型梁的高速铁路工程，对混凝土裂缝的控制要求 较高，因此在施工时应格外注意温度应力对混凝土 裂缝的影响。本文采用ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ软件建模并进 行水化热分析，得到了浇筑混凝土各阶段的最大温 度及最大拉应力的大小及出现位置，为施工时可能 出现的问题提供了理论依据与技术控制措施。 （上接第３１页） 策研究［Ｊ］．湖南交通科技，２０１０，３６（２）：１３８—１４０． 土金海．预应力混凝土箱梁水化热裂缝控制上ｊ预防 ［Ｊ］．公路工程，２０１２，３７（２）：１７２—１７５． 尹斌．大体积混凝土水化热分析及温度控制措施［Ｄ ｊ． 长沙：长沙理上大学，２０１４：４５—４７． 魏建成．新建锦州 赤峰铁路高架桥线路 案研究 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（８）：６３—６５． 王勇．平原、丘陵地区铁路选线设计研究ｌ Ｊ］．铁道建 筑技术，２０１６（４）：１００—１０２． 陈同同．关于太和铁路越岭地段选线的研究 ｌ１］铁道 建筑技术，２０１３（１０）：３１—３２． 对投资额度严格，在这种情况下，应采用适度 的技术标准，并充分利用既有设施。在国外改造方 案的设计中，不仅要优先采用中国技术标准，也要 尽力推广使用中国的装备，不仅能推动我国铁路技 术的“走出去”，也推动了我国铁路装备的“走出 去”，这应该作为铁路设计者在国外铁路升级改造 设计研究工作中应积极推广的模式。 ＧＢ １０００１２００５铁路线路设汁规范［Ｓ］． 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