陈明
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 430063）
1 项目概况
1.1 既有新长铁路概况
既有新长铁路位于江苏、浙江两省，线路北端自苏鲁交界徐州市所辖新沂市引出，经宿迁市所辖沭阳县、淮安市、盐城市、南通市所辖海安市、如皋市、泰州市所辖靖江市，现状利用轮渡跨长江后经无锡市所辖江阴市、惠山区、宜兴市，南端终到浙江省湖州市长兴县。既有铁路全长556.105km。其中江苏省532.38km，浙江省23.725km。
既有新长铁路为国铁Ⅰ级、单线内燃铁路，限制坡度：4‰，设计速度为120km/h。新长铁路于1992 年8 月正式立项，2005 年4 月全线建成后纳入全国铁路运输网。新长铁路以往在靖江至江阴段以轮渡方式过江，但轮渡需横穿长江主航道，有较大碍航影响。随着长江航运量增长，火车渡轮次数逐年减少，过江段货流明显减少，至2019 年底，过江轮渡停运。
1.2 新长铁路扩能改造过江段标准
由于新长铁路在过江段中断运输，无法满足运量需求，产生较大能力缺口。因此拟对新长铁路全线按国铁Ⅰ级铁路标准进行电气化扩能改造，其中过江段靖江至江阴段新建双线，该段旅客列车设计速度采用160km/h，海安以南段既有线改建部分限制坡度维持既有4‰。对新建过江段桥梁限制坡度方案进行综合比选。
1.3 新长铁路过江段建设意义
从地理位置和径路特点看，新长铁路是长三角区域京沪铁路以东、纵贯江苏的南北向普速铁路干线，也是江苏沿海港口的重要后方通道。
建设新长铁路过江段，能够扩大长三角区域南北向过江货运能力、满足货运需求；充分发挥新长铁路通道功能、完善路网布局；填补新长铁路南段客运空白、充分利用通道资源。
新长铁路过江段是新长铁路南北贯通、解决跨江“断链”的关键区段；是增强长三角区域过江货运能力、完善南北向铁路货运布局的“强网”工程；是国家《长江干线过江通道布局规划(2020—2035 年)》中江苏省过江通道的重要组成部分。
2 过江段桥梁方案研究
2.1 新长铁路过江段概况
采用桥梁形式过江通道的情况下，由于过江通道资源稀缺，采用新长铁路与盐宜铁路合建桥梁共同过江方案。其中盐宜铁路自主桥中心向两端采用3‰的“人”字坡，北侧坡长1770.057m、南侧坡长1838.227m。主桥“人”字坡北端轨面设计高程为73.19m，主桥“人”字坡南端轨面设计高程为72.986m，在新长铁路与盐宜铁路合建桥梁共同过江的情况下，新长铁路接线采用纵断面方案，应从主桥“人”字坡向南北两侧顺接。主桥“人”字坡南北端点分别与既有靖江站和江阴站普速场接轨位置关系如表1 所示。
表1 主桥“人”字坡南北端点接轨位置表
根据表1 可知，按照既有限制坡度，过江大桥主桥无法接入江南和江北既有车站，且高度差距大，需要研究新的限制坡度方案。
2.2 限制坡度方案比选
由于既有线路限制坡度维持在4‰不变，新建段限制坡度应结合地形条件、机车类型及相邻线路技术标准综合确定。目前，我国主流电力机车类型为“和谐型”系列机车，不同类型机车在不同限制坡度下的牵引质量情况详见《国内主流和谐型电力机车主要技术参数及牵引质量表》[1]。
根据表1 数据，作出分析如下：第一，在4‰限制坡度方案下，各型号机车单机起动及持续运行牵引质量均能达到5000t，且均有较大机力富余。第二，在6‰限制坡度方案下，部分型号机车单机持续运行牵引质量能达到5000t，大部分机车单机起动牵引质量可达到4000t。第三，在9‰限制坡度方案下，各型号机车单机持续运行牵引质量均无法达到5000t，仅HXD1（轴重25t）、HXD2（轴重25t）、HXD3A 三种型号机车单机起动牵引质量能够达到4000t。第四，在12‰限制坡度下，各型号机车单机牵引质量均无法达到5000t，研究后该方案予以舍弃。结合新建线路工程条件，对桥梁9‰限制坡度方案和6‰限制坡度方案进行综合比选。
2.3 桥梁限制坡度综合比选
（1）方案一：9‰限制坡度方案
第一，江南接线方案。新建双线与盐宜铁路四线并行从设计分界点引出后，于江阴境内上跨新华路后与盐宜铁路逐渐分离，在既有新长铁路东南侧与之并行，两次小角度下穿盐宜铁路后，利用江苏南沿江铁路上跨既有新长铁路的门式桥墩孔跨，对该段既有铁路改建并增建二线后下穿江苏南沿江铁路引入江阴站普速场。
第二，江北接线方案。新建双线与盐宜铁路四线并行过江，于靖江境内两跨既有线，上跨东天生港后与盐宜铁路逐渐分离，线路并行于既有线西侧，上跨江平路后，对该段既有铁路改建并增建二线于既有靖江站北侧1.23km 处新建的靖江站。
该方案线路全长25.207km，其中南接线线路长10.617km，桥长7.093km，北接线线路全长7.552km，桥长5.221km。
（2）方案二：6‰限制坡度方案
第一，江南接线方案。南沿江铁路是重要的控制因素，新长铁路接线方案引入江阴站普速场，需与南沿江铁路交叉。受过江大桥高程较高的影响，该方案限制坡度相对较小，线路无法下穿南沿江铁路，只能上跨。上跨南沿江铁路采用R-550m 曲线半径，局部限速120km/h。
第二，江北接线方案。江北段线路新建双线与盐宜铁路四线并行过江，于靖江境内两跨既有线，上跨东天生港后与盐宜铁路逐渐分离，线路并行于既有线西侧，越过既有靖江站后，线路利用既有线改建并增建二线于既有靖江站北侧5.15km 处新建的靖江站。新建靖江站规模同9‰限制坡度方案。
该方案线路全长31.336km，其中南接线线路长12.431km，桥长10.294Km（其中单线桥0.732km），北接线线路全长11.867km，桥长8.867km。
3 方案工程投资及优缺点分析
3.1 从工程条件的适应性分析
通过表2 相关数据可知：方案一能够很好地适应现状地形及工程条件，江南段能够以原设计高程接入江阴站普速场，可节省普速场改建工程成本；江北段新建靖江站仅需北移1.23km，改建工程也较节省成本，因此方案一优。方案二中，江北接线工程新建靖江站需向北移5.15km；在江南接线工程中，江阴站普速场抬高约8.57m，车站高架，货场搬迁至月城，月城货场需要改建，工程量较大。
表2 桥梁方案主要工程量及工程投资比较表（比较范围：K393+474—K431+374）
3.2 从与盐宜铁路共通道分析
江北段：新长铁路两方案均与既有铁路共通道，从DK207+400（盐宜里程，下同）至公铁合建桥，盐宜铁路与新长铁路并行共通道。
江南段：方案一从公铁合建桥至DK219+900 段，两项目基本共通道，下穿南沿江铁路后，新长铁路沿既有铁路南侧并行引入普速场，盐宜沿既有铁路北侧引入高速场，该方案对城市的切割影响较小。方案二在新华路至芙蓉大道之间，盐宜铁路和新长铁路两项目距离较远，产生了夹心地，对城市发展有一定影响。
3.3 从与城市规划的符合性分析
方案一原高程接入江阴站普速场，不能满足江阴市在车站附近规划的四条道路的立交条件，对规划道路和城市切割严重；方案二能满足上述道路立交要求，同时与高速场基本等高，站房工程可与在建的高速场站房无缝衔接。
3.4 从对既有铁路运营干扰方面的分析
江北段目前处于停运状态，现场施工不存在影响既有铁路运营问题，江南段江阴站普速场为既有运营车站，方案一原高程接入江阴站普速场，对车站运营影响最小，方案二需要整体抬高江阴站普速场，对车站运营影响较大。
3.5 从运输组织便利性分析
目前，上海局管内主流和谐系列电力机车主要有HXD1B、HXD2B、HXD1C[2]。该项目主要技术标准为到发线有效长1050m、牵引质量5000t。对于9‰限制坡度方案，目前上海局管内主流机型均不满足单机牵引5000t 的牵引质量要求，需要在过江两端靖江站、江阴站设置补机作业点，满足5000t 货物列车进行摘补机作业，运输组织不便。
6‰限制坡度下，HXD2B 起动牵引质量及持续牵引质量均超过5000t，HXD1B 与HXD1C（25t）持续运行牵引质量虽然低于5000t，但是两种机型起动牵引质量均超过5000t，即这两种机型可以满足在6‰坡度下整列5000t 正常启动要求，运输组织灵活性相对较好。
3.6 从运营（三十年总计）费用分析
过江段（靖江至江阴）不同限制坡度方案运营成本差别主要为有关成本差别和无关成本差别。其中，有关成本差别主要体现在牵引能耗费用差别，一般坡度越大牵引能耗费用越高。无关成本差别主要体现在不同限制坡度方案比较范围内单、双线线路的长度差别[3]。
另外，方案一需要考虑5000t 货物列车在靖江站和江阴站设置补机作业点，以及固定设施及维修费用、机车购置费及维修费、机务人员工资等其他运营费用。
经测算，比较范围内（泰兴—月城段），方案一运营费累计净现值44.26 亿元，方案二运营费累计净现值41.55 亿元，方案二节省2.72 亿元。
4 结语
从工程条件、与盐宜铁路、城市规划、既有线运营、运输组织、运营费用等方面对新长铁路过江段桥梁限制坡度进行综合比选，方案二虽然在施工期间对江阴站普速场的运营有一定干扰，且工程投资相对较高，但该方案能够满足城市规划要求，与到发线有效长1050m、牵引质量5000t 的标准相匹配，且可与周边相邻线路的技术标准保持统一，运输组织灵活性好，因此新长铁路桥梁过江段采用方案二。
确定桥梁限制坡度后，综合考虑过江通道资源稀缺、跨江大桥建设难度大等问题，结合远期新长铁路开行市域列车的需求，为集约利用过江通道资源，新长铁路和盐宜铁路采用合建公铁长江大桥共同过江，其中公铁长江大桥铁路部分采用具有扭转刚度大、颤振临界风速高、行车适应性好等优点的四线桥（盐宜铁路双线+新长铁路双线），同时通过充分利用结构下层宽度，一次性实施到位。因此，新长铁路扩能改造过江段桥梁采用6‰限制坡度，正线数目为双线与盐宜铁路合建公铁大桥的过江方案。
