姜义高

(中国土木工程集团有限公司 北京 100038)

1 概述

尼日利亚是非洲人口最多的国家，是世界第12大产油国和第8大石油输出国，在整个非洲大陆起着举足轻重的作用。尼日利亚将建设成拥有世界级交通系统的中西部非洲中心，其中，拉伊铁路全长约156.08 km，是尼铁现代化项目的关键线路[1]。

2 线路概况

2.1 线路建设概况

根据国家铁路建设规划，拉伊铁路位于尼日利亚西南部，线路起点为拉各斯港口城市，拉伊铁路沿线贯穿各州主要人口、城镇分布密集区，对经济发展具有重要意义。

根据近期规划，线路以客运为主、货运为辅，远期客货并重。本线路正线工程线路全长156.08 km，设站7座，是一条内陆港运输线，内陆港规划在Ibadan。

2.2 线路功能定位

本线路是国家现代化铁路网中西部地区一条纵线Lagos至Kano铁路最南段，Lagos至Kano铁路经8个州及首都区，同时连接了尼日利亚首都，是国家南北经济走廊最为重要的交通基础设施，Lagos至Ibadan段是Lagos至Kano线的重要组成部分和先期实施段。

Lagos至Kano铁路沿线途经包括Abuja在内的8个州及首都区，沿线人口占全国的1/3，分布有全国前四大城市(Lagos、Kano、Ibadan和 Abuja)，人口城镇分布密集，是全国最为重要的经济走廊之一，建成后将成为沿线地区运输主通道和带动沿线经济发展的大动脉[2]。

2.3 客货运量预测

本线运量最大区段为Lagos-Kajola，近期重车方向货流密度320万t，客流密度400万人，开行旅客列车16对/d；远期重车方向货流密度1 880万t，客流密度1 850万人，开行旅客列车62对/d，各区段客货运量预测值如表1所示。

表1 区段货流密度、客流密度及客车对数

2.4 主要技术标准

综合考虑线路通过能力及施工难易程度，确定了拉伊铁路主要技术标准[3]。轨距为1 435 mm，正线为双线，线间距为4.2 m，限制坡度12‰，全线推荐速度目标值150 km/h，相应最小曲线半径一般为2 000 m、困难为1 600 m。

3 线路走向方案设计

Lagos至Ibadan铁路是尼日利亚铁路现代化项目的重要组成部分，Lagos既是Lagos至Ibadan铁路的起点，更是整个铁路现代化项目客货来源的支撑点。铁路现代化项目与既有窄轨铁路共通道，Lagos线路走向既要考虑远期与既有铁路的关系，又要考虑近期对城市和既有铁路的影响。

为此，考虑拉伊铁路远期规划的情况下，针对既有窄轨废弃与否、增设新通道方法、既有窄轨利用方法等问题[4-5]，遴选了Lagos地区两大系列6个方案，如图1所示。

图1 线路走向方案设计概览

3.1 不引入Lagos城区方案

3.1.1 既有窄轨充分利用方案

此方案中，北上出发和到达旅客列车在Kajola办理，同时构建了标准轨和窄轨铁路换装的功能。该方案在保证既有线路常规条件下运营的同时，实现了对既有线路窄轨的完整保留[6]。但此方案的缺点也是较为明显的:其一，Kajola站距离拉各斯城区较远，很难吸进乘客；其二，Kajola站距离拉各斯港口太远，难以保证货物的送达及时性；其三，根据前述客货运量预测，远期客货运量已超过了当前单线窄轨的运量。综上，宜考虑其他方案。

3.1.2 既有窄轨合理改造方案

通过对既有窄轨合理改造方案的研究计算，为满足扩能及远期运量的限额，所造成的工程改造成本极大:既包括Lagos至Kajola段既有铁路的路基、桥涵、轨道、排水系统、城市道路立体交叉工程等土建工程的改造，还包括机车、车辆、通信、信号、电力等站后设备的更新改造，同时还需对Ijoko至Kajola段约8 km单线地段增建第二线。经过多方面的评估，该方案的改造难度已经超过了双线铁路的重建难度，同时工程造价超过7亿元。

根据上述分析可知:若本项目不引入Lagos城区，无论现状利用既有线方案还是改造既有线方案，都无法从根本上整治既有铁路的各种病害及面临瘫痪的局面，也解决不了通道内铁路运输能力的供需矛盾，更失去了Lagos至Kano线建设的真正意义。因此，把铁路现代化项目引入城市腹地及港口，在Lagos城市中心新建双线标准轨铁路并设置客货运车站，将成为研究工作的必然之选[7]。

其次，从城市发展的需求分析，Lagos城市是全国最大的金融中心，经济总量占全国的近70%，现状人口已超过2 100万，而且拥有全国最大的港口，并承担了绝大部分的货物吞吐作业。因此，无论从方便旅客出行、有利于疏港物资集散出发，还是从带动城市建设快速有序发展考虑，新建铁路都必需深入城市腹地，连通港口码头。

再者，新建铁路走向必须遵循“经济合理、减少拆迁、易于实施”的原则。Lagos为特大型城市，Lagos港为国际码头，客货交流的有序、高效运作对Lagos城市乃至全国的社会经济快速、健康发展举足轻重，既有铁路系统已无力担此重任。

因此，建设大运能、高效率的新型铁路交通体系势在必行。综合上述分析可以发现，新建铁路在连接港口的同时须贯穿中心城区，形成交通体系。

3.2 城区接通港口引入方案

由上可知，Lagos至Kano线须贯穿中心城区，形成交通体系。考虑线路远期规划，针对既有窄轨舍弃、占用与否等问题，综合遴选了贯穿城区、连接港口的线路方案[8-9]，主要包括关键城区绕行方案、既有窄轨通道并行方案、既有窄轨通道舍弃方案、既有窄轨通道保留方案，具体设计如图2所示。

图2 线路走向方案设计

3.2.1 既有窄轨通道舍弃方案

Lagos地区线路自Apapa港口进入之后，首先利用既有窄轨和Apapa港口支线，随后经过E.B.J、Agege至 Kajola，线路沿途对 Apapa、Lagos、Agege等进行站点的新增，线路全长为45.54 km。此方案拆除了Kajola以南既有线，同时向北在Kajola附近新设计了窄轨系统，此外建设部分保证机务、检修的设备设施，保证窄轨的正常运营。

3.2.2 既有窄轨通道保留方案

考虑到窄轨系统可能受到的影响，针对性地设计了平行窄轨方案，方案自Apapa港口引出之后，线路途经Alaka，进而沿Agege Motor Road东侧向北延伸至Iju接轨站，充分利用停运支线，参照既有窄轨通道舍弃方案新增站点Apapa、Lagos、Agege，线路全长为46.04 km。

3.2.3 关键城区绕行方案

考虑到对既有窄轨运营及城市的影响，设计了关键城区绕行方案。此方案同样从Apapa港口引出，沿线跨越 Apapa Oworonshoki Express Way、Lagos Badagry Road之后，新增Lagos站点，从Lagos站引出至Ijegun，随后经过 Itele，在 Owode Ijako南端跨越停运的Iju—Ifo支线接上Kajola，线路全长为57.14 km。

3.2.4 既有窄轨通道并行方案

考虑到窄轨系统及附属设备的运营效果，设计了与既有窄轨的并行窄轨方案，首先拆除既有窄轨左线，适当改移既有窄轨右线。线路全长44.54 km，从Apapa港引出后，沿Apapa港口支线和既有窄轨E.B.J—Kajola左侧走行，沿途新设Apapa港湾站、Lagos站、预留Agege站。

规划的Lagos红线轻轨位于保留的既有窄轨铁路右侧(东面)，本项目与红线轻轨均避免改移既有站窄轨系统有关机务、车辆等的维修、养护设施。既有30 m通道内布置线路，从东到西分别为Lagos红线轻轨双线、窄轨单线、Lagos至Kano线双线，从而构建5条线路共用同一通道的网络。

3.3 线路走向方案比选

3.3.1 工程量对比

各线路走向方案工程量对比[10]如表2所示。由表2可知，绕城方案线路长度最长，且工程总额最高，而不保留既有通道方案线路长度相对较短，工程总额减少1 633万美元。

表2 各方案工程量对比

3.3.2 优缺点分析

各线路走向方案优缺点分析如表3所示。如果要在人口高度集中、建筑物异常密集的中心城区另行开辟一条新的铁路通道，拆迁工程巨大，工程投资昂贵，且易造成城市景观污染。又因尼铁现代化项目Lagos至Kano线与既有西北线走向相同，服务的范围相同，准轨铁路速度快且运量大，对既有窄轨的替代作用较强，因此从长期看，窄轨铁路在Lagos至Kano线建成后将处于竞争中的弱势地位，最终窄轨系统也必将废弃，只要处理好窄轨系统的人员安置，在Lagos至Kano线建成后窄轨西北线可以全线停止运营。从减少房屋拆迁、降低工程造价、改善施工条件等因素考虑，废除Lagos市内的窄轨系统，占用既有窄轨铁路通道成为新建铁路Lagos至Kano线、Lagos城市红线轻轨线路走向的最佳选择。

表3 各线路走向方案优缺点分析

3.3.3 方案推荐意见

综上所述，在远期铁路现代化项目Lagos至Kano段全线建成时，采用不保留既有窄轨通道方案为Lagos地区线路走向的最佳方案。但因Lagos至Ibadan准轨铁路长度只有156.08 km，无法对Ibadan以北近1 000 km的窄轨沿线提供客货服务，对既有窄轨的替代作用较弱，所以在近期铁路现代化项目仅建成Lagos至Ibadan段时，需要保留Lagos地区窄轨铁路线路和机辆及客货运设施，对与本项目冲突的窄轨区间进行改移，准轨和窄轨铁路并行共享既有线通道，保留既有E.B.J车站，并在E.B.J车站对面修建准轨Lagos车站，同时新建线与既有Apapa港口支线并行的准轨线路同时引入Apapa港口区，实现疏港功能。

4 线路局部方案设计

针对Lagos城区纵断面高程设计，由Lagos地区线路走向方案可知，Lagos至Kajola段沿既有窄轨通道，与既有窄轨铁路共通道、考虑Lagos红线轻轨，则该通道为5线布置。在此前提下，结合本线与既有窄轨铁路、红线轻轨关系，考虑通道内城市排水系统及城市道路交叉问题，就本段纵断面高程设计3个方案，比较范围CK0+000～CK32+855。

4.1 低路基方案

线路与既有窄轨铁路、红线轻轨共路基，与既有窄轨等高敷设，部分地段低于沿线控制洪水位。此方案修复完善既有窄轨排水设施，加大既有排水设施孔径，并适当设置抽排设施，连接Lagos城区排水系统，但因路基高程较低，存在一定的排水安全隐患和侵泡路基，因此，本段路基填料采用渗水性AB组。与铁路交叉的城市道路均采用公路跨铁路的立交形式。

各线路基横断面布置形式:Lagos至Ibadan铁路布置于既有窄轨铁路西侧，拆除既有窄轨铁路左线，保留既有窄轨右线并适当改移，本线右线与保留的窄轨铁路距离5.3 m；红线轻轨在保留的既有窄轨东侧平行布置，轻轨左线距既有窄轨6.5 m，通道总宽度在大部分地段控制在30 m左右，详细布置如图3所示。本线与红线轻轨、既有窄轨铁路在Lagos站并站换乘。

图3 低路基方案断面图

施工过渡措施:由于本项目建设需拆除既有窄轨左线，并适当改移右线。实施期间既有窄轨铁路可以采用单线运营进行施工过渡，首先既有铁路采用左线运营，封闭右线进行改移施工，右线改移施工完成后利用右线运营，并拆除左线进行本项目施工。

4.2 抬高路基方案

因低路基方案存在一定的排水隐患，在低路基方案的基础上研究了本段线路抬高路基方案。此方案纵断面按沿线控制洪水位及上跨道路净空控制，整体抬高本线、既有窄轨及红线轻轨纵断面，仅需对既有窄轨铁路排水设施适当改造即可满足路基排水要求。为了满足城区洪水位的控制要求，本方案纵断面较既有窄轨纵断面高程仅抬高约2 m，与铁路交叉的城市道路均采用公路跨铁路的立交形式。

各线路基横断面布置形式:因既有窄轨需同步抬高，故本项目建设需拆除既有窄轨铁路，Lagos至Ibadan铁路与既有窄轨铁路等高布置，既有窄轨位于东侧，与Lagos至Ibadan铁路线间距按5.3 m考虑；红线轻轨在保留的既有窄轨东侧平行布置，轻轨左线距既有窄轨6.5 m，通道总宽度在大部分地段控制在32 m左右，详细布置如图4所示。本线与红线轻轨、既有窄轨铁路在Lagos站并站换乘。

图4 抬高路基方案断面图

施工过渡措施:因既有窄轨铁路需同步抬高，既有窄轨铁路需全部拆除重建，本方案施工过渡方案较低路基方案复杂。因本项目实施时，红线轻轨暂未实施，建议利用红线轻轨线位修建施工便线维持既有窄轨铁路运营，拆除既有窄轨同步实施本项目及保留的既有窄轨铁路。

4.3 桥梁方案

在保证Lagos站落地与既有窄轨铁路等高的前提下，尽量考虑铁路两侧道路的互通，除车站外全线抬高纵断面设置桥梁上跨既有道路[11]。

各线布置方式:拆除既有窄轨铁路左线，Lagos至Ibadan铁路采用桥梁方式布置于既有窄轨铁路西侧，保留既有窄轨右线并适当改移；因本线采用桥梁方案上跨既有道路，红线轻轨实施时没有条件采用既有道路上跨轻轨方案，因此红线轻轨也必须采用高架方案，在既有窄轨铁路东侧平行布置，大部分采用桥梁方式，Lagos至Agege之间部分车站高架。

施工过渡措施:同低路基方案一样，由于本项目部分拆除既有窄轨铁路左线并改移部分既有窄轨铁路右线。既有窄轨铁路施工过渡首先利用左线运营，封闭右线进行改移施工，右线改移施工完成后利用右线运营，并拆除左线进行本项目施工。

4.4 方案推荐意见

各方案工程数量比较[12]如表4所示，各方案优缺点分析如表5所示。分析可知，桥梁方案工程投资较大，且对后期红线轻轨方案影响较大，通道内并行的轻轨工程有2个车站(Mushin站、Ashodi站)需高架，增加了轻轨的投资；而低路基方案虽然改建既有窄轨长度较短，工程措施简单，既有线施工过渡简单，工程投资较省。但是其铁路路基标高均处于Lagos城区洪水位以下，给路基基床稳定和运营带来安全隐患，抬高路基方案满足了Lagos城区洪水位的要求，运营安全有保障，且工程投资适中，综上所述，宜采用抬高路基方案。

表4 各方案工程量对比

表5 各方案优缺点分析

5 结束语

铁路线路走向方案、局部方案的比选，不仅需要综合考虑工程投资、施工难度、长期效益、政府意见等因素，还需要结合该线路、该地区近期、远期现代化项目发展战略，保障线路整体及局部安全运营，从而保证沿线地区运输主通道的畅通，并带动沿线地区的经济大发展。