张 翔，任闯闯

（中铁第六勘察设计院集团有限公司 线路站场设计院，天津 300308)

渝昆高速铁路(重庆西—昆明南)位于我国西南地区，是我国规划的“八纵八横”高速铁路网中北京至昆明大通道中的西南通道。渝昆高速铁路自重庆西站引出后，西行至重庆市江津区和永川区，抵达四川省泸州市和宜宾市后向南进入贵州省毕节市，途经云南省昭通市和曲靖市后到达昆明南站渝昆场。渝昆高速铁路建成后，成渝城市群、滇中城市群为渝昆高速铁路的直接辐射范围，重庆至昆明运行时分将得以大幅缩短。渝昆高速铁路远期可辐射关中平原城市群、中原城市群、京津冀城市群，将西南地区与西北地区、华中地区、华南地区和华北地区有效连接，形成西南地区通向全国各地的客运大通道。渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段地质条件极其复杂，环境敏感点遍布，确定线位极其困难[1]。合理确定渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向及坡度方案，可以在保证渝昆高速铁路的行车安全的前提下列车运行速度不会受到较大影响，并有效吸引重庆、四川和云南地区的旅客选择高速铁路出行，促进西南地区旅游产业和区域经济的快速发展[2]。

1 渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向方案比选

1.1 线路概况

渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段位于云南省北部山区，沿线旅游资源及自然资源丰富，有会泽古城、大海草山等风景名胜区，以及毛家村水库水源保护区、驾车华山松自然保护区等自然保护区，渝昆高速铁路经会泽到达蒲草塘后，将进一步带动昆明市寻甸县和曲靖市会泽县旅游产业发展。在研究年度内，渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段近期(2025 年)、中期(2030 年)和远期(2040 年)的年度旅客发送量分别为1 319 万人/a，1 701 万人/a 和2 291 万人/a，旅客发送量连年上升。渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段沿线位于高原面向平原过渡地带，高差起伏大，地质条件复杂，环境敏感点遍布。结合渝昆高速铁路沿线山高谷深的艰险地形、大范围发育溶岩区、驾车华山松省级自然保护区、众多磷矿区分布等因素影响，提出待补东绕方案、穿越保护区方案、取直方案3 个方案，比选范围为渝昆高速铁路DIK528 km+000 m ～ DIK604 km+000 m区间[3]。渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向方案示意图如图1 所示。

图1 渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向方案示意图Fig.1 Alignment plan of Huize-Pucaotang section of Chongqing-Kunming High-Speed Railway

（1）待补东绕方案。线路自比较起点DIK528 km+000 m 处引出，向东上跨毛家村水库后向南在待补镇西侧相继跨越G213 国道、鸡鸣山大道和待补河，穿过鸡鸣山县级自然保护区后继续向南以隧道形式下穿待功高速公路(曲靖市会泽县待补镇—昆明市寻甸县功山镇)中梁子隧道，于驾车华山松省级自然保护区东侧以隧道形式通过后，在苏斗河水库西侧约500 m 通过，在DIK585 km+630 m 处设田坝站；从田坝站出站后沿待功高速公路西侧继续向南前行，经格莱村、刚纪村后引入比较方案终点DIK604 km+581.424 m 处。待补东绕方案线路全长74.781 km，共设桥梁33 座，全长9.342 km，隧道15 座，全长62.592 km，桥隧比为96.19%。新设田坝站与会泽站站间距为60 km，与寻甸站相距45 km。

（2）穿越保护区方案。线路自比较起点DIIK528 km+000 m 处引出，折向东上跨毛家村水库、待功高速公路后一直向南前行，在DIIK565 km+000 m ～ DIIK573 km+000 m 范围内避绕岩溶强烈发育区及岭矿区，以隧道形式通过驾车华山松省级自然保护区核心区后，继续向南跨越待功高速公路后走行于待功高速公路东侧，于DIIK593 km+800 m 处设蒲草塘站；从蒲草塘站出站后沿待功高速公路东侧向南前行，经刚纪村后引入方案比较终点DIIK599 km+573.57 m 处。穿越保护区方案线路全长71.573 km，共设桥梁18 座，全长5.381 km，隧道10 座，全长61.468 km，桥隧比为93.79%。新设蒲草塘站与会泽站间距为68.2 km，与寻甸站相距34 km。

（3）取直方案。线路自比较起点DIIIK528 km+000 m 处引出，上跨毛家村水库、待功高速公路后一直向南前行；在DIIIK567 km+000 m ～ DIIIK580 km+000 m 范围内以隧道形式从驾车华山松省级自然保护区西侧通过；继续向南跨过待功高速公路后走行于待功高速公路东侧，于DIIIK593 km+800 m处设蒲草塘站；出站后沿待补高速公路东侧向南前行，经刚纪村后引入方案比较终点DK598 km+715 m。该方案线路全长70.715 km，共设桥梁18 座，全长6.02 km，隧道12 座，全长61.623 km，桥隧比为95.65%。新设蒲草塘站与会泽站相距67.2 km，与寻甸站相距34 km。

表1 线路走向方案比选细化表Tab.1 Detailed comparison of alignment plans

1.2 线路走向方案比选研究

从工程地质、环境敏感区影响、工程投资、工程实施难易程度及工程可实施性5 个方面对3 个方案进行优缺点分析，得出最佳方案[4]。线路走向方案比选细化表如表1 所示。

由表1 及相关资料可知，取直方案虽然线路长度最短，避绕驾车华山松省级自然保护区，但受岩溶高发育区及普遍分布的磷矿区(穿越岩溶高发育区及磷矿区12 km)等不良地质影响，工程实施难度极大，因而最先予以舍弃；穿越保护区方案受岩溶高发育区等不良地质影响较大(穿越岩溶高发育区11.7 km)，工程实施难度较大，考虑到沿线穿越驾车华山松省级自然保护区(穿越核心区4 km，穿越缓冲区5km)，对环境影响较大，不利于环境可持续发展，同时投资较高，方案优势不显著；待补东绕方案避绕岩溶高发育区，地质条件较为单一，重点工程曲靖隧道设置斜井及横洞条件较好，工程可实施性强，避绕驾车华山松省级自然保护区，对环境影响最小，工程实施难度及风险均为最低，投资最省，因而推荐采用待补东绕方案为渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向方案。

2 渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段坡度方案比选

由于渝昆高速铁部分会泽至蒲草塘段的部分纵坡段坡度大于20‰，在上行方向列车爬坡走行速度降低，在确定待补东绕方案为渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段走向方案的基础上，从调整线路平面及调整线路纵断面2 个方面进行软化坡度比选，研究不同纵断面组合方案对坡末速度的影响，确定最佳坡度方案。

2.1 纵断面概况

渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路纵断面穿越会泽至蒲草塘段最高点，从DIK557 km+050 m处开始以隧道形式连续运用坡度为3‰ (3.95 km)和23‰ (3.2 km)的上坡，在DIK561 km+250 m 处纵断面到达越岭最高点，在此设何坪子中桥，之后以两隧道一桥形式采用坡度为25‰ (3.95 km)，3‰ (3.8 km)，18‰ (12 km)和25‰ (2.95 km)的下坡至DIK583 km+950 m 处，随后进入地形平缓地带。经行车检算，在DIK561 km+250 m ～ DIK583 km+950 m 范 围 内，上 行 列 车 受23‰ (3.2 km)，18‰ (12 km)，25‰ (2.95 km)爬坡影响，有2 处坡末速度降至300 km/h[5-6]。为进一步论证待补东绕方案的合理性，并解决坡末速度无法达到目标速度350 km/h 的 问 题，对DIK546 km+000 m ～ DIK584 km+850 m 范围进行调整线路平面方案及调整线路纵断面方案比选，并分析起终点高差不变时不同坡度组合对坡末速度的影响，以确定最佳坡度方案。

2.2 调整线路平面方案比选研究

针对待补东绕方案坡末速度无法达到目标速度350 km/h 问题，可通过平面展线方式增加线路长度以软化坡度，提出局部大坡度方案和软化坡度方案2 个备选方案，并对备选方案进行比选研究，比选范围为DK546 km+000 m ～ DK584 km+850 m。调整线路平面方案比选图如图2 所示。

（1）局部大坡度方案。线路自DK546 km+000 m引出，沿直线前行，穿越金鸡菁、桦香树梁子，从待补镇西侧经过，跨越G213 国道、鸡鸣山大道和待补河，从鸡鸣山县级自然保护区穿过继续向南，以隧道形式下穿待功高速公路中梁子隧道(净高30.33 m)、驾车华山松省级自然保护区东侧至卡竹村。该方案局部最大坡度为25‰，最小坡末速度为300 km/h。

（2）软化坡度方案。线路自DIK546 km+000 m引出，沿直线前行，跨越G213 国道，穿金鸡菁、桦香树梁子，从待补镇东侧通过，经待补镇老镇政府、中心卫生院、城隍庙后折向西南，以隧道形式下穿待功高速公路、驾车华山松省级自然保护区东侧至卡竹村。该方案局部最大坡度为18‰，坡末速度不受影响。

从坡末速度、线路顺直度、工程实施难易度及工程风险4 个方面对坡度方案进行优缺点分析，得出最佳坡度方案。坡度方案比选细化表如表2所示。

图2 调整线路平面方案示意图Fig.2 Adjusted plane layout plan

由表2 及相关资料可知，软化坡度方案虽坡末速度不受影响，但线路长1.26 km，线路顺直度相对较差，工程实施工程中需要对老待补镇的城隍庙、中医院进行拆迁，实施难度较大，同时沿线受熔岩漏斗及塌陷区等不良地质影响，工程实施风险较高，在方案比选中没有明显优势。局部大坡度方案虽然坡末速度无法达到目标速度350 km/h，但可以达到300 km/h，满足坡末速度可降低至目标速度的80%的相关要求，考虑其线路顺直度好，且工程避绕不良地质地区，沿线无重大拆迁，工程难度和风险均较低，因而推荐采用局部大坡度方案为推荐方案。

表2 坡度方案比选细化表Tab.2 Detailed comparison of gradient plans

2.3 调整线路纵断面方案比选研究

由于采用调整线路平面方案进行软化坡度无法达到预期目标，在待补东绕方案线路平面条件不变的基础上，对渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段坡度大于20‰的连续上坡以调整纵断面方式进行软化坡度方案比选，初步确定软化坡度方案及局部采用大坡度方案为2 个备选方案，比选范围为DK550 km+300 m ～ DK590 km+000 m。调整线路纵断面方案示意图如图3 所示。

（1）软化坡度方案。该方案在DK557 km+050 m ～ DK582 km+600 m 范 围 内，采 用11.254‰(25.55 km)坡道，受苏斗河水库常水位高程2 059 m控 制，在DK582 km+600 m ～ DK583 km+950 m 段仍采用25‰的坡道。隧道长度最长为29.82 km，隧道合建引起投资增加约10.55 亿元，工程投资巨大。经行车计算，速度最低值位于DK557 km+050 m 处(上行方向)，行车速度为314 km/h。

（2）局部大坡度方案。该方案配合使用23‰，25‰，18‰ (L-12.0 km)等长大坡道，能很好地适应地形起伏变化，降低曲靖隧道(L-16.03 km)的工程风险。经行车计算，速度最低值位于DK569 km+000 m 处(上行方向)，行车速度为300 km/h。

局部采用大坡度方案虽然坡末速度降至300 km/h，但与软化坡度方案坡末速度提升至314 km/h相比，坡末速度几乎一致，运行时分差距较小，且局部采用大坡度方案具有重点工程相对简单，实施难度相对较小，工程风险可控，投资节约等优势，因而采用局部大坡度方案作为调整纵断面方案。

图3 调整线路纵断面方案示意图Fig. 3 Adjusted profile layout plan

2.4 坡末速度影响分析

当列车在坡度大于20‰的上坡走行时，行车速度较缓坡和平坡偏低，列车开行至上坡坡顶的速度(即坡末速度)达到最低。为保障渝昆高速铁路的行车速度达到目标值，应尽量避免使用长大坡道，在复杂山区地段不得不采用长大坡道时，应综合考虑地形地貌、工程设置条件、工程投资、列车运行时分、旅客舒适度等因素，详细论证各种因素与列车速度间的相互关系，以确定最优方案。在待补东绕方案线路平面条件不变的基础上，通过调整纵断面以验证提高坡末速度的可行性[7-8]。在调整纵断面方案整体使用局部采用大坡度方案的基础上，保证曲靖隧道出入口及田坝站2 点的高差不变，在DK569 km+000 m ～ DK583 km+950 m 约14.95 km 的范围内，研究不同纵断面组合方案对坡末速度的影响，以确定最优纵坡方案。

（1）不同坡度对列车提速的影响。针对CRH380型动车组，以爬坡过程中初速度为300 km/h 为基础，分析不同坡度组合对列车提速的影响，确定CRH380 型动车组在爬坡过程中能够提速的最大坡度，同时确定列车由300 km/h 提速到340 km/h 时不同坡度对应的有效爬坡坡长，为不同坡度组合研究提供依据。不同坡度组合对列车提速的影响如表3所示。

表3 不同坡度组合对列车提速的影响Tab.3 Influence of different gradient combinations on train acceleration

由表3 可知，当坡度为3‰上坡时，CRH380型动车组运行时速由300 km/h 提高到340 km/h 时，需要爬坡坡长为2.95 km；当坡度为6‰上坡时，CRH380 型动车组运行时速由300 km/h 提高到340 km/h，需要爬坡坡长为12 km；当坡度为8‰上坡时，CRH380型动车组在上坡阶段坡末速度无法提高。以目前方案中18‰ (12 km)和25‰ (2.95 km)坡度，研究范围内最小坡度为18‰上坡(大于8‰)，无法将初速度提高，为得出最佳坡度组合，进一步对不同坡度组合对坡末速度影响进行研究。

（2）不同坡度组合方案对坡末速度影响。在DK569 km+000 m ～ DK583 km+950 m 共14.95 km的范围内，保证纵坡起点(DK569 km+000 m)和纵坡终点(DK583 km+950 m)高程不变。以CRH380 型动车组进行速度模拟，上坡初速度均为340 km/h，对14.95 km 范围分4 种组合进行研究，得出坡末速度，以确定不同坡度组合对坡末速度的影响。不同坡度组合对坡末速度的影响如表4 所示。

由表4 可知，在起终点高差一致的情况下，不同坡度组合对坡末速度影响不大(最大速度差为5.2 km/h，最小速度差为1.8 km/h)。在确定采用局部大坡度方案的前提下，不同坡度组合工程设置条件基本一致，待补东绕方案变坡点设置最少，坡度最过渡平缓，旅客舒适度最好，坡末速度最高，因而进一步确定待补东绕方案为最佳方案。

表4 不同坡度组合对坡末速度的影响Tab.4 Influence of different gradient combinations on gradient end speed

3 结束语

渝昆高速铁路作为连接重庆、四川和云南地区的高速铁路，是促进西南地区旅客交流的重要通道。渝昆高速铁路建成后，将改变西南地区铁路客运格局，对完善我国高速铁路网络布局，增加铁路客运市场份额具有重要意义。渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段地质条件复杂，环境敏感区域遍布，是渝昆高速铁路建设的难点，通过分析渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路的地质条件，从工程实施难度、工程投资和工程风险等方面比选确定待补东绕方案为最佳线路走向及坡度方案。合理确定渝昆高速铁路会泽至蒲草塘段线路走向及坡度方案，可以保证渝昆高速铁路的行车安全，且行车速度不会受到较大影响，对提升西南地区的辐射效应，促进重庆、四川和云南地区的互联互通，增加西南地区的综合竞争力具有积极意义。