摘 要：我国普速铁路里程占比超70％，但存在技术标准偏低、设备老化等问题，制约铁路运输能力提升。随着国内新线建设加速和国民经济发展，既有线扩能改造需求将与日俱增。既有线能力提升基础方案包括病害整治、线下工程或站后设备改造、延长到发线、电气化改造、提高牵引质量和运输组织水平、优化运行图、增加正线数目等。单线铁路还可采取自动闭塞、移站、加站等改造措施。组合方案更常用、效果显著。
本文构建的“基础方案+特殊方案+组合应用”技术体系，对同类项目实施有一定参考价值。未来，既有线扩能改造将向智能化、绿色化、专业化方向发展。
关键词：既有线；能力提升；基础方案；单线其他方案；组合应用
一、引言
在“交通强国”战略的深入推进下，我国铁路建设取得了举世瞩目的成就。根据铁路“十四五”规划，到2025年我国铁路营业里程将达到16.5万公里，其中高速铁路5万公里[1]。截至目前，全国铁路营业里程已超16.2万公里，其中高铁超4.8万公里，形成了以“八纵八横”高铁主通道为骨架、普速铁路为基础的多层次铁路运输体系。值得注意的是，普速铁路仍占据我国铁路网主体地位，占比超70％。
我国经济已经由高速增长阶段转向高质量发展阶段，现代社会对时间价值的重视程度与日俱增，电子商务的蓬勃发展更对货物送达时效提出了严苛要求。2022年以来在全国货物运输总量持续增长的背景下，铁路货运方面却呈现缓慢增长或基本持平态势，2024年铁路货运仅占到全国货物运输总量的8.9％。这一现状凸显了提升既有铁路运输能力的紧迫性——通过技术改造缩短客货在途时间，不仅是响应社会对时间成本的高度敏感诉求，更是增强铁路在综合运输市场竞争力、满足现代物流“门到门、准时化”需求的关键路径。随着我国铁路网不断完善，填补路网空白的新建铁路工程将呈现下降趋势。铁路“十四五”规划明确提出要加快既有铁路扩能改造，推进既有线运能紧张地段的能力补强，因此，系统研究既有线能力提升方案具有重要的现实意义。
二、既有线能力受限原因分析
（一）技术标准先天不足。我国普速铁路中修建于20世纪80年代前的线路约占45%，这些线路普遍存在小半径曲线、大坡度、站间距小或不均衡等问题，线路等级、信号制式、闭塞方式等技术参数与现代铁路标准存在一定差距。
（二） 部分铁路采用内燃牵引。截至2024年年末，全国仍有22.5％的内燃铁路，内燃机车持续爬坡能力较差、牵引质量低，在大坡度、长隧道路段（如老成昆铁路），内燃机车牵引力衰减明显，影响运输效率。
（三） 设备设施老化。基础设施老化，钢轨磨损、混凝土枕开裂、道床板结现象普遍存在。信号系统方面，仍有大量线路使用半自动闭塞，个别支线甚至沿用电话闭塞。通信方面，山区铁路GSM-R覆盖不足，调度命令传输延迟，存在安全管控风险。
（四） 点线配套设施（如编组站）功能不完善，制约整体运能释放。
（五） 运输组织效率较低。全国约70％的普速干线为客货共线，客货列车速度差异较大，导致客车扣除系数偏高；货车常需为客车让行，导致货运时效性差；调度指挥系统智能化水平不足，无法充分发挥线路的运输能力。
三、既有线能力提升基础方案
（一） 既有线整治与线下工程改造。整治路基沉降、基床翻浆冒泥、桥梁老化、隧道衬砌开裂等病害，减少非计划性维修干扰。改造小半径曲线、软化坡度、加强轨道，统一全线技术标准，消除限速引起的效率损失。
（二）延长车站到发线有效长。到发线延长后可扩大列车编组规模，直接提升单列货车牵引质量，减少列车开行频次；减少解编、等待时间，释放线路时空资源；避免列车因中间站到发线有效长不足而被迫拆解、重组，减少无效调车作业；可适应大型机车车辆，释放装备潜能。通过延长到发线可实现运输效率的系统性提升，从而提升既有线运输能力。
（三）站后设备改造。对通信、信号系统升级，缩短列车追踪时间、减少人工干预延迟；对机务车辆设施改造，提升检修效率和设备可用率，减少养护维修占用的运营时间；保证机车性能稳定发挥，为提高运输能力提供动力保障。大秦铁路[2]通过对大同、阳原、涿鹿等5个车站的通信、信号、电力、房建等设施进行改造，显著提升了线路运输能力，目前大秦铁路每天运行约90对重载列车。
（四）电气化改造[3]。电力机车启动加速快、制动距离短，可缩短列车追踪间隔；机车爬坡能力更强，可减少山区铁路展线长度、缩短运输距离；能显著增强机车牵引能力、提高列车运行速度；机车可靠性强，在严寒、高海拔地区能够保障运输稳定性。电气化改造是铁路现代化的核心手段，通过动力升级、效率优化两大路径系统性提升运输能力。广通至大理铁路电气化改造完成后，避免了在楚雄西站换挂机车，广通至大理东站的运行时间由6小时压缩至4小时，线路货运能力得到充分释放。
（五） 提高牵引质量。利用既有机车采用双机牵引或者购置更大功率货运机车，提高货物列车牵引质量，减少列车开行频次、降低线路占用率，释放线路能力；提升货车运行速度减少客货列车速差，避免高速列车频繁越行货车，提高既有线运输能力。浩吉铁路通过使用双和谐固定重联机车牵引万吨重载列车，单趟最高运送量由6000吨提高至12000吨，煤炭运量实现翻倍。
（六）提高运输组织水平。铁路通过能力使用系数是衡量铁路线路或车站在一定时间内实际运输能力与理论最大通过能力比值的指标，合理控制铁路通过能力使用系数能避免资源浪费、提升既有线能力，也可防止因超负荷导致的事故风险。以某铁路为例，在不考虑牵引质量提高的情况下，通过实施“天窗修集中化”“列车运行调整智能化”，将通过能力使用系数由0.7提升至0.9，使该铁路整体运输能力提高28.5%。
（七）优化列车运行图。（1）尽量提高货物列车运行速度、缩短列车区间运行时分，以压缩运行图周期，同时缩小客货列车速度差，以减少客车扣除系数提高运输能力。（2）提高机车性能，缩短起停车附加时分和车站间隔时间，以压缩运行图周期提高运输能力。（3）改善运行图铺画方法，尽量让客车连发追踪运行；分时段铺画货车，减少货车对客车的影响，提高运输能力。（4）上下行行车量不均衡的区段，采用不成对运行图，可以利用行车量较小方向的多余能力来增加行车量较大方向的通过能力。（5）可以适当降低旅客列车旅行速度，减轻货物列车重量、提高货物列车运行速度，将非平行运行图调整为平行或接近平行运行图以提高运输能力。
（八）增加正线数目。单线铁路无法满足运输需求时，可通过增加正线数目的方法提升线路能力，即增建第二线，其可细分为双线按双单线使用、按复线使用，及双线按同标准、不同标准建设等多种建设方案。增建第二线可一次性完成，亦可一次设计、分段实施，焦柳铁路复线即采取了第二种模式：首先将控制区间/区段复线，而后逐步延伸，直至全线复线完成，减少前期资金投入的同时，逐步提升了既有线运输能力。当增建第二线仍不能满足运输需求时，可进一步采用新建双线、与既有线形成三线格局[4]的方案提升铁路运输能力，既有铁路运行少量旅客慢车和服务沿线的摘挂货物列车，新双线运行其余的快速旅客列车、直达直通区段及行包快运集装箱货物列车。成昆线峨眉至米易段扩能改造时即采用了峨眉至西昌南段新建双线、西昌南至米易段增建第二线的方案。
双线铁路能力饱和时，也可进一步研究在通道内新建单线（第三线）或双线（第三、四线）方案。京九铁路南昌至九江之间新建昌九城际铁路后，原行驶于京九线的95趟旅客列车分流至昌九城际，既有京九线仅开行货物列车，极大地释放了既有线运输能力。
四、单线铁路其他扩能方案
（一） 单线自动闭塞改造。对于自动化作业水平较低的区段，单线自动闭塞改造是投资少、见效快的扩能措施，与半自动闭塞相比，能提升约10%～20%的平图能力，其能力提高幅度与列车追踪系数呈正相关关系，仅适用于能力缺口不大、运量增长缓慢的铁路。
（二）移站改造。既有线控制区间一般为站间距较大区段，结合相邻车站条件，移动部分车站位置，可缩小最大站间距、增大最小站间距，使站间距更均衡，达到以下效果：（1）使各区间运行时分接近设计速度下的最优值，减少因频繁启停或速度骤变导致的时间浪费。（2）各区间闭塞分区数量和长度趋于一致，信号系统可采用统一的追踪间隔标准，避免因个别短区间导致需采用更长追踪间隔的问题，从而提升列车密度。（3）使列车到达间隔均匀化，避免某一车站短时间内处理过多列车的接发、会让或调车作业，提升车站作业效率。（4）列车运行图需为非均衡站间距预留额外的 “缓冲时间”（如长区间的运行时分波动补偿、短区间的安全间隔放大），这些冗余时间会占用线路能力。均衡站间距可使运行图周期标准化，便于采用“对称运行图”或“周期性运行图”，压缩非生产性时间。
（三） 加站扩能改造。加站扩能改造方案是单线铁路消除个别“瓶颈”区间的有效措施[5]，适用于既有站间距离大、车站分布极不均衡的线路。以沈阳至吉林铁路为例，既有抚顺北至梅河口段平均站间距离8.52km，最长站间距离14.31km，最短站间距离5.56km；梅河口至吉林段平均站间距离10.95km，最长站间距离20.63km，最短站间距离2.71km，站间距离极不均衡。因此，对该铁路来说，采用加站的扩能方案是提升既有线能力非常有效的措施。通过在既有线控制区间进行加站改造，可使抚顺北至梅河口段最大站间距缩小至13.42km、梅河口至吉林段最大站间距缩小至14.30km，提高平图能力约30%。
（四）单线地段“双插”。“双插”是指在既有单线铁路的限制区间增建第二线形成局部双线区段，以提升铁路运输能力的技术方案，具有投资省、见效快的特点。该方案常用于单线铁路的“瓶颈”区间，通过局部区段双线化实现列车分流，从而缓解运输压力，可精准扩能，形成“先局部、后整体”的渐进式改造路径，尤其适用于前期资金紧张的项目。但该方案需要组织列车在“双插”地段不停车交会，运输组织难度相对较大，且对按图行车的要求较高，仅可考虑作为单线区段个别区间的临时扩能措施，近年来已不再采用。
五、 扩能方案组合应用
采用单一方案对既有线进行扩能改造一般难以达到预期的效果，更常见的是采用一些方案的组合。2016—2018年，青藏铁路格拉段通过新增13个车站、延长8个车站到发线有效长、对车站货场进行改造，增开了5对列车、将货物列车运行时间压缩2小时、运输能力提升了80％；目前正在进行电气化改造方案研究，以期进一步提升铁路运输能力。2020—2024年，集通铁路通过改造小半径曲线、软化坡度，新增林西、嘎拉德斯汰和经棚西3个车站，实施全线复线、电气化改造，年货物输送能力从过去的3600万吨提高到5000万至8000万吨。
六、结语
随着国内新线建设的加速和国民经济的发展，既有线扩能改造需求将与日俱增。单双线铁路能力提升均适用的基础方案包括既有线整治或线下工程改造、延长到发线、站后设备改造、提高牵引质量、提高运输组织水平、优化列车运行图、增加正线数目等；单线铁路还可通过自动闭塞、移站、加站、“双插”等改造提升既有线能力。单一方案难以达到预期扩能目标时，可组合应用前述方案。
在“双碳”目标和交通强国战略的双重驱动下，既有铁路扩能改造已成为优化运输结构、提升综合效率的核心路径。本文构建的“基础方案+特殊方案+组合应用”技术体系，既涵盖了线下工程改造、设备升级等硬件措施，也包含运输组织优化、运行图调整等软件手段，形成了多层次、立体化的能力提升策略，对类似项目实施有一定参考价值。未来，随着5G、人工智能、物联网等技术的深度融合，既有线改造将呈现智能化、绿色化、专业化的发展趋势。建议在项目实施中，加强“运输需求预测－方案比选－综合效益评估”全周期管理，结合线路功能定位和区域经济需求，科学选定改造方案，实现“投资少、见效快、效益优”的改造目标，为我国铁路网从“基本覆盖”向“高效优质”转型提供坚实支撑。
参考文献
[1] 国务院.国务院关于印发“十四五”现代综合交通运输体系发展规划的通知[J].中国对外经济贸易文告,2022(18):3-23.
[2] 郎艳玲.大秦铁路涿鹿车站及区间信号设备大修工程顺利完成[N].铁路工程报,2025-04-04(01).
[3] 赵荣辉.唐遵铁路扩能改造方案研究[J].铁道经济研究,2023(04):39-43.
[4] 王殿辉.四平至通化铁路扩能工程建设方案研究[J].铁道货运,2021,39(06):26-31.
[5] 于洋洋，赵江林，陈勇，等.成渝铁路成都至隆昌段扩能改造建设方案研究[J/OL].铁道勘察，2025,41（2）：1-8[2025-05-31].
