1初始設(shè)計方案

1.1概況

陜西省某煤炭開采區(qū)，擁有甲、乙2個開采煤礦。其中，甲煤礦產(chǎn)品煤以不粘煤31號為主，年生產(chǎn)能力為800萬t；乙煤礦產(chǎn)品煤以長焰煤41號和不粘煤31號為主，年生產(chǎn)能力為300萬t。為了方便甲、乙煤礦煤炭外運，擬新建運煤鐵路專用線，在甲、乙煤礦附近分別設(shè)置甲站、乙站，考慮收購部分周邊煤礦生產(chǎn)的煤炭，預(yù)測甲站和乙站年裝車量分別為1000萬t、500萬t。煤礦周邊現(xiàn)有神延鐵路(神木北—延安北)、包西鐵路(包頭西—張橋)等鐵路，另有210國道、307國道、陜蒙高速公路、榆靖高速公路等公路，四通八達，交通便利。

1.2設(shè)計方案

受地形條件限制，甲、乙2個煤礦無法通過1條鐵路進行煤炭外運，因而需要分別設(shè)置甲、乙2條煤礦專用線。甲、乙煤礦專用線初始設(shè)計方案示意圖如圖1所示。1.2.1甲煤礦專用線設(shè)計方案及其線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)甲煤礦專用線(以下簡稱甲線)由接軌的某煤炭運輸干線A站北端咽喉引出，向北新設(shè)B交接站，跨過中石拉溝、上石拉溝，沿犢牛川東岸向北，與既有國鐵并行約4km，在石邊上村與既有國鐵的C站(既有改建)連接，線路全長約8.5km，工程投資約8億元。甲線與既有國鐵線位基本平行。根據(jù)地方政府意見，該地區(qū)煤炭運輸鐵路較多，如果完全平行新建甲線，則會造成重復(fù)建設(shè)，帶來資金、運輸能力浪費。為此，既有國鐵C站至甲站區(qū)間設(shè)計為甲線與既有國鐵共用。甲線屬于企業(yè)自營鐵路，與既有國鐵性質(zhì)不同，二者在管理方式上存在一定差異。因此，為了便于管理，明確分界，設(shè)置B交接站進行交接作業(yè)；同時，甲線后方通道煤炭運輸干線鐵路的列車牽引質(zhì)量為10000t，而甲線的列車牽引質(zhì)量為5000t，列車在該站需要進行組合分解作業(yè)，2列5000t列車組合成1列10000t列車，發(fā)往港口方向。B交接站設(shè)萬噸列車組合線2條、分解線2條(含1條正線)，組合、分解線有效長為1800m；設(shè)100m×6m×0.3m的基本站臺1座。設(shè)裝車線1條，設(shè)裝車筒倉1座。另設(shè)接觸網(wǎng)工區(qū)作業(yè)線、機待線、安全線等，車站規(guī)模較大。甲站為甲線終點站，也是煤炭裝車站。甲線由甲站北咽喉西側(cè)接軌引入，新建裝車線1條，引入甲煤礦工業(yè)廣場，裝車線平直地段設(shè)軌道衡1座。煤炭經(jīng)選煤廠洗選后進入產(chǎn)品倉，采用筒倉進行裝車。結(jié)合專用線主要為甲煤礦煤炭外運服務(wù)的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中甲線采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]為：鐵路等級為Ⅱ級；正線數(shù)目為單線；最小曲線半徑一般條件下800m，困難條件下600m，特別困難條件下500m；限制坡度為重車6‰、輕車13‰；牽引種類為電力牽引；牽引質(zhì)量為5000t；到發(fā)線有效長為1050m；閉塞類型為半自動閉塞。1.2.2乙煤礦專用線設(shè)計方案及其線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)乙煤礦專用線(以下簡稱乙線)從甲線B交接站引出，沿小板兔川往東，引入乙煤礦工業(yè)廣場，設(shè)置乙裝車站，線路全長約11km，工程投資約7億元。乙站為盡頭式車站，采用牽出線裝車作業(yè)方式，車站設(shè)到發(fā)線3條，有效長1050m，裝車線1條，滿足5000t列車整列裝車。甲、乙煤礦專用線初始設(shè)計方案示意圖如圖1所示，2條鐵路專用線大體上呈“Y”形走向。結(jié)合專用線主要為乙煤礦煤炭外運服務(wù)的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中乙線采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]為：鐵路等級為Ⅲ級；正線數(shù)目為單線；最小曲線半徑一般條件下600m，困難條件下500m；限制坡度為重車6‰、輕車13‰；牽引種類為電力牽引；牽引質(zhì)量為5000t；到發(fā)線有效長為1050m；閉塞類型為半自動閉塞。

2優(yōu)化思路

初始設(shè)計方案基本上滿足2個煤礦的煤炭外運需求。煤礦和鐵路產(chǎn)權(quán)歸屬同一家企業(yè)，交接手續(xù)并不復(fù)雜，有利于降低煤炭運輸成本，提高煤炭外運效率。但是，該方案投資過高，全長約20km的線路投資約15億元，單位技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)幾乎是同類性質(zhì)鐵路的3倍，在當(dāng)前煤炭市場普遍低迷，煤炭內(nèi)需乏力的情況下，如此高額的鐵路投資讓企業(yè)難以接受。另外，甲、乙煤礦專用線屬于運煤支線，線路引入煤炭運輸干線鐵路后會切割鐵路正線，影響干線鐵路的運輸作業(yè)安全。為此，經(jīng)過分析研究，提出以下優(yōu)化思路。交接站設(shè)計B交接站為該工程中規(guī)模最大的車站，車站有效長1800m，主要實現(xiàn)交接作業(yè)和組合分解作業(yè)。該站地處低洼地段，受既有運煤干線北端咽喉區(qū)線路高程控制，線路標(biāo)高無法快速下降，使車站填方較高，部分地段達到10m以上，造成該站土石方填方達189萬m3，而且全部為借土填方，工程投資巨大，占項目總投資的25%，工程設(shè)計存在較大優(yōu)化空間。經(jīng)調(diào)查研究，該運煤干線上游某區(qū)段站萬噸改造已經(jīng)完成，部分5000t列車可以在該站進行組合后不停車通過A站發(fā)往港口方向，因而A站能力可以得到一定釋放。根據(jù)項目煤炭外運量，折算成萬噸列車數(shù)量為6對/d，將這部分組合分解作業(yè)移至A站，可以充分利用上游區(qū)段站擴能改造后釋放的能力空間；同時，交接作業(yè)可以移至C站進行，對C站作適當(dāng)改造即可。因此，B交接站的2項主要功能均移至其他車站完成，該站可以取消，僅設(shè)置線路所即可。車站規(guī)模由初始設(shè)計方案中的2條萬噸列車組合線和2條萬噸列車分解線縮減為4組道岔、2條安全線，大幅降低工程投資。重新設(shè)計C站C站承擔(dān)了B交接站轉(zhuǎn)移的交接作業(yè)，需要在原方案上增設(shè)交接場，增設(shè)1條股道，車站規(guī)模增大，工程投資有所增加。站北咽喉下行疏解線初始設(shè)計方案中，甲線由A站北咽喉簡單引入，上下行共用同一條線位。在這種情況下，下行方向回空列車由A站發(fā)往甲站方向勢必切割運煤干線上行正線，輕則影響運輸能力，重則帶來極大的安全隱患。目前，國內(nèi)煤礦鐵路設(shè)計在面對此類問題時，大量采用立交疏解方案，思路較為成熟，即將影響正線行車安全的支線作上跨或下穿正線處理，2線由平面交叉改為立體交叉，互不影響，以確保行車安全。根據(jù)上述思路，增設(shè)A站北咽喉下行疏解線。

3優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化后設(shè)計方案

經(jīng)優(yōu)化后，甲線線路整體走向基本未作較大調(diào)整，與原方案走向大致相同。在原B交接站處設(shè)B線路所，在C站增設(shè)交接場，將交接作業(yè)移至C站進行。同步建設(shè)A站北咽喉區(qū)下行疏解線，疏解線從A站北端咽喉下行場引出跨過運煤干線，在B線路所與甲線連接，疏解線長度約2.6km。優(yōu)化后的甲線全長約8.6km，與初始設(shè)計方案相比，增加A站下行疏解線，擴大C站規(guī)模，工程總投資降低約1000萬元。乙線與初始設(shè)計方案相比變化不大，僅由于與甲線接軌點的改變而發(fā)生部分線路縱斷面調(diào)整，線路全長約11.4km，工程投資下降約1000萬元。2個煤礦專用線總投資降低約2000萬元。優(yōu)化后的甲、乙煤礦專用線設(shè)計方案如圖2所示。線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與初始設(shè)計方案基本一致，僅對甲線困難條件下最小曲線半徑作了適當(dāng)調(diào)整，由500m下降為400m，其他沒有產(chǎn)生較大變化。

3.2結(jié)論與建議

甲、乙煤礦鐵路專用線設(shè)計方案經(jīng)過多次優(yōu)化，始終按照“緊密切合項目定位，力求設(shè)計方案最優(yōu)、工程投資最省”的指導(dǎo)方針進行設(shè)計，雖然最終方案的工程投資僅降低約2000萬元，但工程卻得到極大地優(yōu)化，進一步協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)運輸能力配置，確保專用線引入后既有煤炭運輸干線行車安全，優(yōu)化研究的成果具有積極意義。雖然經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，最終方案較初始方案已經(jīng)有較大改善，但不可否認的是，該項目總投資水平依然偏高。這其中存在一些特殊原因：首先，該工程不同于一般的長大鐵路建設(shè)工程，其線路里程短、車站規(guī)模大，站線鋪軌約17km，與正線鋪軌22km相差不大，因而以傳統(tǒng)的每正線公里投資評估其技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)必然偏大；其次，該工程所處地區(qū)地形條件較為惡劣，沿線溝壑縱橫、河谷交錯，導(dǎo)致項目路基、橋隧工程量較大，全線橋隧比達到50%。尤其是乙線，線位在河道和傍河山谷間交叉穿行，經(jīng)常出現(xiàn)橋隧相連的情況，歷經(jīng)多次平縱斷面調(diào)整，投資依然居高不下。因此，建議未來對乙線線位做進一步優(yōu)化，探尋更優(yōu)線位的可能性，必要時可以考慮在煤礦投產(chǎn)前期采用公路或皮帶運輸，視市場發(fā)展情況再決策該段鐵路專用線的動工時機。

4結(jié)束語

目前，煤炭市場進入嚴冬期，煤炭企業(yè)必須通過控制成本增加企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)煤炭企業(yè)效益最大化[8]。作為煤礦生產(chǎn)的輔助外部條件，礦區(qū)配套運煤鐵路的設(shè)計應(yīng)保持相同步調(diào)，以實事求是和對企業(yè)負責(zé)任的態(tài)度，選用最適合煤礦產(chǎn)能和銷售量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化線路設(shè)計方案，盡量降低項目前期投資，盡量實施分期建設(shè)，根據(jù)煤炭市場的發(fā)展適時進行擴能改造。對于不必要的工程內(nèi)容，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后應(yīng)予以舍棄，盡量避免由于工程內(nèi)容冗余、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)過高所帶來的企業(yè)投資浪費，盡量避免建成后由于缺少運量而造成鐵路運輸設(shè)備閑置的不合理情況發(fā)生。

作者：王煒 單位：神華科學(xué)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司