高天铁路扩能改造方案研究

何九冉

（中国铁路设计集团有限公司 锦州铁道勘察设计院，辽宁 锦州 121000)

锦州港是辽西地区及内蒙古赤峰和通辽等地经济社会发展和对外开放的重要依托及进一步改革开放的主要窗口，高天铁路(高桥镇—天桥)作为锦州港对外连接的主要铁路通道，是东北和内蒙古地区物资中转出海的重要通道。随着锦州港及腹地经济的快速发展，大量金属矿石、集装箱、粮食等品类需要由铁路运输。既有高天铁路为内燃单线铁路，与基本实现电气化的国铁路网不匹配，并且单线铁路运输能力有限，港内调车距离长，与道路交通干扰大，运输效率较低，难以适应锦州港腹地经济的快速发展，迫切需要扩能改建以满足快速增长的运输需求。

1 高天铁路现状分析及运量预测

1.1 高天铁路现状

高天铁路位于辽宁省锦州市与葫芦岛市，自沈山线(山海关—沈阳)高桥镇站山海关侧咽喉区引出，线路基本呈东西走向，是一条由锦州高天铁路有限责任公司进行运营管理的合资铁路，正线全长7.749 km，牵引质量5 000 t，全线共有2个车站，高桥镇站为高天铁路与沈山线的接轨站，列车需要在高桥镇站进行内电换挂作业，天桥站为港前编组站。

高天铁路主要承担锦州港及周边临港企业运输，2018年日均开行货物列车22对/d，货流密度为上行488万t·km/km，主要为金属矿石、集装箱等，下行货流密度为1 500万t·km/km，主要到达粮食、煤炭、集装箱、钢铁等，其中锦州港运量占比约为95%。2014—2018年高天铁路货流密度如表1所示。

表1 2014—2018年高天铁路货流密度 万t·km/kmTab.1 Freight flow density of Gaotian Railway from 2014 to 2018

1.2 高天铁路运量预测

1.2.1 锦州港

锦州港是黑龙江、吉林西部和内蒙古东部地区部分物资中转便捷的出海口岸，以石油、煤炭、金属矿石、粮食等大宗散货和集装箱运输为主，并重点发展物流、商贸、临港工业等相关功能。锦州港的煤炭运输始于1995年，逐渐成为锦州港千万吨级货种。目前，锦州港下水煤炭主要来自内蒙古和山西。出口流向以内贸居多、主要供应华东沿海地区，外贸出口以亚洲地区为主。煤炭集港运输铁路占90%，公路集港占10%。锦州港已经成为东北地区最大的煤炭下水港之一，2011年煤炭吞吐量达2 296.54万t。2012—2018年，受宏观经济影响，煤炭吞吐量出现较大的波动，2012—2018年煤炭吞吐量分别为1 536.9万t、1 944.3万t、1 457.4万t、1 176万 t、348.9万 t、497.8万 t、469.4万 t。 随着节能减排和环境保护的约束增强，国家和地方在未来一段时期将着重控制能源消费总量、加大能源结构调整力度，华东沿海地区将加强对能源消费的控制。综合考虑以上因素，以及中国电力投资集团公司投资建设的煤炭码头与锦赤铁路(锦州港—大木头沟)均投入运营带来的竞争因素，研究年度锦州港煤炭吞吐量将基本维持目前水平，远期随着国内经济的发展，会有小幅增长。煤炭出港流向以内贸下水为主、有少量外贸出港[1］。

锦州港金属矿石以铁矿石、锰矿、镍矿、铜矿和锌矿为主。铁矿石主要供应腹地内的凌源钢铁集团有限责任公司、鞍山钢铁集团有限公司、通化钢铁集团股份有限公司、本溪钢铁(集团)有限责任公司、成大钢铁集团有限公司和包头钢铁(集团)有限责任公司等钢铁企业，近年吞吐量维持在300万～ 600万t之间，2018年完成335万t，大部分为进港，少部分为转水。目前外贸进港金属矿石主要来自澳大利亚、巴西和智利等国家，内贸进港主要是由青岛港、大连港中转的金属矿石。河北毕氏集团拟在奈曼工业东区建设年产120万t镍铁合金项目和年产90万t锰硅合金项目，经分析，2个项目全部投产运营后平均每年消耗金属矿石(红土镍矿、混合矿) 1 414万t，金属矿石主要来自国外进口，从锦州港上水经铁路运输。研究年度金属矿石将成为锦州港的主要货种之一。

目前锦州港积极发挥沿海港口优势，参与“一带一路”建设，锦州港腹地经济社会将进入快速发展时期，未来巴珠线建成通车后，港口腹地将延伸至蒙古国，以及腹地内产业结构的调整和优化升级，通过锦州港运输其他货类将会快速增长，主要包括粮食、集装箱、钢铁、食品、服装、设备等。

1.2.2 临港企业

锦州港临港企业重点发展粮食加工、修造船业、重化工业、装备制造业、机械制造、新能源、新材料工业、光电半导等大型临港产业，目前各临港企业主要依靠公路运输，铁路运量较小，主要运输粮食、杂货、石油等。随着临港企业的不断发展及国家不断治理公路超载运输，对各港口公路运输的要求日渐增多，研究年度临港企业的铁路运量将逐渐增加。

1.2.3 运量预测

研究年度高天铁路主要承担锦州港及临港经济技术开发区临港企业货物运输，根据路网构成及运量预测，近期运量为4 114万t，远期运量为4 993万t，分区车场站主要办理煤炭、金属矿石、石油等货物，天桥站主要办理粮食、钢铁、集装箱等货物。研究年度高天铁路各站运量预测如表2所示。

1.3 存在问题

（1）目前高天铁路到发列车均需要在高桥镇站进行内电换挂作业，高桥镇站目前只有6道、8道、10道可接发高天铁路货物列车。根据高天铁路运量预测，初期高天铁路列车对数为26对/d，近期30对/d，远期41对/d，如果维持既有运输组织模式，高天铁路列车全部在高桥镇站进行内电换挂作业，初、近、远期高桥镇站咽喉道岔组能力利用率分别为50%，53%，62%，到发线能力利用率分别为60%，69%，95%。由此可见，研究年度高桥镇站到发线能力利用率较高。

（2）由既有能力与预测运量适应情况分析可以看出，高天铁路区间通过能力不能满足预测的运量需求。高天铁路既有能力与预测运量适应情况如表3所示。

（3）根据锦州港的规划，大宗煤炭、金属矿石等在三港池分区车场站进行装卸，天桥站目前为高天铁路港前编组站，列车到达天桥站后需由调机送至三港池货物装卸线，调车距离长约5 km，调车途中需经过10处平交道口(6处有人看守，4处无人看守)，其中绵阳路平交道口宽度大于20 m，为港内主要道路，改建投资巨大，且进出港的调车作业主要集中在锦州港南侧地区，铁路调车作业与道路交通干扰大，铁路运输效率也较低。

（4）研究年度近3 000万t的金属矿石、煤炭在三港池分区车场站装卸，既有分区车场站仅有4条煤炭、金属矿石装卸线，不足以满足3 000万t的货物装卸需求。

表2 研究年度高天铁路各站运量预测 万tTab.2 Forecast table of annual freight volume of each station of Gaotian Railway

表3 高天铁路既有能力与预测运量适应情况Tab.3 Existing capacity and prediction of traffic volume adaptation table of Gaotian Railway

2 高天铁路扩能改造分析

随着锦州港运量的不断增加，高天铁路区间通过能力及高桥镇站到发线能力将逐渐饱和，只有进行扩能改建才能满足运输需求。另外，受我国环境污染、生态系统退化等形势影响，资源能源、生态环境约束更为突出，我国《能源发展“十三五”规划》明确提出积极推进交通运输领域电能替代，提高铁路电气化率，促进交通运输“以电代油”[2-3］；《铁路“十三五”发展规划》也明确提出优化路网技术结构，加强既有铁路电气化改造，发展重载、快捷等高效专业化运输，提高电气化铁路承担运输量比重[4］。高天铁路进行电气化改造符合国家节约集约利用资源，优化交通运输结构的要求，不仅有利于发挥电气化铁路速度高、牵引力大、交路长、成本低[5］等比较优势，还有助于推动形成绿色高效交通运输发展方式。

2.1 扩能改建方案

基于线路扩能、提高运输效率 2 个基本目标[6］，针对高天铁路目前存在的问题，结合锦州港货物运量增长情况，提出高天铁路扩能改造方案。

（1）初期：新建高天铁路与环线联络线、改建高桥镇站咽喉区、扩建分区车场站。高天铁路与环线新建联络线长0.875 km，列车可以直接进入分区车场站，减少天桥站与分区车场站间的调车作业，降低与道路交通的干扰。改建高桥镇沈阳端咽喉区，将既有4道与牵出线连通，将既有牵出线作为隔开进路，使4道具备接高天线到达列车的条件，改建后4道、6道、8道、10道均可接发高天铁路货物列车，从而提高高桥镇站到发线接发车能力。扩建分区车场站，油罐区新建油品装车线2条，有效长485 m。分区车场站增加到发线1条，既有分区车场站内油3道和油走线改建为到发线，有效长均为1 050 m，改建后规模为到发线4条(含正线)；煤炭、金属矿石装卸线外侧增加贯通式装卸线2条。通过增建到发线及货物装卸线可增加分区车场站货物列车到发及装卸能力，满足列车到发及货物装卸需求。

（2）近期：增二线、电化扩能改建、扩建分区车场站。近期随着高天铁路运量的增加，区间通过能力达83%，高桥镇站到发线通过能力为69%，需要进行增二线、电化扩能改建。电化扩能改建后可以提高区间通过能力，减少中间内电换挂作业，提高运输效率并降低运营成本。分区车场站根据货物运量在初期规模基础上新增到发线2条，新增煤炭矿石装卸线外侧增加贯通式装卸线2条，尽头式装卸线5条，以满足增加的货物运输需求。

（3）远期：扩建分区车场站与天桥站。远期随着货物运量的进一步增加，在分区车场站西侧预留曲线车场1座，预留到发线4条(含正线)，与分区车场站形成纵列式布置，预留装车线2条，有效长均为1 050 m，预留装车仓1座。天桥站预留到发线1条。

2.2 能力适应性分析

高天铁路能力适应情况如表4所示。从表4可以看出，高天铁路扩能改建后可满足运输需求。高天铁路扩能改造平面示意图如图1所示。

表4 高天铁路能力适应情况Tab.4 Capacity adaptation table of Gaotian Railway

高天铁路进行扩能改建后，可以实现货物列车“直进直出”锦州港分区车场站，不仅减少了锦州港分区车场站与天桥站间的调车作业，还减少与港内道路交通的交叉干扰。另外，列车可以直达分区车场站，减少锦州港分区车场站与天桥站间的调车作业，降低铁路运营成本。电力牵引较内燃牵引具有牵引力大、起动加速快、行车速度高、制动性能好等特点，可以在一定程度上提高运输效率，改善运输服务质量，增强铁路竞争力。

3 结束语

高天铁路是锦州港对外主要铁路运输通道，在区域路网与经济中的作用显著[7］。随着锦州港腹地经济的快速发展，高天铁路具有较大的货运增长潜力。为满足货物运输需求、适应国家能源政策、降低运营成本、改善运输质量、强化铁路在运输市场的竞争力[8］，高天铁路可以根据锦州港货物运量增长情况，分期进行扩能改造。

图1 高天铁路扩能改造平面示意图Fig.1 Plane schematic diagram of capacity expansion and renovation of Gaotian Railway