山钢莱芜分公司专用铁路编组站改造方案研究

赵振刚

(中铁工程设计咨询集团有限公司 济南设计院，山东 济南 250022)

1 概述

1.1 专用铁路编组站现状

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司(以下简称“莱钢”)专用铁路(莱钢站—莱钢编组站—新钢站—颜庄站)位于济南市钢城区，由莱钢运输分公司负责运营管理和设备养护维修，于20 世纪70 年代随钢厂同步建设，接轨于磁莱铁路(磁窑—莱芜)莱钢站北咽喉，设莱钢编组站1 座。2000 年以后随着莱钢型钢区建设，专用铁路向北扩建，新增了颜庄接轨站，形成外部南、北2 个接轨站，内部南、北2 个运输组织中心的格局。专用铁路南部运输组织以莱钢编组站为中心，北部运输组织以新钢站为中心，主要办理铁矿石、焦炭、煤炭到达作业和钢材发送作业。2019 年完成到达运量1 981 万t，其中莱钢编组站1 310 万t，新钢站671 万t；发送钢材75 万t，全部由莱钢编组站完成。莱钢编组站通过莱钢站接轨磁莱铁路，既有站中心里程K3+174，主要承担列车到发、调车、装卸线取送车、机车出入段等作业，车站呈东西向布置，设到发兼调车线15 条，有效长209 ～ 844 m；站场西侧北端设有机务段，南端设有车辆段；设货物线4 条；一铁区调车场、钢材库线在编组站西咽喉接轨；1 ～ 4 号翻车机卸车线、解冻库线、喷煤场线、油库线在编组站东咽喉接轨。既有莱钢专用铁路平面示意图如图1 所示。

1.2 莱钢达产后专用铁路编组站设计运量

根据莱钢新旧动能转换项目规划，将实施钢铁新旧产能置换，实施完成后，莱钢设计钢铁产能1 290 万t/a。专用铁路进行同步改造，改造主要技术标准为：正线数目为单线，设计速度40 km/h，限制坡度7.5‰，最小曲线半径300 m，内燃牵引，机车类型HXN3B，牵引质量5 000 t，到发线有效长1 050 m，闭塞类型为采用电话联系，按调车办理。莱钢达产后，专用铁路货物设计运量及流向图如图2 所示，莱钢编组站设计运量如表1 所示[1]。

由表1 可知，莱钢编组站设计运量为到达量2 173 万t/a，发送量450 万t/a，分别占莱钢专用铁路总到达量、总发送量的67.1%和64.3%。莱钢编组站将继续承担专用铁路南部运输组织中心的功能，日均办理5 000 t 货物列车到发数量为19 对/d，卸车列数为18 列/d，装车列数为5 列/d，在拟建的矿石、煤炭卸车场和钢材库线办理。

图1 既有莱钢专用铁路平面示意图Fig.1 Schematic Plan of existing dedicated railway of Laiwu branch

图2 专用铁路货物设计运量及流向图Fig.2 Designed capacity and traffic directions of cargo bydedicated railway

表1 莱钢编组站设计运量 万t/aTab.1 Designed traffic volume of dedicated railway of Laiwu branch

1.3 莱钢编组站主要问题

莱钢编组站自20 世纪70 年代建成后经多次改扩建和设备升级，但站场总体布局未发生大的变化。因建成时间较长，随着铁路技术和设备的不断发展，既有莱钢编组站已严重制约运量进一步增长，不能适应新旧动能转换要求。存在的主要问题如下。

（1）无贯通正线导致列车速度慢。编组站两侧咽喉区正线未贯通，列车通过作业均经道岔侧向办理，限制了通过列车的速度，存在着较大的安全隐患，同时增加了道岔养护维修工作量。

（2）到发线、装卸线有效长不足导致停车与卸车困难。既有编组站到发线条数虽有15 条，但线路平均有效长仅509 m，远低于磁莱铁路的1 050 m 到发线有效长标准。因到发线有效长不足，经莱钢站到发的5 000 t 货物列车需要在编组站频繁进行解体和编组作业，增加了到发线占用时间，延长了车站停时，降低了作业效率[2-3]，造成能源、资源的浪费。车站现设有翻车机4 处，装卸线有效长296 ～ 420 m，均不能满足5 000 t 货物列车整列装卸要求，卸车作业需将车列多次解体，卸后空车牵出后再多次编组，降低了作业效率。

（3）站坪坡度超限存在停车安全隐患。既有到发线有效长范围内站坪坡度1.6‰ ～ 2.7‰，不符合《铁路车站及枢纽设计规范》第3.3.2 条“到发场宜设在平道上，困难条件下可设在不大于1‰坡道上”的要求，增加了车站作业人员防溜工作量，存在一定的安全隐患[4]。

2 专用铁路编组站改造方案

2.1 改造目标及控制因素

（1）改造目标。根据新旧动能转换项目总体规划和内部运输要求，结合地形、征地拆迁等建设条件，研究确定莱钢编组站改造目标如下：①正线贯通，至莱钢站方向预留增建二线条件；为满足内部运输要求，莱钢编组站至钢铁站新建联络线2 条。②为满足车列到发和内部运输要求，莱钢编组站到发线数目维持15 条不变，到发线有效长标准与磁莱铁路统一，采用1 050 m。困难条件下，不应小于1 000 m。新设牵出线，有效长不小于550 m。③新设的矿石、煤炭卸车区具备整列装卸条件。根据新旧动能转换项目规划，配合高炉改造，在编组站以东、新设置的联络线南侧指定位置设矿石、煤炭卸车区。设双车翻车机4 台，配套设置卸车线束2 束(2 重2 空1 走行)，共10 条线。有效长标准1 050 m，困难条件下，不应小于1 000 m。设解冻库线4 条，落地库线1 条。④对站场纵断面坡度进行软化改造，编组站到发线有效长范围内坡度不大于1‰，咽喉区坡度不大于5.5‰ (限制坡度7.5‰减2‰)，装卸线有效长范围内坡度采用平坡。

（2）控制因素。改造方案研究的控制因素如下：①编组站西咽喉上跨桥。在编组站西咽喉K2+353.77处，设有1 ～ 30 m 道路上跨铁路桥梁1 座。该桥建于2008 年，使用状态良好，建设单位要求本次改造不影响该桥。经现场调查，桥下既有铁路中心至桥台边缘距离6.55 m，线路可利用的拨移空间较小，控制线路平面改造方案。②西咽喉曲线。专用铁路正线在既有西咽喉外方为曲线，曲线半径300 m，缓和曲线长度30 m，缓直点距离最外方道岔岔心87.702 m。曲线两侧为既有货运设施和深路堑，拨移改造空间较小，控制线路平面改造方案。③新设矿石、煤炭卸车区位置、标高。在编组站东侧新设矿石、煤炭卸车区，位置由钢厂总图专业确定。受北侧既有市政道路控制，卸车区位置不具备大幅调整的条件，控制站场平面改造方案。经测量，卸车区重车线警冲标至编组站西咽喉曲线间距离约2 800 m，编组站改造及新设卸车区需要在2 800 m 范围内布置完成，包括2 个咽喉区，编组站到发线有效长1 050 m，卸车线有效长1 050 m，2 个咽喉区总长需压缩至700 m以内。同时卸车区位于路堑地段，根据钢厂总图专业要求，应尽量抬高装卸线标高，减少卸车区挖方高度，控制纵断面改造方案。④编组站东部上跨既有城市道路双泉路，位于路堑地段。应尽量抬高线路标高，控制纵断面改造方案。

2.2 改造方案

莱钢编组站改造方案主要从正线平面改造、站场平面改造、纵断面改造3 个方面进行研究。

2.2.1 正线平面改造方案

（1）维持既有编组站直线方向不变，因I—8 道向西延长后与西咽喉外方正线曲线距离最短，因而选择I—8 道作为站内正线，与西咽喉既有正线贯通连接。改造后，西咽喉上跨桥下新设正线至桥台4.76 m，不需对既有上跨桥进行改造。考虑至莱钢站既有正线南侧建筑物较多，至莱钢站预留二线设于既有正线左侧。

（2）东咽喉矿石、煤炭卸车场西侧设置至钢铁站联络线2 条。至钢铁站联络线右线与卸车区最西侧线路线间距31.5 m，联络线间线间距5 m。

（3）考虑编组站东咽喉设置需要，跨双泉路处直线边设置为与既有铁路平行，线间距采用33 m，直线长度约440 m。

按照上述改造，可以实现正线东西向贯通，并布置了咽喉区设置条件。莱钢编组站正线平面改造方案示意图如图3 所示。

2.2.2 站场平面改造方案

（1）到发线功能分组。根据建设单位要求，到发线条数维持既有15 条。西咽喉均与正线贯通，东咽喉如全部连通矿石、煤炭卸车场，则咽喉区长度较长，影响到发线有效长[5-6]。考虑到发线条数较多，选择部分连通卸车线方案。结合正线位置、作业能力，对编组站到发线进行分组如下：①考虑卸车区直进直出需要，正线及南侧的1 道至IX 道共9 条到发线，以承担矿石、煤炭卸车区车列到发作业为主，以承担钢铁站方向车列到发作业为辅，连通矿石、煤炭卸车区及钢铁站方向。②正线北侧10 道至15 道共6 条到发线，不承担矿石、煤炭卸车区作业，以承担钢铁站方向车列到发作业为主，调车、存车作业为辅，仅连通钢铁站方向。③为提高运输灵活性，全部到发线设置为双进路，均连通莱钢站和钢铁站方向。

（2）东咽喉平行进路设置。东咽喉承担着矿石、煤炭卸车区车列到发、至钢铁站联络线车列到发、牵出线调车等作业。为满足通过能力要求，提高运输组织效率[7-9]，平行进路布置为以下5 个：①矿石车列到(发)作业进路；②煤炭车列到(发)作业进路；③联络线到达作业进路；④联络线发送作业进路；⑤牵出线调车作业进路。

（3）道岔选择。道岔型号与既有保持一致，采用9 号道岔。受站坪长度控制，采用组合道岔以缩短咽喉区长度。东西咽喉共设置一渡两交组合道岔1 组、一渡三交组合道岔1 组、交分道岔3 组；矿石、煤炭卸车场采用对称道岔2 组。正线、到发线道岔均采用60 kg/m 轨混凝土岔枕道岔，减少养护维修工作量。

改造后编组站15 条到发线有效长1 021 ～ 1 159 m，平均1 077 m；矿石、煤炭装卸线有效长1 031 ～1 069 m，平均1 050 m，均达到了改造目标。

莱钢编组站站场平面改造方案示意图如图4 所示。

图3 莱钢编组站正线平面改造方案示意图Fig.3 Schematic diagram of main line plane reconstruction scheme of marshalling station of Laiwu branch

2.2.3 纵断面改造方案

编组站东端上跨既有城市道路双泉路，为减少双泉路下挖改造工作量，尽量抬高站场纵断面。编组站西咽喉区坡度根据《铁路线路设计规范》，采用限制坡度7.5‰减2‰，即5.5‰，编组站到发线有效长范围内坡度按困难条件采用1‰。为减少装卸场翻车机处挖方高度，东咽喉区坡度采用5‰，矿石、煤炭卸车场卸车线坡度设计为平坡。站场纵断面呈“西抬东落”的特点，西咽喉最大抬道高度0.64 m，东咽喉最大落道量0.8 m，翻车机处挖方深度约20 m。设计坡度如图4 中坡度标所示，均达到了改造目标。

图4 莱钢编组站站场平面改造方案示意图Fig.4 Schematic diagram of station plane reconstruction scheme of marshalling station of Laiwu branch

2.3 方案总结

上述方案较好地解决了莱钢编组站目前运输生产中存在的问题，达到了预定的改造目标。主要经验如下。

（1）既有站场改造，线位应充分利用既有线，或以既有线为基准平行布置。例如，编组站正线选择充分利用既有线、东咽喉正线与既有线平行布置，联络线与矿石、煤炭装卸线平行布置，可以充分利用既有土地和地形，避免大拆大改。

（2）站坪长度受限时，可以对到发线进行功能分组，在满足使用要求的前提下，减少不必要的进路设置，以缩短咽喉区长度。例如，改造方案中，在1 道至IX 道可以满足矿石、煤炭卸车场到发能力的情况下，10 道至15 道可不连通卸车场。

（3）为提高运输组织的灵活性，应对咽喉区功能进行分析，设置足够的平行进路。

（4）站坪长度受限时，为缩短咽喉区长度，可以灵活采用交叉渡线与交分道岔组合的多种组合道岔类型，货物线可以采用对称道岔。

3 结束语

莱钢编组站是莱钢重要的铁路运输基础设施，是莱钢专用铁路运输组织的中心。对莱钢编组站进行改造，不仅能解决既有站场在运输生产中存在的问题，而且能为钢铁产能新旧动能转换提供运输支持。莱钢编组站改造后，实现了正线贯通、整列到发、整列卸车、到发线坡度1‰、卸车线为平坡等目标，运输能力、效率和安全性将得到全面提升，对贯彻国家“公转铁”政策措施，促进企业实现新旧动能转换，提高经济和社会效益具有重要的意义。