装车场咽喉区过渡工程方案优化与实施

赵 亚 桐

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300308)

1 工程概述

唐山曹妃甸实业港务铁路专用线改造工程是曹妃甸矿石码头整体项目的配套工程，是国家“公转铁”蓝天保卫站的需要，同时也是“货运增量行动”相关的铁路专用线改造重点项目[1,2]。本工程是曹妃甸矿石码头整体项目的配套工程，接轨于曹妃甸南站，在既有2条铁路装车线北侧新建4条尽头式的铁路装车线，新建铁路装车线中部设置装车楼(筒仓)，并设置配套到矿二堆场的皮带运输廊道、相应的转接塔等设施设备，在新建铁路装车线有效装车长度内设置铁牛牵引装置满足列车自动化装车的牵引动力需求。项目建成后，可以承担更多比例的矿石疏港运量，为华北区域企业生产提供可靠、稳定且强大的矿石原料运输保障体系，保证相关钢铁企业正常运转[3,4]。

该工程及咽喉区位置示意图如图1所示。

2 过渡工程实施的重难点分析

咽喉区是矿石装车场至接轨曹南站道岔汇聚的区域，是行车及调车作业的必经之地，也是装车场最重要的区域之一。而咽喉区的布置是否合理，不仅直接影响作业的安全、效率以及取送车能力，同时影响到发线使用的均衡性。作为本项目关键控制性工程，过渡工程主要为咽喉区的改造和站后配套施工，需要对专用线接轨端咽喉区道岔进行调整，使既有装车线和新建4条装车线与曹南站、机务折返段和首钢工业站连通。主要工程量包括拆除既有线路0.87 km，新铺单开道岔13组(其中复式交分1组)，拆除道岔3组，线路拨接120 m。由于施工内容繁杂且难度较大，本文从空间维度和时间维度等方面对过渡工程实施的重难点进行了分析[5-7]。

2.1 作业空间受限

咽喉区周边交叉施工多，有外部单位的起重作业、钢结构安装作业、铺轨作业、装车作业等，往来人员和进场大型机械复杂，施工可开展作业面受到平面和立体方向的多重制约。咽喉区作业场地长260 m，宽40 m，可开展作业范围受限，从平面和立体空间，对作业范围进行了分析。

2.1.1平面分析

1)咽喉区西北方向为亿吨级的五矿交易中心，主体为钢结构工程，施工期间有多个500 t履带式起重机和100 t汽车吊在咽喉区西北侧进行安装作业，如图2①所示。

2)皮带走廊吊装作业位于咽喉区西南侧K146+640位置，在轨道上部进行吊装作业,如图2②所示。

3)东南方向为矿石码头2条5 000 t级装车线，与实港1道线间距仅15 m，中间设置围墙隔开，围墙距离实港1道仅10 m。且该位置为矿石码头装车线的尽头，有多个大型机械进行平车作业，如图2③所示。

4)东北方向为首钢工业站联络线，正在进行铺轨作业，如图2④所示。

2.1.2立体空间分析

1)既有装车线预留电气化条件，上部设置接触网硬横梁，电压高达27.5 kV，距离轨面6 m，如图3所示。

2)钢结构工程和皮带走廊通过多个汽车吊进行吊装，其中皮带走廊距离股道上部仅有20 m，风险性较大，见图4。

2.2 连续作业时间受限

新建实港3道4道内侧为实港1道2道既有装车线，是曹妃甸甸头区域矿石码头三期堆场配套的铁路专用线，位于曹妃甸南站西南端。实港1道2道为尽头式装车线，从咽喉区起，大里程方向，中部设有2线装车楼一座，两端满足5 000 t编组长度要求。车流组织形式为调机将曹南站和首钢工业站配送的空车顶送至专用线装车线，通过铁牛牵引，进行筒仓自动化装车，完成后调机牵引至曹南站和首钢工业站，进行列检和货检等作业后，换挂机车后发车。

实港1道2道装车作业繁忙，根据前期现场调研，当前货运列车对数为15列左右，为24 h不间断作业，理想状态下平均整列装车时间为210 min。另一方面，调车顶送完毕后，返回车站，往返咽喉区频率倍增。根据不完全统计，目前调车作业为前夜4取4送、后夜4取4送、上午3取3送、下午4取4送。此外，调车组交接班时间为早上8:00，综合以上因素，在尽量不影响行车和装车作业的条件下，可实施过渡工程的天窗点为早上7:00—9:00，仅2 h。

2.3 其他方面

2.3.1人员因素

人员因素:现场作业队伍普遍素质不高，风险意识不强；施工场地周边有其他单位交叉施工作业，无关人员多，管理难度大。

2.3.2其他因素

除此之外，根据北京铁路局和建设单位要求:曹妃甸实业港务铁路专用线的作业由曹妃甸南站和首钢工业站共同承担，站场改造过渡工程实施期间应最大限度减少对既有运量的影响。

3 过渡工程方案优化

3.1 设计方案优化

3.1.1原设计方案

原设计方案中，对专用线接轨端咽喉区道岔进行调整，使所有装车线连通曹南站和机务折返段，新建4条装车线连通首钢工业站，还建安全线1条，如图5所示。既有到发线按双向进路考虑，扩建装车线进路按调车作业办理[8-11]。

3.1.2方案优化

为了提升专用线运输能力，提高过渡工程施工效率，减少对营业线运量的影响。结合曹妃甸南站运输组织现状，对设计方案进行了优化，如图6所示。将装车场原咽喉区方案调整为:

1)保留既有42号、44号道岔，维持实港1道、2道停车线股道有效长不变；

2)原设计74号单开道岔，改设为1组9号复式交分道岔。取消原设计首钢联络线上设置的安全线。

3.1.3方案比选

通过设计方案的优化，提高了专用线的整体运输能力、运输效率和灵活性，主要体现在以下3个方面:

1)有利于充分利用既有设施，减少废弃工程，原方案新铺道岔15组、拆除5组，优化后方案新铺道岔13组、拆除3组，减少了2组道岔废弃，如表1所示。

表1 前后工程量对比

2)按照双进路设计，有效保证进路。如此优化后，到发线可供上下行两个方向的列车使用，首钢工业站方向来车可直接进入实港1道、2道，同时有利于优化外运通道，保证运量，近期能力满足要求，远期能力紧张得到有效缓解。

3)改善了运输组织，有利于运营管理。该进路方式和岔区布置的优化，使得货车取送作业更加方便，调车作业效率得到有效提高，装车场咽喉区功能得到进一步加强。

3.2 施工方案优化

3.2.1原施工方案

按照原设计以及现场实际情况，制定了过渡工程施工方案[12,13]，一共分为5步，均为封锁要点施工。

1)过渡方案第1步，如图7所示:修建与既有线运输无干扰的实港3道～6道线路及90号道岔；要点拆除48号道岔并堵豁，拆除48号道岔后机走线线路；保持首钢联络线与1道、2道的通路，安全线拆除挡8，插入88号道岔，接通3道、4道进路；修建部分机走线线路，插入72号、74号道岔。

2)过渡方案第2步，如图8所示:封锁实港2道(4)号岔前至(46)号道岔部分道路；插入64号、70号、68号、76号道岔，连接渡线70～72，74～76；以上实施完毕，开通实港2道。

3)过渡方案第3步，如图9所示:封锁实港1道(2)号岔前至(42)号道岔部分线路；插入62号、66号道岔，连接渡线62～64，66～68；实施完毕，开通实港1道。

4)过渡方案第4步，如图10所示:封锁首钢工业站联络线，预铺安4道安全线线路；保留46号道岔，拆除渡线46号～50号，50号岔及部分联络线；实施实港3道78号、82号、86号道岔，使机务段线与3道连通；实施首钢联络线部分线路拨道，插入80号道岔，连接安4道安全线；实施完毕后，首钢联络线开通。

5)过渡方案第5步，如图11所示:要点施工，拆除实港2道(46)号道岔，插入84号道岔；要点拆除(44)号、(42)号道岔，并堵豁；施工完毕。

3.2.2方案优化

为了提高咽喉区改造过渡工程施工效率，就要制定更加可行、更加合理的封锁施工方案，优化方案中的各项施工步骤[14]。封锁施工方案不仅要考虑工务施工的可行性、合理性，还要考虑配套电务施工的相关问题，以及对营业线运输的影响。因此，基于设计方案的优化、现场实际情况和可利用条件，对施工方案进行了优化。在改造施工中采取分步封闭咽喉区道岔和轨道、分步开通的方法，分区域成片铺设道岔，并将各工序的节点不断提前，需要改造的道岔进行原位铺设，需要插入的道岔提前侧位预铺，利用集中修天窗点，减少要点施工的次数，并充分做好施工前的各项准备工作。优化后的施工方案共分为3步:

1)过渡方案第1步，为要点施工前各项准备，如图12所示:原位铺设单开道岔68号、88号、94号、96号；铺设74～80复式交分道岔，安装转辙设备；曹妃甸南站46号道岔(不含)至首钢工业站4号道岔(不含)间铺设基本轨270 m，为线路拨接做准备。第1步对线路无影响。

2)过渡方案第2步，如图13所示:工务方面:第一步，成段更换钢轨、更换道岔(拆除46号、48号道岔)；插入82号、86号道岔；曹妃甸南站46号道岔(不含)至首钢工业站4号道岔(不含)间进行线路拨接；复式交分道岔74～80/88号道岔间铺设基本轨；68号岔前处安装临时车挡；84号岔前处设置临时车挡；86号道岔直股开通；其中74～80复式交分道岔曹妃甸南站82号道岔至首钢工业站4号道岔方向启用。车站联锁设备改造，精调线路，试验后启用新联锁。

3)过渡方案第3步，如图14所示:拆除实港1道、2道DK146+170处平过道。62号、66号、64号、66号、72号、84号道岔侧位预铺、横向滑移，共铺设P60-9道岔6组。电务方面:配合插入62号、66号、64号、66号、72号、84号道岔，安装轨道跳线，钢轨绝缘，连接轨道电路，做好联锁试验工作，施工完毕。

3.2.3方案比选

通过施工方案的优化，简化了施工过渡流程，有利于站改工程按期完成。主要体现在以下几个方面:

1)原过渡工程的方案共分为5步，对既有营业线干扰大，过渡要点次数多，且实施复杂。而优化后的新方案减少为3步，过渡工程的实施内容更为有序和集中，有效缩短要点时间，减少要点施工的次数，提高了施工效率。

2)本方案结合施工图纸、现场实际情况及施工条件，对施工步骤进行优化，方案安全、合理、高效、可行。既满足了工务、电务的改造施工，又满足了营业线不中断行车的条件，装车线与曹南站和首钢工业站始终保持通路。最大限度的减少过渡工程实施期间对营业线装车作业的影响，保证了装车线的运量。

3)咽喉区工务改造的同时，每一步施工过渡都需要进行附联实验，更改计算机软件，修改单元控制台，信号工程繁杂，且行车安全不能保证[15]。过渡工程由5步减少为3步，有效降低了由于电务设备改造带来的风险[16]。

3.3 营业线装车作业的优化

为了进一步增加过渡工程可利用的连续作业时间，对负责营业线装车作业的相关单位进行现场调研:实港1道、2道上部的装车楼铁路装车作业主要包括以下6个环节:封堵、加固、推车、放仓、平车、推车。并且这6个环节均对装车效率构成影响。在不发生故障的理想装车环境下，平均整列装车时间为210 min。过渡工程实施前，通过有效的沟通协调，装车作业单位进一步提高装车效率，为过渡工程预留更充裕的天窗点时间[17]。装车作业采取了如下措施:

1)进一步增加相关设备投入，加强现场劳力组织。过渡工程实施期间，加大对装车设备的检修和维护，减少装车作业设备故障率，最大限度保证装车作业不间断，减少对过渡工程施工效率的制约；

2)改善过渡工程实施期间的装卸车组织，组织好去向、车、货的衔接，货调结合过渡工程实施安排，根据请车计划，安排好每日装车作业，并及时和现场保持沟通，将混配、上水矿石卸船作业给铁路装车带来的影响降至最低；

3)及时协调解决发生的问题，组织装车和平车同时作业，进一步提高装车效率。此外还有加强不良天气装车组织盯控等措施。

通过以上有效措施，优化了装车作业流程，提高了营业线装车效率，从调妥到具备挂车条件压缩至180 min/列。结合该成果，经过与相关站段的沟通，过渡工程实施期间每日预留天窗点时间确定为早上6:00～9:00，可作业时间延长至3 h。

4 过渡工程实施

4.1 实施准备

由于过渡工程为邻近营业线施工，现场一方面按照方案，做好机具和原材料的管理，优化组织和人员配置，对接运营及管理单位，办理相关施工手续；另一方面严格执行“十不准”原则，设置物理隔离，安排防护人员，积极做好各项安全措施和培训教育[18-20]。

4.2 实施过程

按照制定的对策，过渡方案顺利组织实施。经过充分的准备，按照施工计划，按期开始实施道岔插铺。在过渡工程实施阶段，现场一方面进行全程协调和监督，另一方面使用无人机，进入咽喉区作业范围，对现场进行全程航拍，对咽喉区施工现场进行集中监控。咽喉区过渡实施过程，如图15～图19所示。

4.3 实施效果

通过方案优化，分步数量由5步减少为3步，封锁次数由5步减少为2步，废弃道岔由5个减少为3个，新铺道岔由15个减少为13个。经过为期3 d的要点施工，道岔插铺、线路拨接完工，过渡工程顺利完成。

5 结语

作为唐山曹妃甸实业港务铁路专用线改造项目的关键控制性工程，咽喉区过渡工程的实施面临着现场作业空间和时间受限，实施难度较大等难点。为过渡工程实施创造良好条件，提高施工效率，本文有效的结合过渡工程对过渡工程设计方案、施工方案及装车作业流程等方面进行优化，顺利实施并达到一定效果:

1)充分利用既有设施，减少了废弃工程，降低施工成本；

2)进路方式和岔区布置的优化，改善了运输组织，有利于运营管理，调车作业效率得到有效提高，装车场咽喉区功能得到进一步加强；

3)提高了施工效率，有效缩短要点时间，减少了实施步骤和要点施工的次数；

4)最大限度的减少过渡工程实施期间对营业线装车作业的影响，保证了装车线的运量；

5)缩短施工周期，降低了邻近营业线施工的各项安全风险。综上，过渡工程方案的优化有效地采用了最佳的规划和设计理念，尤其在各阶段的管控环节上，工作尽可能得到前置，有利于设计、施工发挥各方面优势，克服了以前设计与施工分立、相互制约和脱节的矛盾，让咽喉区过渡方案优化和施工组织推进都达到最优且目标一致，更好的保证了过渡工程顺利完成，项目建成通车。