大准铁路单线区段运输能力提升研究

呼 枭

大准铁路单线区段运输能力提升研究

呼 枭

（神华新朔铁路有限责任公司，鄂尔多斯 017000）

大准铁路是西煤东运的重要通道，经济快速发展极大地促进了煤炭需求的增长，大准铁路常年处于满负荷运输状态。为了进一步释放大准线运输能力，亟须对线路中单线区段进行扩能改造。本文基于大准线线路特点，同时考虑实际运输需求，通过理论计算确定了限制大准线单线区段运输能力的关键区间。在此基础上，从增加具有万吨列车到发线的车站数量、增加万吨列车到发线数量、部分或全部区段进行增二线改造等多个角度提出扩能改造方案，以期为大准铁路即时和长远发展提供有力的技术支持。

重载铁路；单线区间；运输能力；扩能改造

0 引 言

大准铁路地处鄂尔多斯高原，上游分别与准东线、新准线（新准连接东乌、包神及甘泉铁路）相连，下游分别与大秦线、京包线、朔黄线相连，同时管内有5个大型电厂专用线，是一条年运量已突破1.5亿t的重要运煤干线，是大秦线主要煤流和车流来源。在当前蒙西能源结构核心区煤炭资源需求日益增强的背景下，大准—大秦运输通道凭借运输里程短和运价低的优势具有极大的竞争力。然而，大准铁路既有线路条件下的综合运输能力供给与市场运输需求之间的矛盾较为突出，特别是蒙冀铁路的开通对大秦线的分流导致大秦线运能富余，作为大秦线上游子系统的大准铁路，其系统综合运能必须符合大秦线的运能需要。因此，进一步提高大准铁路的运输能力势在必行[1]。

铁路通过能力加强的策略可分为提高列车重量和增加行车密度两种[2-5]。目前，大准铁路的技术特征为：限制坡度上行4‰、下行9‰，最小曲线半径400m，正线允许速度80km/h，牵引主要以SS4B、HX机车为主，干线全长264km，共有22个车站（其中万吨站15个），到发线有效长分别为1 050m、1 700m、2 800m。点岱沟至九苏木站（163km）为双线自动闭塞区段，九苏木至燕庄站（93km）为单线双向自动闭塞区段[6]。单线段共分布车站9个（含九苏木站），其中具有万吨列车到发线的车站有6个（包含起点和终点站），具有5 000t列车到发线的车站有3个（庄头窑已关闭），如图1所示。大准铁路货源主要来自准东方向、巴准方向和管内7个装车站。受九苏木至燕庄单线区段运能限制，目前大准线万吨列车开行对数已达到总运送能力的98%，现有线路设备条件下大准线运能无法突破，因此，九苏木至燕庄单线区段的扩能改造势在必行。单线铁路大幅度提高运输能力最有效的方法是修建双线，以增加行车密度，提高列车重量。基于此，本文对大准线单线区段扩能改造方案进行深入探讨，以期为大准铁路重载扩能工程的顺利实施提供一定的理论指导与技术支持。

图1 九苏木—燕庄间车站分布示意图

1 铁路运输能力现状分析

大准—大秦运输通道除九苏木至燕庄区段为单线段外，其余区段均为复线。全线各区段运送能力如图2所示，其中点岱沟至九苏木段运输能力22 700万t/年，九苏木至燕庄段运输能力9 400万t/年，大同口交出能力为8 800万t/年，而大秦线运输能力为45 000万t/年。九苏木至燕庄单线区段虽已实现双向自动闭塞，运输能力有所释放，但相对现阶段的运输需求来说，该地段仍是大准—大秦煤炭外运通道的瓶颈地段[7-9]。

图2 大准线各区段年运送能力示意图

1.1 区间通过能力计算方法及关键参数

九苏木至燕庄间为单线双向自动闭塞，按照单线成对追踪运行图进行铺画并计算区间通过能力，运行图周期为[10-11]：

平行运行图最大的区间通过能力（万t对数）为：

年输送能力为：

表1 大准铁路2018年列车运行图标尺

1.2 单线双向自动闭塞区段能力分析

大准铁路运输组织受大秦线车流疏密影响较大，目前大部分时间采取钟摆式运输组织模式，即上行重车集中交出，下行空车集中到达。钟摆式运输组织模式优点是在采用单线自动闭塞区段，可以有效地提高线路输送能力，但钟摆式运输对本务机车数量、车站到发线能力、装车系统能力要求较高。目前，九苏木至燕庄单线自动闭塞区段采用追踪运行的组织模式，追踪列数2～5列不等。分析全日运行图统计资料，同时考虑技术设备情况，全日运行情况可简化为“2+2”追踪模式（上下行各2列追踪）、“3+1”（单方向连发3列，反方向1列会让）追踪模式、“3+2”追踪模式（单方向连发3列，反方向1列会让）三种开行周期。

从表1与图1可知，九苏木至天成与十九沟至燕庄两区段为该单线区段较困难区间（因黍地沟站万吨列车到发线只有1条）。本节以两个困难区间为例，根据九苏木至燕庄单线区段中间站到发线设置数量及单线双向自动闭塞列车追踪运行特点，分析不同追踪模式的区间运输能力，其详细运行图见图3、图4、图5。

图3 “2+2”追踪模式下区间运行图

图4 “3+1”追踪模式下区间运行图

图5 “3+2”追踪模式下区间运行图

表2统计了三种追踪模式下九苏木至天成与十九沟至燕庄两个区间的运输能力。

表2 不同追踪模式下单线区段困难区间运输能力

由表2可知：

（1）“2+2”追踪模式下，十九沟至燕庄区间及天成至九苏木区间输送能力均为9 840万t。但考虑到黍地沟站还可以会让普通列车（因为大同口接入列车98%为万吨列车，会让普通列车的能力在此不进行冗余计划分析，下同），所以限制区间则为天成至九苏木。该模式不存在模式转换问题，输送能力为9 840万t。九苏木至天成扣除丹洲营到达运量后（目前丹洲营站与管内三个电厂连接线上开行普通货物列车，3对普通列车占用3条万吨线，实际运量为400万t，折算影响按500万t计，下同），能力为9 340万t，则大同口交出能力为9 340万t。

（2）“3+1”追踪模式下，限制区间为九苏木至天成，输送能力为8 672万t。但该模式下单线区段只有2条万吨到发线供上、下行各3列车会让，可通过集中安排上行3列追踪、下行1列会让或者集中安排下行3列追踪、上行1列会让的方式解决该问题。但这样就存在“3+1”（上行+下行）与“1+3”的转换问题。经计算，每转换一次，需扣除运行图时间约69min，输送能力减少约279万t，按理想情况下，只转换一次计算，输送能力为8 393万t。同时扣除丹洲营到达运量折算量500万t，实际大同口交出能力约7 893万t。

（3）“3+2”追踪模式下，限制区间为九苏木至天成，输送能力为9 840万t，该模式同样存在单线区段只有2条万吨到发线供上、下行各3列车会让的情况。可通过集中安排上行3列追踪、下行2列会让或者集中安排下行3列追踪、上行2列会让的方式解决，存在“3+2”（上行+下行）与“2+3”的转换问题，需扣除运行图时间约69min，输送能力减少约279万t，按理想情况下，只转换一次计算，输送能力为9 561万t，同时扣除丹洲营到达运量折算量500万t，实际大同口交出能力约为9 061万t。

由以上分析可知，无论哪种追踪模式下，九苏木—天成段均为困难区间，十九沟—燕庄区间运输能力要高于九苏木—天成段；从追踪模式来看，九苏木—天成段“2+2”追踪模式对本务机车数量要求较低，更有利于空车终到装车站作业组织，避免列车集中到达和集中出发，降低对装车站线路使用和装车组织的影响。

2 单线双向自动闭塞区段能力运行因素分析

对于不追踪运行列车，1对万吨列车运行周期为：

对于成对追踪运行列车，对万吨列车运行周期为：

以九苏木至天成区段为例，不考虑天窗时间，同时为了考虑实际情况中的不确定因素，引入备用系数，不同追踪模式下区间通过能力为：

表3 九苏木至天成区间不同追踪模式下通过能力

3 扩能改造建议

从九苏木—燕庄的单线双向自动闭塞区段能力分析可知，九苏木至天成为限制区间。该单线段万吨车站与5 000t车站间隔分布，万吨站间隔远、到发线数量少，且丹洲营至燕庄段98%开行万吨列车，北黄土沟站的使用率极低（仅有2%），制约着万吨列车不同追踪模式下的追踪区段选择及会让周期，行车组织较复杂，限制了该段能力的进一步提高。通过以上三种模式能力分析可得：该单线区段通过能力约为9 400万t，大同口交出能力约为8 800万t（减去丹洲营折算量）。

根据以上分析及单线区段车站分布、到发线数量、单线双向自动闭塞区段行车组织特点，同时结合大同口和丹洲营站的运量需求提出以下三种扩能改造方案[12-15]：（1）通过增加具备万吨列车到发线的车站数量和增加万吨列车到发线数量，对单线区间进行扩能改造；（2）单线区段部分开展增二线改造，进行万吨扩能改造；（3）单线区段全部开展增二线改造，进行扩能改造。

3.1 单线区间扩能改造

为了提升单线区间运输能力，根据大准铁路实际情况，共拟定如下三种扩能改造实施方案：

方案1 增加具备万吨列车到发线的车站数量。将北黄土沟、樊家、庄头窑站1条到发线延长为1 700m，可采用“2+2”模式间隙穿插1列万吨列车的模式铺画运行图，如图6（a）所示。

方案2 增加具备万吨列车到发线的车站数量。将黍地沟、北黄土沟、樊家、庄头窑站改造为2条万吨到发线，任意区间均可采用“2+2”模式铺画运行图，如图6（b）所示。

方案3 增加万吨列车站到发线数量。将十九沟、天成、丹洲营站再增设1条万吨到发线，可采用“3+3”模式间隙穿插1列万吨列车或普通列车的铺画排列运行图，如图6（c）所示。

图6 大准线单线区间扩能改造实施方案

以实施方案中典型区间为例，图7（a）展示了方案1改造后燕庄—十九沟区间运行图，图7（b）展示了方案2改造后黍地沟—十九沟区间运行图，图7（c）展示了方案3改造后燕庄—十九沟区间运行图。

图7 扩能改造方案下典型区间运行图

针对以上三种扩能改造实施方案，表4统计了各实施方案的区间运输能力。由表4可知，按照方案1进行扩能改造，投资少、施工周期短、见效快，限制区间为十九沟至燕庄，可满足大同口运能近亿吨及近期丹洲营站电煤、白货运输需求。若大同口运能需求突破1.1亿t，需按照方案2进行扩能改造，即考虑丹洲营至燕庄段对黍地沟站增加1条万吨到发线，九苏木至丹洲营段需研究其他方式进行，限制区间为十九沟至黍地沟，大同口运输能力为42对万吨列车；若丹洲营站到发运量与大同口运能需求达1.3亿t，可选择方案2进行扩能改造，可将方案1作为过渡方案，提前见效受益；若大同口运能需求超过1.2亿t要考虑增二线扩能改造，按照方案3进行扩能改造，限制区段为十九沟至燕庄，可满足大同口运能过亿吨，近期丹洲营站电煤、白货运输需求；若大同口交出突破1.2亿t，需考虑丹洲营至燕庄段对黍地沟站扩能增加1条万吨到发线，九苏木至丹洲营段需要研究其他方式进行扩能改造（如将黍地沟、北黄土沟、樊家、庄头窑站改造为2条万吨到发线或增二线建设）。

表4 三种扩能改造方案运输能力

注：方案1和方案3中黍地沟站不进行扩能改造。

3.2 单线区间部分增二线改造进行万吨扩能改造

大准铁路九苏木至燕庄区段在丹洲营地区分布有新丰、丰镇和京隆三个电厂，根据调查，三电厂均无扩容计划，近期、远期总装机容量维持现状的300万千瓦，煤炭总需求量约750万t（18年大准线发运380万t）。随着公转铁交通结构调整，大宗货物运输将向铁路转移，大准铁路承担的沿线地区电厂煤炭运输量将有所增加。另外，丰镇市高科技氟化学工业园区，镍、铬、锰等矿石需求已突破1 000万t，乌海地区至丰镇市高科园焦炭需求也超出500万t，百斯德物流园区专用线在大准线丹洲营站接轨。从市场发展变化和货源需求的角度分析，同时考虑准通铁路（拟建大准、集通、蒙冀铁路联络线，计划在大准线樊家站接轨）即将连接蒙冀铁路，选择仅对九苏木至丹洲营段进行增二线改造，丹洲营到燕庄段选择单线扩能改造中的方案2或方案3，此扩能改造模式具有更好的经济性。

3.3 单线区间完全增二线改造进行万吨扩能改造

当九苏木至燕庄单线区段全线进行增二线改造，大准线运输能力全部释放。根据货源调查，近期大同口发运需求为1.2～1.5亿t/年，若大同口货源超过1.2亿t，应选择对大准线九苏木至燕庄区段全线进行增二线建设的方案扩能改造。但若考虑准通铁路连接蒙冀铁路的建设，该方案的经济性相对较差。

4 结 论

为了提升大准线单线区间运输能力，本文依据大准线实际线路特点，同时考虑运量需求分布，从增加具备万吨列车到发线的车站数量、增加万吨列车到发线数量、部分或全部区段进行增二线改造等多个角度出发，提出了多种切实可行的扩能改造方案，并进行了深入的分析。结论如下：

（1）以万吨列车的追踪方式进行扩能改造时，仅需增加中间站万吨列车到发线数量，该方案较建设增二线更加经济快捷。但采用连发追踪钟摆式模式运行时，列车在车站等待时间增加，列车周转时间增加，造成机车车辆浪费，对本务机车数量、车站到发线能力、装车系统能力要求较高。因此，选择增加具备万吨列车到发线的车站数量或增加到发线数量进行扩能改造时，应综合考虑工程造价、征地拆迁、行车组织、经济效益等诸多因素。

（2）基于大准线运输能力的现状，从经济性和快捷性方面考虑，应通过增加具备万吨列车到发线的车站数量方案进行扩能改造，可选择按照单线扩能改造方案2进行改造，或由方案1逐步过渡至方案2。若考虑丹洲营站辐射范围内的电煤、白货发展及准能铁路与蒙冀铁路的连接，则通过部分区段增二线改造进行扩能的方案更加合适。

此外，蒙冀铁路的开通直接影响大准线大同口运量，因此研究丹洲营至燕庄段增二线建设和准通铁路连接蒙冀铁路建设时，要从煤炭、铁路市场发展变化进行综合研究考虑。

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Research on Transport Capacity Expansion of the Dazhun Railway in Single Line Section

HU Xiao

(Shenghua Xinshuo Railway Co., Ltd., Ordos 017000, China)

The Dazhun railway is an important route for coal transportation in the western region. The rapid economic development has greatly promoted the increase in demand for coal, and the Dazhun line has transported at full capacity for a long time. Therefore, transport capacity expansion projects in the single line sections need to be carried out urgently to increase the transport capacity of the railway. According to the track features and traffic volume, the section limiting the transport capacity has been identified. Furthermore, several plans for expanding the transport capacity have been proposed, including increasing the number of stations with receiving-departure tracks for 10 000-ton trains, increasing the receiving and departure tracks, and the construction of double-tracks. This research provides technical support for the immediate and long-term development of the Dazhun railway.

heavy-haul line; single line section; transport capacity; capacity expansion

1672-4747（2021）03-0093-09

U296; U292.5

A

10.19961/j.cnki.1672-4747.2020.11.005

2020-11-09

2020-12-13

呼枭(1971—)，男，内蒙古鄂尔多斯人，高级工程师，工学硕士，研究方向为铁路运输组织，E-mail: xstl_erdos@163.com

呼枭. 大准铁路单线区段运输能力提升研究[J]. 交通运输工程与信息学报，2021, 19(3): 93-101.

HU Xiao. Research on Transport Capacity Expansion of the Dazhun Railway in Single Line Section[J]. Journal of Transportation Engineering and Information, 2021, 19(3): 93-101.

（责任编辑：李愈）