1初始設計方案

1.1概況

陜西省某煤炭開(kāi)采區，擁有甲、乙2個(gè)開(kāi)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(wàn)t；乙煤礦產(chǎn)品煤以長(cháng)焰煤41號和不粘煤31號為主，年生產(chǎn)能力為300萬(wàn)t。為了方便甲、乙煤礦煤炭外運，擬新建運煤鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，在甲、乙煤礦附近分別設置甲站、乙站，考慮收購部分周邊煤礦生產(chǎn)的煤炭，預測甲站和乙站年裝車(chē)量分別為1000萬(wàn)t、500萬(wàn)t。煤礦周邊現有神延鐵路(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設計方案

受地形條件限制，甲、乙2個(gè)煤礦無(wú)法通過(guò)1條鐵路進(jìn)行煤炭外運，因而需要分別設置甲、乙2條煤礦專(zhuān)用線(xiàn)。甲、乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)初始設計方案示意圖如圖1所示。1.2.1甲煤礦專(zhuān)用線(xiàn)設計方案及其線(xiàn)路技術(shù)標準甲煤礦專(zhuān)用線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)甲線(xiàn))由接軌的某煤炭運輸干線(xiàn)A站北端咽喉引出，向北新設B交接站，跨過(guò)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(xiàn)路全長(cháng)約8.5km，工程投資約8億元。甲線(xiàn)與既有國鐵線(xiàn)位基本平行。根據地方政府意見(jiàn)，該地區煤炭運輸鐵路較多，如果完全平行新建甲線(xiàn)，則會(huì )造成重復建設，帶來(lái)資金、運輸能力浪費。為此，既有國鐵C站至甲站區間設計為甲線(xiàn)與既有國鐵共用。甲線(xiàn)屬于企業(yè)自營(yíng)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，設置B交接站進(jìn)行交接作業(yè)；同時(shí)，甲線(xiàn)后方通道煤炭運輸干線(xiàn)鐵路的列車(chē)牽引質(zhì)量為10000t，而甲線(xiàn)的列車(chē)牽引質(zhì)量為5000t，列車(chē)在該站需要進(jìn)行組合分解作業(yè)，2列5000t列車(chē)組合成1列10000t列車(chē)，發(fā)往港口方向。B交接站設萬(wàn)噸列車(chē)組合線(xiàn)2條、分解線(xiàn)2條(含1條正線(xiàn))，組合、分解線(xiàn)有效長(cháng)為1800m；設100m×6m×0.3m的基本站臺1座。設裝車(chē)線(xiàn)1條，設裝車(chē)筒倉1座。另設接觸網(wǎng)工區作業(yè)線(xiàn)、機待線(xiàn)、安全線(xiàn)等，車(chē)站規模較大。甲站為甲線(xiàn)終點(diǎn)站，也是煤炭裝車(chē)站。甲線(xiàn)由甲站北咽喉西側接軌引入，新建裝車(chē)線(xiàn)1條，引入甲煤礦工業(yè)廣場(chǎng)，裝車(chē)線(xiàn)平直地段設軌道衡1座。煤炭經(jīng)選煤廠(chǎng)洗選后進(jìn)入產(chǎn)品倉，采用筒倉進(jìn)行裝車(chē)。結合專(zhuān)用線(xiàn)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)現狀[4]，該方案中甲線(xiàn)采用的主要技術(shù)標準[5-7]為：鐵路等級為Ⅱ級；正線(xiàn)數目為單線(xiàn)；最小曲線(xiàn)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(chē)6‰、輕車(chē)13‰；牽引種類(lèi)為電力牽引；牽引質(zhì)量為5000t；到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)為1050m；閉塞類(lèi)型為半自動(dòng)閉塞。1.2.2乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)設計方案及其線(xiàn)路技術(shù)標準乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)乙線(xiàn))從甲線(xiàn)B交接站引出，沿小板兔川往東，引入乙煤礦工業(yè)廣場(chǎng)，設置乙裝車(chē)站，線(xiàn)路全長(cháng)約11km，工程投資約7億元。乙站為盡頭式車(chē)站，采用牽出線(xiàn)裝車(chē)作業(yè)方式，車(chē)站設到發(fā)線(xiàn)3條，有效長(cháng)1050m，裝車(chē)線(xiàn)1條，滿(mǎn)足5000t列車(chē)整列裝車(chē)。甲、乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)初始設計方案示意圖如圖1所示，2條鐵路專(zhuān)用線(xiàn)大體上呈“Y”形走向。結合專(zhuān)用線(xiàn)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)現狀[4]，該方案中乙線(xiàn)采用的主要技術(shù)標準[5-7]為：鐵路等級為Ⅲ級；正線(xiàn)數目為單線(xiàn)；最小曲線(xiàn)半徑一般條件下600m，困難條件下500m；限制坡度為重車(chē)6‰、輕車(chē)13‰；牽引種類(lèi)為電力牽引；牽引質(zhì)量為5000t；到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)為1050m；閉塞類(lèi)型為半自動(dòng)閉塞。

2優(yōu)化思路

初始設計方案基本上滿(mǎn)足2個(gè)煤礦的煤炭外運需求。煤礦和鐵路產(chǎn)權歸屬同一家企業(yè)，交接手續并不復雜，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(guò)高，全長(cháng)約20km的線(xiàn)路投資約15億元，單位技術(shù)經(jīng)濟指標幾乎是同類(lèi)性質(zhì)鐵路的3倍，在當前煤炭市場(chǎng)普遍低迷，煤炭?jì)刃璺αΦ那闆r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(zhuān)用線(xiàn)屬于運煤支線(xiàn)，線(xiàn)路引入煤炭運輸干線(xiàn)鐵路后會(huì )切割鐵路正線(xiàn)，影響干線(xiàn)鐵路的運輸作業(yè)安全。為此，經(jīng)過(guò)分析研究，提出以下優(yōu)化思路。交接站設計B交接站為該工程中規模最大的車(chē)站，車(chē)站有效長(cháng)1800m，主要實(shí)現交接作業(yè)和組合分解作業(yè)。該站地處低洼地段，受既有運煤干線(xiàn)北端咽喉區線(xiàn)路高程控制，線(xiàn)路標高無(wú)法快速下降，使車(chē)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(wàn)m3，而且全部為借土填方，工程投資巨大，占項目總投資的25%，工程設計存在較大優(yōu)化空間。經(jīng)調查研究，該運煤干線(xiàn)上游某區段站萬(wàn)噸改造已經(jīng)完成，部分5000t列車(chē)可以在該站進(jìn)行組合后不停車(chē)通過(guò)A站發(fā)往港口方向，因而A站能力可以得到一定釋放。根據項目煤炭外運量，折算成萬(wàn)噸列車(chē)數量為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段站擴能改造后釋放的能力空間；同時(shí)，交接作業(yè)可以移至C站進(jìn)行，對C站作適當改造即可。因此，B交接站的2項主要功能均移至其他車(chē)站完成，該站可以取消，僅設置線(xiàn)路所即可。車(chē)站規模由初始設計方案中的2條萬(wàn)噸列車(chē)組合線(xiàn)和2條萬(wàn)噸列車(chē)分解線(xiàn)縮減為4組道岔、2條安全線(xiàn)，大幅降低工程投資。重新設計C站C站承擔了B交接站轉移的交接作業(yè)，需要在原方案上增設交接場(chǎng)，增設1條股道，車(chē)站規模增大，工程投資有所增加。站北咽喉下行疏解線(xiàn)初始設計方案中，甲線(xiàn)由A站北咽喉簡(jiǎn)單引入，上下行共用同一條線(xiàn)位。在這種情況下，下行方向回空列車(chē)由A站發(fā)往甲站方向勢必切割運煤干線(xiàn)上行正線(xiàn)，輕則影響運輸能力，重則帶來(lái)極大的安全隱患。目前，國內煤礦鐵路設計在面對此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，大量采用立交疏解方案，思路較為成熟，即將影響正線(xiàn)行車(chē)安全的支線(xiàn)作上跨或下穿正線(xiàn)處理，2線(xiàn)由平面交叉改為立體交叉，互不影響，以確保行車(chē)安全。根據上述思路，增設A站北咽喉下行疏解線(xiàn)。

3優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化后設計方案

經(jīng)優(yōu)化后，甲線(xiàn)線(xiàn)路整體走向基本未作較大調整，與原方案走向大致相同。在原B交接站處設B線(xiàn)路所，在C站增設交接場(chǎng)，將交接作業(yè)移至C站進(jìn)行。同步建設A站北咽喉區下行疏解線(xiàn)，疏解線(xiàn)從A站北端咽喉下行場(chǎng)引出跨過(guò)運煤干線(xiàn)，在B線(xiàn)路所與甲線(xiàn)連接，疏解線(xiàn)長(cháng)度約2.6km。優(yōu)化后的甲線(xiàn)全長(cháng)約8.6km，與初始設計方案相比，增加A站下行疏解線(xiàn)，擴大C站規模，工程總投資降低約1000萬(wàn)元。乙線(xiàn)與初始設計方案相比變化不大，僅由于與甲線(xiàn)接軌點(diǎn)的改變而發(fā)生部分線(xiàn)路縱斷面調整，線(xiàn)路全長(cháng)約11.4km，工程投資下降約1000萬(wàn)元。2個(gè)煤礦專(zhuān)用線(xiàn)總投資降低約2000萬(wàn)元。優(yōu)化后的甲、乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)設計方案如圖2所示。線(xiàn)路主要技術(shù)標準與初始設計方案基本一致，僅對甲線(xiàn)困難條件下最小曲線(xiàn)半徑作了適當調整，由500m下降為400m，其他沒(méi)有產(chǎn)生較大變化。

3.2結論與建議

甲、乙煤礦鐵路專(zhuān)用線(xiàn)設計方案經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化，始終按照“緊密切合項目定位，力求設計方案最優(yōu)、工程投資最省”的指導方針進(jìn)行設計，雖然最終方案的工程投資僅降低約2000萬(wàn)元，但工程卻得到極大地優(yōu)化，進(jìn)一步協(xié)調區域內運輸能力配置，確保專(zhuān)用線(xiàn)引入后既有煤炭運輸干線(xiàn)行車(chē)安全，優(yōu)化研究的成果具有積極意義。雖然經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計，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(cháng)大鐵路建設工程，其線(xiàn)路里程短、車(chē)站規模大，站線(xiàn)鋪軌約17km，與正線(xiàn)鋪軌22km相差不大，因而以傳統的每正線(xiàn)公里投資評估其技術(shù)經(jīng)濟指標必然偏大；其次，該工程所處地區地形條件較為惡劣，沿線(xiàn)溝壑縱橫、河谷交錯，導致項目路基、橋隧工程量較大，全線(xiàn)橋隧比達到50%。尤其是乙線(xiàn)，線(xiàn)位在河道和傍河山谷間交叉穿行，經(jīng)常出現橋隧相連的情況，歷經(jīng)多次平縱斷面調整，投資依然居高不下。因此，建議未來(lái)對乙線(xiàn)線(xiàn)位做進(jìn)一步優(yōu)化，探尋更優(yōu)線(xiàn)位的可能性，必要時(shí)可以考慮在煤礦投產(chǎn)前期采用公路或皮帶運輸，視市場(chǎng)發(fā)展情況再決策該段鐵路專(zhuān)用線(xiàn)的動(dòng)工時(shí)機。

4結束語(yǔ)

目前，煤炭市場(chǎng)進(jìn)入嚴冬期，煤炭企業(yè)必須通過(guò)控制成本增加企業(yè)經(jīng)濟效益，實(shí)現煤炭企業(yè)效益最大化[8]。作為煤礦生產(chǎn)的輔助外部條件，礦區配套運煤鐵路的設計應保持相同步調，以實(shí)事求是和對企業(yè)負責任的態(tài)度，選用最適合煤礦產(chǎn)能和銷(xiāo)售量的技術(shù)標準，不斷優(yōu)化線(xiàn)路設計方案，盡量降低項目前期投資，盡量實(shí)施分期建設，根據煤炭市場(chǎng)的發(fā)展適時(shí)進(jìn)行擴能改造。對于不必要的工程內容，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證后應予以舍棄，盡量避免由于工程內容冗余、技術(shù)標準過(guò)高所帶來(lái)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)研究院有限責任公司