套軌技術(shù)在窄軌鐵路改造中的應(yīng)用探討

許 波

(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

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套軌技術(shù)在窄軌鐵路改造中的應(yīng)用探討

許 波

(中鐵西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

結(jié)合新密至邢口鐵路新鄭至馬寨段擴(kuò)能改建工程實(shí)例，分析了工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，并闡述了套軌技術(shù)在該工程中的應(yīng)用，既滿(mǎn)足了窄軌列車(chē)和準(zhǔn)軌列車(chē)共同使用線(xiàn)路的要求，又節(jié)約了土地和建設(shè)資金。

鐵路，套軌技術(shù)，道岔，窄軌

1 工程概況

新密至邢口鐵路由新鄭至朝陽(yáng)溝和新鄭至杞縣兩段組成。既有新鄭至朝陽(yáng)溝、新鄭至杞縣鐵路為762 mm窄軌鐵路，1974年為響應(yīng)河南省“開(kāi)發(fā)豫西，支援豫東”而修建的，其目的主要為西部煤炭資源東運(yùn)，修建的原則為先通后備。河南中州鐵路有限責(zé)任公司經(jīng)過(guò)30年的基本建設(shè)和二次擴(kuò)能改造，已發(fā)展成為一個(gè)連通登封市、新密市、新鄭市、尉氏縣、通許縣、杞縣、開(kāi)封縣、開(kāi)封市郊區(qū)等市縣29個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，管轄朝杞線(xiàn)、豎開(kāi)線(xiàn)、豎扶線(xiàn)，線(xiàn)路全長(zhǎng)284 km的窄軌地方鐵路，并形成了經(jīng)新鄭換裝、邢口貨場(chǎng)、土柏崗貨場(chǎng)、周口貨場(chǎng)向豫東和全國(guó)各地輸送煤炭的4條通道。是西連焦枝、中接京廣、東達(dá)京九三大國(guó)鐵干線(xiàn)的登(封)商(丘)鐵路運(yùn)輸通道的重要組成部分，路網(wǎng)位置十分優(yōu)越。

既有窄軌鐵路列車(chē)計(jì)算通過(guò)能力為每晝夜29對(duì)，年輸送能力為300萬(wàn)t，新鄭站換裝能力為200萬(wàn)t。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)際通過(guò)對(duì)數(shù)每晝夜只有12對(duì)，年輸送能力只有120萬(wàn)t。新密至邢口窄軌鐵路進(jìn)行擴(kuò)能改建為準(zhǔn)軌后，年運(yùn)輸能力可達(dá)到1 470萬(wàn)t以上。不僅可提高地方鐵路運(yùn)輸效益，同時(shí)可大大緩解沿線(xiàn)企業(yè)發(fā)展受?chē)?guó)鐵運(yùn)輸能力的限制。河南中州鐵路有限責(zé)任公司為了充分利用既有窄軌鐵路設(shè)施，適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的需要，決定先將既有馬寨至新鄭窄軌鐵路改建為套軌鐵路，如圖1所示，既保留豫西地區(qū)煤炭東運(yùn)的途徑，又要解決趙家寨煤礦和王行莊煤礦年產(chǎn)480萬(wàn)t煤炭直接送往國(guó)鐵的需要，增加煤炭運(yùn)輸途徑和運(yùn)量，提高地方鐵路運(yùn)輸效率，對(duì)沿線(xiàn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到巨大的促進(jìn)作用。

2 工程設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)

1)國(guó)內(nèi)尚無(wú)準(zhǔn)軌窄軌的套軌鐵路，缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)資料。

國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)準(zhǔn)軌窄軌的套軌營(yíng)運(yùn)鐵路，更沒(méi)有相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，在套軌鐵路共用軌選擇、套軌道岔及聯(lián)鎖方式的設(shè)計(jì)、套軌軌枕形式及套軌鐵路與既有窄軌、新設(shè)準(zhǔn)軌銜接安全性等方面缺乏設(shè)計(jì)依據(jù)和相關(guān)資料。雖然在昆明鐵路局、南寧鐵路局范圍有米軌準(zhǔn)軌套軌鐵路，但由于各鐵路局內(nèi)采用的套軌道岔布置形式五花八門(mén)，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)護(hù)維修困難，使用中存在諸多安全隱患，對(duì)準(zhǔn)軌窄軌的套軌設(shè)計(jì)借鑒性不強(qiáng)。

2)機(jī)輛段檢修設(shè)施種類(lèi)多，設(shè)計(jì)要素復(fù)雜。

新鄭機(jī)輛段為綜合性貨車(chē)機(jī)輛段，雖然規(guī)模不大，但在同一場(chǎng)址內(nèi)設(shè)有準(zhǔn)軌車(chē)輛段修、站修，機(jī)車(chē)的整備、小修、輔修等設(shè)施，同時(shí)還要兼顧既有的窄軌機(jī)車(chē)的大修、中修、小修、輔修及車(chē)輛廠(chǎng)修、段修相應(yīng)的檢修設(shè)施，幾乎涵蓋了貨車(chē)機(jī)車(chē)車(chē)輛檢修全部設(shè)施，在全國(guó)尚無(wú)先例。各類(lèi)檢修設(shè)施既相互獨(dú)立，又互有聯(lián)系，需要將其納入同一場(chǎng)址內(nèi)設(shè)計(jì)，既保證各設(shè)施發(fā)揮獨(dú)立功能，又要有機(jī)結(jié)合、實(shí)現(xiàn)資源共享最大化，并為方便生產(chǎn)組織管理、提高生產(chǎn)效率、降低修車(chē)成本提供硬件(廠(chǎng)房、設(shè)備、工藝)保障。

3)準(zhǔn)軌套軌窄軌三種道岔形式共存，信號(hào)設(shè)計(jì)難度大。

新鄭至馬寨段擴(kuò)能改造工程，雖然正線(xiàn)長(zhǎng)度僅16.80 km，但涉及站場(chǎng)內(nèi)容卻非常復(fù)雜。本次工程涉及的五個(gè)車(chē)站采用的道岔形式多樣，窄軌道岔、準(zhǔn)軌道岔及套軌道岔三種道岔形式共存是本項(xiàng)目的特點(diǎn)之一。準(zhǔn)軌道岔、窄軌道岔均有較成熟的技術(shù)，但目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)套軌道岔相關(guān)的信號(hào)定型設(shè)備和設(shè)計(jì)資料，因此信號(hào)設(shè)計(jì)屬非常規(guī)設(shè)計(jì)，需要解決很多特殊問(wèn)題。諸如套軌道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)計(jì)及安裝問(wèn)題、套軌鐵路軌道電路及電碼化問(wèn)題、套軌道岔聯(lián)鎖系統(tǒng)控制問(wèn)題、套軌有關(guān)信號(hào)設(shè)施與窄軌、準(zhǔn)軌有關(guān)信號(hào)設(shè)施銜接及安全性問(wèn)題等等，都給信號(hào)設(shè)計(jì)提出了新課題，信號(hào)設(shè)計(jì)的成敗是新鄭至馬寨段擴(kuò)能改造工程的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

3 主要技術(shù)水平及創(chuàng)新點(diǎn)

1)項(xiàng)目創(chuàng)新性高，技術(shù)先進(jìn)，設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)備采用先進(jìn)實(shí)用。

a.設(shè)計(jì)針對(duì)套軌鐵路進(jìn)行了左軌共用、右軌共用及共用軌換邊等多方案比選，經(jīng)過(guò)技術(shù)性(主要是套軌道岔設(shè)計(jì)和生產(chǎn))、經(jīng)濟(jì)性的多方論證，確定采用左側(cè)共用軌方案。新鄭東車(chē)站選址也從車(chē)站位置、站坪坡度、站線(xiàn)布置、施工過(guò)渡等方面做了新鄭東、新鄭西及新鄭車(chē)站原位改建三個(gè)方案的比選，選定了新鄭東設(shè)計(jì)方案。

b.新型套軌道岔。套軌道岔是一種特殊結(jié)構(gòu)和用途的道岔，使用于套軌鐵路，沒(méi)有定型產(chǎn)品。由我公司與中鐵山橋集團(tuán)有限公司共同研發(fā)。2007年6月，公司組織專(zhuān)業(yè)人員在昆明鐵路局考察現(xiàn)有米軌和準(zhǔn)軌套軌鐵路，調(diào)查了解套軌鐵路運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)、存在問(wèn)題等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月的共同研發(fā)，于2008年1月完成了國(guó)內(nèi)新型套軌道岔的設(shè)計(jì)，同年5月完成了套軌道岔的生產(chǎn)拼裝，并通過(guò)了專(zhuān)家鑒定驗(yàn)收(見(jiàn)圖2)。

c.套軌鐵路信號(hào)設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有套軌道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置定型圖，我公司與國(guó)內(nèi)有關(guān)單位緊密配合，研制設(shè)計(jì)出國(guó)內(nèi)首套套軌道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置，經(jīng)試裝審查，在工程中應(yīng)用取得成功。套軌軌道電路沒(méi)有定型圖及調(diào)整表，我公司提出在共軌上加計(jì)軸設(shè)備獲得通過(guò)，在國(guó)內(nèi)首次解決了套軌鐵路軌道占用、空閑、檢查問(wèn)題；在套軌的窄軌上加裝絕緣，在套軌道岔上布置特殊絕緣解決了電碼化問(wèn)題。

在推廣新技術(shù)方面，采用蘭州大成科技股份有限公司的全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，解決了特殊站場(chǎng)的道岔、信號(hào)、軌道電路、電碼的控制難題。

d.套軌軌枕設(shè)施。軌枕是支承鋼軌并將荷載傳布于道床的軌道部件。目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)使用于窄軌準(zhǔn)軌的套軌鐵路混凝土軌枕定型產(chǎn)品。我公司與中國(guó)鐵道科學(xué)研究院配合，在國(guó)內(nèi)率先研制設(shè)計(jì)出使用于軌窄準(zhǔn)軌的套軌鐵路混凝土軌枕，經(jīng)專(zhuān)家審查通過(guò)，在工程中應(yīng)用。

2)充分利用既有位置和設(shè)備，將窄軌機(jī)輛段改建為準(zhǔn)軌窄軌共用機(jī)輛段。

新鄭機(jī)輛段在原窄軌機(jī)輛段的位置改建，充分利用現(xiàn)有窄軌機(jī)輛段土地及新馬段還建機(jī)輛段新鄭土地，盡量減少征地。但受場(chǎng)地、投資等條件所限，存在配套能力不強(qiáng)、工藝不暢、工裝設(shè)備不齊全等諸多問(wèn)題，且機(jī)輛段準(zhǔn)軌設(shè)施幾乎為零。我公司經(jīng)多次優(yōu)化,設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)第一座準(zhǔn)軌窄軌共用機(jī)輛段，在有限的場(chǎng)地做到了準(zhǔn)軌機(jī)車(chē)的整備、小修、輔修，車(chē)輛的段修、站修與窄軌的檢修資源合理共用。

3)充分利用既有鐵路資源，滿(mǎn)足單線(xiàn)鐵路窄軌和準(zhǔn)軌列車(chē)共同運(yùn)營(yíng)的需要。項(xiàng)目投資小，擴(kuò)能效果良好，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，也為地方鐵路增加了運(yùn)營(yíng)收入。

4 取得的綜合效益

本工程已竣工并投入使用。設(shè)計(jì)采用的套軌線(xiàn)路專(zhuān)用設(shè)備運(yùn)行良好。采用套軌技術(shù)，并新建準(zhǔn)軌交接場(chǎng)，既滿(mǎn)足了窄軌列車(chē)和準(zhǔn)軌列車(chē)共同使用線(xiàn)路的要求，又節(jié)約了土地和建設(shè)資金，同時(shí)也減少了環(huán)境污染，大大提高了鐵路運(yùn)輸能力，解決了趙家寨煤礦和王行莊煤礦煤炭通過(guò)新建的交接場(chǎng)直接送往國(guó)鐵的需要。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

新密至邢口鐵路新鄭至馬寨段擴(kuò)能改建工程的完成，有效提高了新鄭至馬寨段線(xiàn)路通過(guò)能力，滿(mǎn)足地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。該項(xiàng)目擴(kuò)能改建完成后，新密至邢口鐵路新鄭至馬寨段的線(xiàn)路通過(guò)能力，由改造前的12對(duì)窄軌列車(chē)提高到34對(duì)準(zhǔn)軌列車(chē)，增加了20對(duì)；輸送能力由改造前的120萬(wàn)t提高到1 400萬(wàn)t，增加了1 280萬(wàn)t。

4.2 社會(huì)效益

新密至邢口窄軌鐵路改建后，年運(yùn)輸能力可達(dá)到1 470萬(wàn)t以上，以新密、登封、新鄭煤炭至達(dá)商丘站為例，平均運(yùn)距比走國(guó)鐵近80 km，運(yùn)雜費(fèi)比國(guó)鐵降低27%以上。若該鐵路西延與宋大鐵路接軌后，既是登封、新密、新鄭三大煤田東西輸煤通道，又可作為河南地方鐵路路網(wǎng)的組成部分，成為河南省煤電聯(lián)合的一條便捷運(yùn)輸通道。屆時(shí)，僅鄭煤集團(tuán)就承諾將通過(guò)該線(xiàn)路向開(kāi)封、民權(quán)、商丘等電廠(chǎng)運(yùn)輸煤炭1 100萬(wàn)t/年，不僅可提高地方鐵路運(yùn)輸效益，同時(shí)可大大緩解沿線(xiàn)企業(yè)發(fā)展受?chē)?guó)鐵運(yùn)輸能力的限制。

4.3 技術(shù)效益

由我公司與中鐵山橋集團(tuán)有限公司共同研發(fā)的套軌道岔和我公司與鐵道部通號(hào)設(shè)計(jì)研究院配合，研制設(shè)計(jì)出的國(guó)內(nèi)首套套軌道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置，以及國(guó)內(nèi)第一座既有窄軌機(jī)輛段改建為準(zhǔn)軌窄軌共用機(jī)輛段的工程，其技術(shù)先進(jìn)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，對(duì)國(guó)內(nèi)類(lèi)似的窄軌鐵路改造工程設(shè)計(jì)和建設(shè)起到示范和指導(dǎo)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

1)我公司與鐵道部通號(hào)設(shè)計(jì)研究院配合，研制設(shè)計(jì)出國(guó)內(nèi)首套套軌道岔電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝裝置，經(jīng)試裝審查，在工程中應(yīng)用，性能可靠，技術(shù)先進(jìn)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2)本項(xiàng)目的機(jī)輛段工程，是國(guó)內(nèi)第一座既有窄軌機(jī)輛段改建為準(zhǔn)軌窄軌共用機(jī)輛段的工程,屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

3)由我公司與中鐵山橋集團(tuán)有限公司共同研發(fā)的套軌道岔是一種特殊結(jié)構(gòu)和用途的道岔，首次應(yīng)用于本項(xiàng)目的窄軌和準(zhǔn)軌套軌鐵路，其技術(shù)先進(jìn)，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，對(duì)國(guó)內(nèi)類(lèi)似的窄軌鐵路改造工程設(shè)計(jì)和建設(shè)起到示范和指導(dǎo)作用。

[1] 周曉林.套軌線(xiàn)路在國(guó)際鐵路建設(shè)中的應(yīng)用[J].鐵道勘察,2006(3):74-75.

[2] TB 10082—2005,鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

The application discussion on set rail technology in narrow gauge railway transformation

Xu Bo

(ChinaRailwayXi’anDesign&SurevyResearchInstituteLimitedLiabilityCompany,Xi’an710054,China)

Combining the expansion and reconstruction engineering examples of Xinmi to Xingkou railway Xinzheng to Mazhai section, this paper analyzed the difficulties of engineering design, and elaborated the application of set rail technology in this engineering, not only to meet the common use requirement of set rail train and rail train lines, and saved the land and construction funds.

railway, set rail technology, turnout, narrow gauge

1009-6825(2017)14-0127-02

2017-03-03

許 波(1971- )，男,高級(jí)工程師

U213.2

A