南呂梁山隧道病害整治期間運(yùn)力保障方案研究

李文慧

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)研究院，天津 300142)

1 概述

1.1 瓦日線南呂梁山隧道及相鄰車站概況

南呂梁山隧道位于瓦日線 (瓦塘鎮(zhèn)—日照港) 蒲縣—龍馬區(qū)間內(nèi)，起訖里程 K284+561～K308+002，長(zhǎng)度為 23.441 km。南呂梁山隧道為瓦日線上最長(zhǎng)隧道，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道，線間距 30 m。蒲縣—龍馬區(qū)間站間距 32.62 km，兩端車站均為萬(wàn)噸站，其中，蒲縣站設(shè)有 5 條到發(fā)線 (含 2 條正線)，到發(fā)線有效長(zhǎng) 1 700～1 953 m，車站兩端咽喉區(qū)正線間均設(shè)雙八字渡線；龍馬站設(shè)有 4 條到發(fā)線 (含 2 條正線)，到發(fā)線有效長(zhǎng) 1 700～2 050 m，小里程咽喉區(qū)正線間設(shè)雙八字渡線，大里程咽喉區(qū)正線間設(shè)單渡線。此外，蒲縣—龍馬區(qū)間內(nèi)絕大部分處于緊坡地段，重車運(yùn)行方向上坡 6‰，輕車運(yùn)行方向上坡 8‰～12.6‰；區(qū)間包含 4 座橋梁、3 座隧道，大部分橋梁、隧道工點(diǎn)為相連工程。瓦日線距離南呂梁山隧道最近的既有萬(wàn)噸組合分解站為洪洞北站，距龍馬站 29.699 km[1-2]。

1.2 南呂梁山隧道病害整治期間運(yùn)輸能力

瓦日線正線數(shù)目為雙線，設(shè)計(jì)年輸送能力約為2 億 t，通過能力 180 對(duì)/d。目前，南呂梁山隧道內(nèi)出現(xiàn)多處病害，需要封道整治且時(shí)間較長(zhǎng)，整治期間只能采取單線運(yùn)輸方式，對(duì)正常運(yùn)行時(shí)的運(yùn)輸能力產(chǎn)生極大影響。病害整治期間，蒲縣—龍馬區(qū)間按單線運(yùn)行，貨物列車牽引質(zhì)量維持 5 000 t，區(qū)間按單線半自動(dòng)閉塞辦理，蒲縣—龍馬區(qū)間開行 5 000 t 列車的最大運(yùn)能如表 1 所示。

1.3 南呂梁山隧道病害整治期間運(yùn)量預(yù)測(cè)

在南呂梁山隧道病害整治期間，瓦日線 2018年計(jì)劃開行 10 列萬(wàn)噸列車 (6 列單元萬(wàn)噸列車，4 列組合萬(wàn)噸列車)，4 列 5 000 t 列車，預(yù)計(jì)南呂梁山隧道以西貨物發(fā)送量約 3 000 萬(wàn) t。同時(shí)，呂臨能化臨縣北專用線 2018年1月2日開通；魏瓦 (魏家灘—瓦塘) 聯(lián)絡(luò)線即將開通，運(yùn)量具有一定的增長(zhǎng)空間。根據(jù)專用線企業(yè) 2018年提供運(yùn)輸需求，南呂梁山隧道運(yùn)量預(yù)測(cè)如表 2 所示。

表?1 ?蒲縣—龍馬區(qū)間開行?5?000?t?列車的最大運(yùn)輸能力Tab.1 Capacity of 5 000 t train of Puxian to Longma section

表?2 ?南呂梁山隧道運(yùn)輸預(yù)測(cè)Tab.2 Forecast of the transport capacity in the south Lyuliang mountain tunnel

2 蒲縣—龍馬區(qū)間運(yùn)輸能力保障方案

針對(duì)瓦日線南呂梁山隧道病害整治期間運(yùn)輸能力和預(yù)測(cè)情況，由于維持開行 5 000 t 列車的輸送能力不能滿足運(yùn)輸需求，因而需要進(jìn)一步研究蒲縣—龍馬區(qū)間運(yùn)輸能力保障方案。提高運(yùn)輸能力可采用增加單次牽引定數(shù)，縮短追蹤間隔等方法，由此提出南呂梁山以西萬(wàn)噸列車運(yùn)輸組織、蒲縣—龍馬區(qū)間增設(shè)線路所和蒲縣—龍馬區(qū)間單線雙向自動(dòng)閉塞 3 個(gè)方案。

2.1 南呂梁山以西萬(wàn)噸列車運(yùn)輸組織方案 (方案Ⅰ)

南呂梁山隧道病害整治期間，蒲縣—龍馬站按單線運(yùn)行，閉塞方式按單線半自動(dòng)閉塞辦理。南呂梁山以西運(yùn)輸組織形式有 2 種，一種是全部組織萬(wàn)噸列車；另一種是部分組織萬(wàn)噸列車、部分組織 5 000 t列車。南呂梁山以西運(yùn)輸組織形式如表 3 所示。

方案Ⅰ在未增加投資的基礎(chǔ)上，通過運(yùn)輸組織優(yōu)化，輸送能力雖然能夠達(dá)到 3 000 萬(wàn) t/a，但不能達(dá)到中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司 2018年運(yùn)量需求的增長(zhǎng)空間。

表?3 ?南呂梁山以西運(yùn)輸組織形式Tab.3 Form of transport organization in the west of the south Lyuliang mountain

2.2 蒲縣—龍馬區(qū)間增設(shè)線路所方案(方案Ⅱ)

2.2.1 增設(shè)線路所

綜合分析蒲縣—龍馬區(qū)間線路平縱斷面及工程條件，南呂梁山隧道小里程側(cè) (蒲縣端) 不具備增設(shè)線路所的條件，大里程側(cè) (龍馬端) 僅在南頂隧道內(nèi)(K309+633～K310+267) 計(jì) 634 m 的直線段具備增設(shè)線路所的條件。為盡可能縮短蒲縣—龍馬區(qū)間單線段長(zhǎng)度，考慮于 K309+700 處增設(shè)線路所[3-4]。

南呂梁山隧道上行線封閉期間，上行列車?yán)梅忾]線路做安全線，于南頂隧道 (單洞雙線) 內(nèi)K309+700 處插入 12 號(hào)單開渡線 1 組，插入渡線處線間距 4.00 m。上行線封閉期間增設(shè)線路所示意圖如圖 1 所示。

南呂梁山隧道下行線封閉期間，于南頂隧道內(nèi)K309+700 處插入 12 號(hào)單開道岔 1 組，插入渡線處線間距 4.00 m，下行線封閉期間增設(shè)線路所示意圖如圖 2 所示。

圖?2 ?下行線封閉期間增設(shè)線路所示意圖Fig.2 Schematic diagram of adding block post during the closing of the downline

受制于線路條件，線路所處無法設(shè)置安全線，可采用 3 種方法加以解決。

（1）線路所道岔納入車站管理?？紤]到線路所位置交叉列車均為貨車，可以不設(shè)置安全線，該信號(hào)機(jī)距離道岔77 m。

（2）采取復(fù)顯示信號(hào)機(jī)紅燈代替安全線的形式，且復(fù)顯示信號(hào)機(jī)距離道岔 1 277 m。該方法比較線路所道岔納入車站管理，上行列車運(yùn)行時(shí)分需要增加 1 min。

（3）考慮在龍馬站等待越行。這種方法需要占用上行列車運(yùn)營(yíng)時(shí)分 5 min。

2.2.2 運(yùn)輸能力適應(yīng)性情況

為提高區(qū)間通過能力，在蒲縣—龍馬區(qū)間增設(shè)線路所，線路所距離龍馬站約 5.3 km。蒲縣至線路所按單線半自動(dòng)閉塞辦理，線路所至龍馬站按雙線半自動(dòng)閉塞辦理[5-6]。線路通過能力如圖 3 所示。

由于增設(shè)線路所后，受條件限制，蒲縣—龍馬上行線無法設(shè)置安全線，為保證行車安全，需要設(shè)置重復(fù)信號(hào)，因而上下行列車不同時(shí)通過線路所的時(shí)間延長(zhǎng)約1 min。蒲縣—龍馬區(qū)間增設(shè)線路所后運(yùn)輸能力如表 4 所示。

方案Ⅱ中，如果全部開行萬(wàn)噸列車，則可以開行萬(wàn)噸列車15 對(duì)/d，輸送能力為 3 750 萬(wàn) t/a；如果部分開行萬(wàn)噸列車，則可以開行萬(wàn)噸列車11對(duì)/d，5 000 t 列車 4 對(duì)/d，輸送能力為3 200 萬(wàn) t/a。

2.2.3 存在問題

圖?3 ?線路通過能力Fig.3 Line carrying capacity

表?4 ??蒲縣—龍馬區(qū)間增設(shè)線路所后運(yùn)輸能力Tab.4 Transport capacity of adding block post in Puxian to Longma section

（1）增設(shè)線路所處線間距僅有 4.00 m，下行線封閉期間，插入的兩道岔間夾直線長(zhǎng)只有 5.75 m，不能滿足道岔跟端至末根長(zhǎng)岔枕距離 L 長(zhǎng) (圖號(hào)為專線4307 的道岔 L 長(zhǎng)為 6.9 m) 的要求，如果采用這種布置方式，需要道岔廠家對(duì)長(zhǎng)岔枕區(qū)特殊設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。

（2）上行線封閉期間，受隧道限界影響，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)只能安裝在正線間，而正線間距僅為 4.00 m，轉(zhuǎn)轍機(jī)尾部 (動(dòng)作桿) 與相鄰線的軌枕沖突，轉(zhuǎn)轍機(jī)外邊緣距相鄰線鋼軌僅 0.25 m，需要對(duì) 2 根軌枕進(jìn)行鋸除。

（3）上下行線封鎖切換時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)需進(jìn)行二次修改；封鎖解除時(shí)，需要拆除線路所信號(hào)系統(tǒng)，其他信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行第三次修改，施工過渡復(fù)雜。

（4）方案Ⅱ線路所距離龍馬站太近，提高運(yùn)輸能力有限。

2.3 蒲縣—龍馬區(qū)間單線雙向自動(dòng)閉塞方案 (方案Ⅲ)

2.3.1 采用單線雙向自動(dòng)閉塞

為進(jìn)一步提高南呂梁山隧道病害整治期間蒲縣—龍馬區(qū)間單線運(yùn)輸能力，采用蒲縣—龍馬區(qū)間單線雙向自動(dòng)閉塞運(yùn)輸組織方案，需要在南呂梁山隧道內(nèi)增設(shè)反向區(qū)間通過信號(hào)機(jī)，出隧道后至龍馬站；受雙線線間距 (4.00 m) 的影響，不能設(shè)置反向區(qū)間通過信號(hào)機(jī)，出隧道后第一架區(qū)間通過信號(hào)機(jī)至龍馬進(jìn) (出) 站信號(hào)機(jī)作為一個(gè)閉塞分區(qū)。

2.3.2 運(yùn)輸能力適應(yīng)性情況

蒲縣—龍馬區(qū)間按單線雙向追蹤，能力計(jì)算參數(shù)：以上行線運(yùn)行為例，下行 5 000 t 列車追蹤間隔采用 12 min，下行萬(wàn)噸列車追蹤間隔采用 14 min；上行列車追蹤間隔參照中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司資料，5 000 t 列車采用 8 min，萬(wàn)噸列車采用 10 min。連續(xù)追蹤 3 列為例，線路通過能力如圖 4 所示。

根據(jù)線路通過能力模擬計(jì)算，蒲縣—龍馬區(qū)間采取單線雙向自動(dòng)閉塞運(yùn)輸能力如表 5 所示。

在方案Ⅲ中，如果全部開行萬(wàn)噸列車，連續(xù)追蹤3 列，可開行 25 對(duì)/d 萬(wàn)噸列車，輸送能力為 6 350 萬(wàn) t/a；如果部分開行萬(wàn)噸列車，連續(xù)追蹤 4 列，開行 21 對(duì)/d萬(wàn)噸列車，9 對(duì)/d 5 000 t 列車，輸送能力為 6 400 萬(wàn) t/a。由此可見，這 2 種開行方式都可以滿足瓦日鐵路運(yùn)量的進(jìn)一步增長(zhǎng)。

圖?4 ?線路通過能力Fig.4 Line carrying capacity

表?5 ?蒲縣—龍馬區(qū)間采取單線雙向自動(dòng)閉塞運(yùn)輸能力Tab.5 Carrying capacity of single-line double-direction running automatic block in Puxian to Longma section

2.4 推薦方案

綜上所述，方案Ⅰ不增加工程，僅通過運(yùn)輸組織將 5 000 t 列車變?yōu)槿f(wàn)噸列車，但無法滿足路局運(yùn)輸需求；方案Ⅱ增設(shè)線路所方案雖能提高通過能力，但是提高幅度有限，還存在 4.00 m 線間距插入渡線的一些問題，性價(jià)比低；方案Ⅲ通過增設(shè)信號(hào)設(shè)備可顯著提高通過能力，能夠滿足隧道在病害整治期間路局對(duì)運(yùn)輸能力的需求，性價(jià)比高。研究推薦方案Ⅲ，即蒲縣—龍馬區(qū)間單線雙向自動(dòng)閉塞方案[7-8]。

3 結(jié)束語(yǔ)

鐵路運(yùn)營(yíng)過程中經(jīng)常遇到因各種病害整治需長(zhǎng)時(shí)間封鎖線路施工，針對(duì)這種常見的影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)的情況，研究從運(yùn)輸組織的角度，提出了 3 種解決方案[9-11]，保證在特殊時(shí)期即能滿足運(yùn)輸需求，又能有效保障運(yùn)輸收益。由于增設(shè)線路所對(duì)提高通過能力作用有限，研究沒有嘗試將增設(shè)線路所和單線雙向自動(dòng)閉塞相結(jié)合，或許可以在單線雙向自動(dòng)閉塞方案基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高運(yùn)輸能力，但受制于增設(shè)線路所方案，提升能力有限且增加投資較多。通過研究行車組織方案，對(duì)封閉線路施工期間如何保證運(yùn)量提供借鑒。

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