高天鐵路擴(kuò)能改造方案研究

何九冉

（中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院，遼寧 錦州 121000)

錦州港是遼西地區(qū)及內(nèi)蒙古赤峰和通遼等地經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和對(duì)外開放的重要依托及進(jìn)一步改革開放的主要窗口，高天鐵路(高橋鎮(zhèn)—天橋)作為錦州港對(duì)外連接的主要鐵路通道，是東北和內(nèi)蒙古地區(qū)物資中轉(zhuǎn)出海的重要通道。隨著錦州港及腹地經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量金屬礦石、集裝箱、糧食等品類需要由鐵路運(yùn)輸。既有高天鐵路為內(nèi)燃單線鐵路，與基本實(shí)現(xiàn)電氣化的國鐵路網(wǎng)不匹配，并且單線鐵路運(yùn)輸能力有限，港內(nèi)調(diào)車距離長，與道路交通干擾大，運(yùn)輸效率較低，難以適應(yīng)錦州港腹地經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，迫切需要擴(kuò)能改建以滿足快速增長的運(yùn)輸需求。

1 高天鐵路現(xiàn)狀分析及運(yùn)量預(yù)測

1.1 高天鐵路現(xiàn)狀

高天鐵路位于遼寧省錦州市與葫蘆島市，自沈山線(山海關(guān)—沈陽)高橋鎮(zhèn)站山海關(guān)側(cè)咽喉區(qū)引出，線路基本呈東西走向，是一條由錦州高天鐵路有限責(zé)任公司進(jìn)行運(yùn)營管理的合資鐵路，正線全長7.749 km，牽引質(zhì)量5 000 t，全線共有2個(gè)車站，高橋鎮(zhèn)站為高天鐵路與沈山線的接軌站，列車需要在高橋鎮(zhèn)站進(jìn)行內(nèi)電換掛作業(yè)，天橋站為港前編組站。

高天鐵路主要承擔(dān)錦州港及周邊臨港企業(yè)運(yùn)輸，2018年日均開行貨物列車22對(duì)/d，貨流密度為上行488萬t·km/km，主要為金屬礦石、集裝箱等，下行貨流密度為1 500萬t·km/km，主要到達(dá)糧食、煤炭、集裝箱、鋼鐵等，其中錦州港運(yùn)量占比約為95%。2014—2018年高天鐵路貨流密度如表1所示。

表1 2014—2018年高天鐵路貨流密度 萬t·km/kmTab.1 Freight flow density of Gaotian Railway from 2014 to 2018

1.2 高天鐵路運(yùn)量預(yù)測

1.2.1 錦州港

錦州港是黑龍江、吉林西部和內(nèi)蒙古東部地區(qū)部分物資中轉(zhuǎn)便捷的出海口岸，以石油、煤炭、金屬礦石、糧食等大宗散貨和集裝箱運(yùn)輸為主，并重點(diǎn)發(fā)展物流、商貿(mào)、臨港工業(yè)等相關(guān)功能。錦州港的煤炭運(yùn)輸始于1995年，逐漸成為錦州港千萬噸級(jí)貨種。目前，錦州港下水煤炭主要來自內(nèi)蒙古和山西。出口流向以內(nèi)貿(mào)居多、主要供應(yīng)華東沿海地區(qū)，外貿(mào)出口以亞洲地區(qū)為主。煤炭集港運(yùn)輸鐵路占90%，公路集港占10%。錦州港已經(jīng)成為東北地區(qū)最大的煤炭下水港之一，2011年煤炭吞吐量達(dá)2 296.54萬t。2012—2018年，受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，煤炭吞吐量出現(xiàn)較大的波動(dòng)，2012—2018年煤炭吞吐量分別為1 536.9萬t、1 944.3萬t、1 457.4萬t、1 176萬 t、348.9萬 t、497.8萬 t、469.4萬 t。 隨著節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的約束增強(qiáng)，國家和地方在未來一段時(shí)期將著重控制能源消費(fèi)總量、加大能源結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，華東沿海地區(qū)將加強(qiáng)對(duì)能源消費(fèi)的控制。綜合考慮以上因素，以及中國電力投資集團(tuán)公司投資建設(shè)的煤炭碼頭與錦赤鐵路(錦州港—大木頭溝)均投入運(yùn)營帶來的競爭因素，研究年度錦州港煤炭吞吐量將基本維持目前水平，遠(yuǎn)期隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，會(huì)有小幅增長。煤炭出港流向以內(nèi)貿(mào)下水為主、有少量外貿(mào)出港[1］。

錦州港金屬礦石以鐵礦石、錳礦、鎳礦、銅礦和鋅礦為主。鐵礦石主要供應(yīng)腹地內(nèi)的凌源鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司、鞍山鋼鐵集團(tuán)有限公司、通化鋼鐵集團(tuán)股份有限公司、本溪鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司、成大鋼鐵集團(tuán)有限公司和包頭鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司等鋼鐵企業(yè)，近年吞吐量維持在300萬～ 600萬t之間，2018年完成335萬t，大部分為進(jìn)港，少部分為轉(zhuǎn)水。目前外貿(mào)進(jìn)港金屬礦石主要來自澳大利亞、巴西和智利等國家，內(nèi)貿(mào)進(jìn)港主要是由青島港、大連港中轉(zhuǎn)的金屬礦石。河北畢氏集團(tuán)擬在奈曼工業(yè)東區(qū)建設(shè)年產(chǎn)120萬t鎳鐵合金項(xiàng)目和年產(chǎn)90萬t錳硅合金項(xiàng)目，經(jīng)分析，2個(gè)項(xiàng)目全部投產(chǎn)運(yùn)營后平均每年消耗金屬礦石(紅土鎳礦、混合礦) 1 414萬t，金屬礦石主要來自國外進(jìn)口，從錦州港上水經(jīng)鐵路運(yùn)輸。研究年度金屬礦石將成為錦州港的主要貨種之一。

目前錦州港積極發(fā)揮沿海港口優(yōu)勢，參與“一帶一路”建設(shè)，錦州港腹地經(jīng)濟(jì)社會(huì)將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，未來巴珠線建成通車后，港口腹地將延伸至蒙古國，以及腹地內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化升級(jí)，通過錦州港運(yùn)輸其他貨類將會(huì)快速增長，主要包括糧食、集裝箱、鋼鐵、食品、服裝、設(shè)備等。

1.2.2 臨港企業(yè)

錦州港臨港企業(yè)重點(diǎn)發(fā)展糧食加工、修造船業(yè)、重化工業(yè)、裝備制造業(yè)、機(jī)械制造、新能源、新材料工業(yè)、光電半導(dǎo)等大型臨港產(chǎn)業(yè)，目前各臨港企業(yè)主要依靠公路運(yùn)輸，鐵路運(yùn)量較小，主要運(yùn)輸糧食、雜貨、石油等。隨著臨港企業(yè)的不斷發(fā)展及國家不斷治理公路超載運(yùn)輸，對(duì)各港口公路運(yùn)輸?shù)囊笕諠u增多，研究年度臨港企業(yè)的鐵路運(yùn)量將逐漸增加。

1.2.3 運(yùn)量預(yù)測

研究年度高天鐵路主要承擔(dān)錦州港及臨港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)臨港企業(yè)貨物運(yùn)輸，根據(jù)路網(wǎng)構(gòu)成及運(yùn)量預(yù)測，近期運(yùn)量為4 114萬t，遠(yuǎn)期運(yùn)量為4 993萬t，分區(qū)車場站主要辦理煤炭、金屬礦石、石油等貨物，天橋站主要辦理糧食、鋼鐵、集裝箱等貨物。研究年度高天鐵路各站運(yùn)量預(yù)測如表2所示。

1.3 存在問題

（1）目前高天鐵路到發(fā)列車均需要在高橋鎮(zhèn)站進(jìn)行內(nèi)電換掛作業(yè)，高橋鎮(zhèn)站目前只有6道、8道、10道可接發(fā)高天鐵路貨物列車。根據(jù)高天鐵路運(yùn)量預(yù)測，初期高天鐵路列車對(duì)數(shù)為26對(duì)/d，近期30對(duì)/d，遠(yuǎn)期41對(duì)/d，如果維持既有運(yùn)輸組織模式，高天鐵路列車全部在高橋鎮(zhèn)站進(jìn)行內(nèi)電換掛作業(yè)，初、近、遠(yuǎn)期高橋鎮(zhèn)站咽喉道岔組能力利用率分別為50%，53%，62%，到發(fā)線能力利用率分別為60%，69%，95%。由此可見，研究年度高橋鎮(zhèn)站到發(fā)線能力利用率較高。

（2）由既有能力與預(yù)測運(yùn)量適應(yīng)情況分析可以看出，高天鐵路區(qū)間通過能力不能滿足預(yù)測的運(yùn)量需求。高天鐵路既有能力與預(yù)測運(yùn)量適應(yīng)情況如表3所示。

（3）根據(jù)錦州港的規(guī)劃，大宗煤炭、金屬礦石等在三港池分區(qū)車場站進(jìn)行裝卸，天橋站目前為高天鐵路港前編組站，列車到達(dá)天橋站后需由調(diào)機(jī)送至三港池貨物裝卸線，調(diào)車距離長約5 km，調(diào)車途中需經(jīng)過10處平交道口(6處有人看守，4處無人看守)，其中綿陽路平交道口寬度大于20 m，為港內(nèi)主要道路，改建投資巨大，且進(jìn)出港的調(diào)車作業(yè)主要集中在錦州港南側(cè)地區(qū)，鐵路調(diào)車作業(yè)與道路交通干擾大，鐵路運(yùn)輸效率也較低。

（4）研究年度近3 000萬t的金屬礦石、煤炭在三港池分區(qū)車場站裝卸，既有分區(qū)車場站僅有4條煤炭、金屬礦石裝卸線，不足以滿足3 000萬t的貨物裝卸需求。

表2 研究年度高天鐵路各站運(yùn)量預(yù)測 萬tTab.2 Forecast table of annual freight volume of each station of Gaotian Railway

表3 高天鐵路既有能力與預(yù)測運(yùn)量適應(yīng)情況Tab.3 Existing capacity and prediction of traffic volume adaptation table of Gaotian Railway

2 高天鐵路擴(kuò)能改造分析

隨著錦州港運(yùn)量的不斷增加，高天鐵路區(qū)間通過能力及高橋鎮(zhèn)站到發(fā)線能力將逐漸飽和，只有進(jìn)行擴(kuò)能改建才能滿足運(yùn)輸需求。另外，受我國環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)退化等形勢影響，資源能源、生態(tài)環(huán)境約束更為突出，我國《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出積極推進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域電能替代，提高鐵路電氣化率，促進(jìn)交通運(yùn)輸“以電代油”[2-3］；《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》也明確提出優(yōu)化路網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)既有鐵路電氣化改造，發(fā)展重載、快捷等高效專業(yè)化運(yùn)輸，提高電氣化鐵路承擔(dān)運(yùn)輸量比重[4］。高天鐵路進(jìn)行電氣化改造符合國家節(jié)約集約利用資源，優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的要求，不僅有利于發(fā)揮電氣化鐵路速度高、牽引力大、交路長、成本低[5］等比較優(yōu)勢，還有助于推動(dòng)形成綠色高效交通運(yùn)輸發(fā)展方式。

2.1 擴(kuò)能改建方案

基于線路擴(kuò)能、提高運(yùn)輸效率 2 個(gè)基本目標(biāo)[6］，針對(duì)高天鐵路目前存在的問題，結(jié)合錦州港貨物運(yùn)量增長情況，提出高天鐵路擴(kuò)能改造方案。

（1）初期：新建高天鐵路與環(huán)線聯(lián)絡(luò)線、改建高橋鎮(zhèn)站咽喉區(qū)、擴(kuò)建分區(qū)車場站。高天鐵路與環(huán)線新建聯(lián)絡(luò)線長0.875 km，列車可以直接進(jìn)入分區(qū)車場站，減少天橋站與分區(qū)車場站間的調(diào)車作業(yè)，降低與道路交通的干擾。改建高橋鎮(zhèn)沈陽端咽喉區(qū)，將既有4道與牽出線連通，將既有牽出線作為隔開進(jìn)路，使4道具備接高天線到達(dá)列車的條件，改建后4道、6道、8道、10道均可接發(fā)高天鐵路貨物列車，從而提高高橋鎮(zhèn)站到發(fā)線接發(fā)車能力。擴(kuò)建分區(qū)車場站，油罐區(qū)新建油品裝車線2條，有效長485 m。分區(qū)車場站增加到發(fā)線1條，既有分區(qū)車場站內(nèi)油3道和油走線改建為到發(fā)線，有效長均為1 050 m，改建后規(guī)模為到發(fā)線4條(含正線)；煤炭、金屬礦石裝卸線外側(cè)增加貫通式裝卸線2條。通過增建到發(fā)線及貨物裝卸線可增加分區(qū)車場站貨物列車到發(fā)及裝卸能力，滿足列車到發(fā)及貨物裝卸需求。

（2）近期：增二線、電化擴(kuò)能改建、擴(kuò)建分區(qū)車場站。近期隨著高天鐵路運(yùn)量的增加，區(qū)間通過能力達(dá)83%，高橋鎮(zhèn)站到發(fā)線通過能力為69%，需要進(jìn)行增二線、電化擴(kuò)能改建。電化擴(kuò)能改建后可以提高區(qū)間通過能力，減少中間內(nèi)電換掛作業(yè)，提高運(yùn)輸效率并降低運(yùn)營成本。分區(qū)車場站根據(jù)貨物運(yùn)量在初期規(guī)?；A(chǔ)上新增到發(fā)線2條，新增煤炭礦石裝卸線外側(cè)增加貫通式裝卸線2條，盡頭式裝卸線5條，以滿足增加的貨物運(yùn)輸需求。

（3）遠(yuǎn)期：擴(kuò)建分區(qū)車場站與天橋站。遠(yuǎn)期隨著貨物運(yùn)量的進(jìn)一步增加，在分區(qū)車場站西側(cè)預(yù)留曲線車場1座，預(yù)留到發(fā)線4條(含正線)，與分區(qū)車場站形成縱列式布置，預(yù)留裝車線2條，有效長均為1 050 m，預(yù)留裝車倉1座。天橋站預(yù)留到發(fā)線1條。

2.2 能力適應(yīng)性分析

高天鐵路能力適應(yīng)情況如表4所示。從表4可以看出，高天鐵路擴(kuò)能改建后可滿足運(yùn)輸需求。高天鐵路擴(kuò)能改造平面示意圖如圖1所示。

表4 高天鐵路能力適應(yīng)情況Tab.4 Capacity adaptation table of Gaotian Railway

高天鐵路進(jìn)行擴(kuò)能改建后，可以實(shí)現(xiàn)貨物列車“直進(jìn)直出”錦州港分區(qū)車場站，不僅減少了錦州港分區(qū)車場站與天橋站間的調(diào)車作業(yè)，還減少與港內(nèi)道路交通的交叉干擾。另外，列車可以直達(dá)分區(qū)車場站，減少錦州港分區(qū)車場站與天橋站間的調(diào)車作業(yè)，降低鐵路運(yùn)營成本。電力牽引較內(nèi)燃牽引具有牽引力大、起動(dòng)加速快、行車速度高、制動(dòng)性能好等特點(diǎn)，可以在一定程度上提高運(yùn)輸效率，改善運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)鐵路競爭力。

3 結(jié)束語

高天鐵路是錦州港對(duì)外主要鐵路運(yùn)輸通道，在區(qū)域路網(wǎng)與經(jīng)濟(jì)中的作用顯著[7］。隨著錦州港腹地經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高天鐵路具有較大的貨運(yùn)增長潛力。為滿足貨物運(yùn)輸需求、適應(yīng)國家能源政策、降低運(yùn)營成本、改善運(yùn)輸質(zhì)量、強(qiáng)化鐵路在運(yùn)輸市場的競爭力[8］，高天鐵路可以根據(jù)錦州港貨物運(yùn)量增長情況，分期進(jìn)行擴(kuò)能改造。

圖1 高天鐵路擴(kuò)能改造平面示意圖Fig.1 Plane schematic diagram of capacity expansion and renovation of Gaotian Railway