露天礦區(qū)鐵路專(zhuān)用線(xiàn)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)輸組織模式研究

趙睿澤

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102627）

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于四川省南充市境內(nèi)，主要服務(wù)于南充市興源石材有限公司，承擔(dān)興業(yè)礦區(qū)和豐源礦區(qū)礦石及荒料的運(yùn)輸業(yè)務(wù)。線(xiàn)路自規(guī)劃石料產(chǎn)業(yè)園南端引出后向東走行，經(jīng)興業(yè)礦區(qū)設(shè)站后繼續(xù)向東至豐源礦區(qū)前設(shè)豐源站，新建線(xiàn)路長(zhǎng)度14.137 km，橋梁長(zhǎng)度0.724 km，橋梁比例5.12%。

2 設(shè)計(jì)鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 限制坡度的選擇

本項(xiàng)目地處山區(qū)，沿線(xiàn)所經(jīng)地形起伏較大，線(xiàn)路起終點(diǎn)地面高程分別為370 m、650 m，航空距離9.82 km，相對(duì)高差280 m，自然縱坡陡峭?？紤]本項(xiàng)目為服務(wù)于礦區(qū)運(yùn)輸?shù)膶?zhuān)用鐵路，可采用較大限制坡度用以降低工程投資，減少礦區(qū)企業(yè)出資壓力。

根據(jù)國(guó)內(nèi)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路專(zhuān)用線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》（TB 10638-2019）規(guī)定：內(nèi)燃鐵路限制坡度不得大于25‰，電力鐵路不得大于30‰。但考慮本線(xiàn)僅為礦區(qū)運(yùn)輸服務(wù)，研究年度不與國(guó)鐵線(xiàn)路接軌并辦理過(guò)軌運(yùn)輸，故亦可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《冶金露天礦準(zhǔn)軌鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50512-2009）中規(guī)定：內(nèi)燃鐵路限制坡度不應(yīng)大于30‰，電力鐵路限制坡度不應(yīng)大于40‰。

不同的限制坡度方案直接影響了線(xiàn)路走向及建設(shè)規(guī)模，也決定項(xiàng)目工程投資及運(yùn)能規(guī)模。本次研究結(jié)合上述規(guī)范要求，結(jié)合沿線(xiàn)地形條件，提出對(duì)25‰、30‰、40‰三個(gè)限坡方案進(jìn)行詳細(xì)比選分析。

2.2 對(duì)線(xiàn)路走向的影響

石料產(chǎn)業(yè)園至興業(yè)礦區(qū)與興業(yè)礦區(qū)至豐源礦區(qū)段均位于木華江北岸，地形起伏較大，地勢(shì)呈現(xiàn)東北高、西南低的趨勢(shì)。不同鐵路限制坡度對(duì)線(xiàn)路長(zhǎng)度有一定影響，對(duì)鐵路整體走向影響較小。

2.3 對(duì)建設(shè)規(guī)模的影響

限制坡度的不同直接影響線(xiàn)路牽引質(zhì)量及運(yùn)能規(guī)模，在礦區(qū)運(yùn)量需求確定的前提下，直接影響了線(xiàn)路的正線(xiàn)數(shù)目，即線(xiàn)路的建設(shè)規(guī)模。

根據(jù)建設(shè)單位對(duì)礦區(qū)開(kāi)采能力的預(yù)估，本專(zhuān)用線(xiàn)豐源至興業(yè)段貨流密度近、遠(yuǎn)期分別為500萬(wàn)噸、1 000萬(wàn)噸；興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園近、遠(yuǎn)期貨流密度分別為1 500萬(wàn)噸、3 000萬(wàn)噸。根據(jù)國(guó)內(nèi)目前主型大功率內(nèi)燃、電力機(jī)車(chē)最大限坡?tīng)恳爸苿?dòng)對(duì)應(yīng)牽引質(zhì)量情況，計(jì)算各坡度方案下線(xiàn)路運(yùn)能適應(yīng)情況見(jiàn)下表1。

表1 各坡度方案運(yùn)能適應(yīng)情況表 單位：對(duì)/日、萬(wàn)噸/年

由上表可以看出，采用25‰坡度電力牽引方案研究年度單線(xiàn)規(guī)模即可滿(mǎn)足運(yùn)能需求；內(nèi)燃方案遠(yuǎn)期興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間能力不足。30‰限坡方案內(nèi)燃、電力牽引格局下近期單線(xiàn)能力均可滿(mǎn)足運(yùn)輸要求，遠(yuǎn)期興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間均不足。40‰限坡方案電力牽引格局近期單線(xiàn)規(guī)模即可滿(mǎn)足運(yùn)輸要求，遠(yuǎn)期興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間能力不足。

由于本項(xiàng)目區(qū)間長(zhǎng)度較短且坡度較大，無(wú)增設(shè)車(chē)站擴(kuò)能條件，故針對(duì)各方案能力不足情況主要考慮兩種擴(kuò)能方案：①增加補(bǔ)機(jī)，雙機(jī)牽引提高列車(chē)牽引質(zhì)量，延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度方式擴(kuò)能；②區(qū)間增建二線(xiàn)方式擴(kuò)能。從節(jié)省工程投資角度分析，增加補(bǔ)機(jī)提升列車(chē)單列輸能方式優(yōu)勢(shì)明顯。經(jīng)計(jì)算25‰方案遠(yuǎn)期雙機(jī)牽引提升牽引質(zhì)量后單線(xiàn)能力均可滿(mǎn)足運(yùn)能需求；30‰方案電力牽引格局下近期單線(xiàn)能力可以滿(mǎn)足運(yùn)輸要求，遠(yuǎn)期雙機(jī)牽引提升牽引質(zhì)量后興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間輸送能力仍不足，需增建二線(xiàn)；40‰方案遠(yuǎn)期能力仍不足，考慮再次增加補(bǔ)機(jī)三機(jī)牽引方案受長(zhǎng)大坡段制動(dòng)影響存在運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，且目前國(guó)內(nèi)無(wú)相關(guān)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，故40‰方案遠(yuǎn)期興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間宜采用增建二線(xiàn)擴(kuò)能。

2.4 各方案工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

本次限坡方案研究針對(duì)近期單線(xiàn)規(guī)模進(jìn)行工程投資及運(yùn)營(yíng)投入差異分析，詳見(jiàn)表2。

表2 限坡方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

可以看出，從工程經(jīng)濟(jì)效益角度分析，各方案靜態(tài)投資總體差異相對(duì)較小。30‰方案較40‰方案靜態(tài)投資僅增加600萬(wàn)元，但運(yùn)營(yíng)條件有較大改善；較25‰方案投資節(jié)省約4400萬(wàn)元，占比達(dá)10.1%。運(yùn)營(yíng)投入25‰方案較30‰方案節(jié)省有限，30‰方案較40‰方案優(yōu)勢(shì)較為明顯。

2.5 研究小結(jié)

結(jié)合以上分析，本次研究從各坡度方案對(duì)沿線(xiàn)地形的適應(yīng)情況，對(duì)礦區(qū)運(yùn)量需求的適應(yīng)性、國(guó)家能源政策和鐵路主要技術(shù)政策以及建設(shè)運(yùn)營(yíng)投資差異等綜合考慮，本線(xiàn)限制坡度宜采用30‰限坡、電力牽引方案。

3 鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的比選

3.1.1 限制坡度

結(jié)合前述建設(shè)方案研究結(jié)論，本線(xiàn)限制坡度推薦采用30‰方案。

3.1.2 正線(xiàn)數(shù)目

結(jié)合前述建設(shè)方案研究?jī)?nèi)容，30‰限坡方案條件下，近期單線(xiàn)單機(jī)牽引即可滿(mǎn)足運(yùn)輸需求，遠(yuǎn)期通過(guò)延長(zhǎng)到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度，增加補(bǔ)機(jī)提升列車(chē)單列輸能方式單線(xiàn)可以滿(mǎn)足運(yùn)輸需求。即本次研究正線(xiàn)數(shù)目推薦為單線(xiàn)。

3.1.3 最小曲線(xiàn)半徑

線(xiàn)路最小曲線(xiàn)半徑200 m。

3.1.4 牽引種類(lèi)、機(jī)車(chē)類(lèi)型及牽引質(zhì)量

本線(xiàn)研究年度不與國(guó)鐵路網(wǎng)接軌，主要服務(wù)南充市興源石材有限公司，是為礦區(qū)大宗礦石運(yùn)輸服務(wù)的專(zhuān)用鐵路。結(jié)合前述建設(shè)方案坡度研究?jī)?nèi)容，從國(guó)家能源政策和鐵路主要技術(shù)政策綜合分析，本次研究牽引種類(lèi)按電力牽引。

根據(jù)限制坡度研究結(jié)論，HXD系列電力機(jī)車(chē)牽引2 800 t能夠較好地適應(yīng)30‰的坡度和本項(xiàng)目的預(yù)測(cè)運(yùn)量，因此，本專(zhuān)用線(xiàn)機(jī)車(chē)類(lèi)型采用HXD系列，近期單機(jī)牽引2 800 t、遠(yuǎn)期雙機(jī)牽引3 900 t。

3.1.5 到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度

本專(zhuān)用線(xiàn)近期牽引質(zhì)量推薦采用2 800 t，到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度采用450 m與之相匹配，預(yù)留遠(yuǎn)期650 m條件。

3.1.6 閉塞類(lèi)型

本線(xiàn)為單線(xiàn)鐵路，采用半自動(dòng)閉塞能夠確保行車(chē)安全，并滿(mǎn)足運(yùn)輸能力的要求，閉塞類(lèi)型推薦為半自動(dòng)閉塞。

4 鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的推薦意見(jiàn)

（1）正線(xiàn)數(shù)目：?jiǎn)尉€(xiàn)。

（2）限制坡度：30%。

（3）最小曲線(xiàn)半徑：200 m。

（4）牽引種類(lèi)：電力。

（5）機(jī)車(chē)類(lèi)型：HXD系列。

（6）牽引質(zhì)量：近期2 800 t，遠(yuǎn)期3 900 t。

（7）到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度：450 m，預(yù)留650 m條件。

（8）閉塞類(lèi)型：半自動(dòng)閉塞。

5 運(yùn)輸組織

5.1 車(chē)站分布

本項(xiàng)目線(xiàn)路全長(zhǎng)14.137 km，新建車(chē)站3座。研究年度車(chē)站性質(zhì)及開(kāi)關(guān)站情況見(jiàn)表3。

表3 車(chē)站性質(zhì)及開(kāi)關(guān)站表

5.2 運(yùn)輸組織模式及運(yùn)營(yíng)管理方式

（1）本線(xiàn)為單線(xiàn)鐵路，研究年度僅開(kāi)行貨運(yùn)列車(chē)，按貨運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)組織運(yùn)輸。

（2）運(yùn)營(yíng)管理方式。運(yùn)營(yíng)管理方式的選擇對(duì)項(xiàng)目資產(chǎn)管理、運(yùn)輸組織方案、運(yùn)輸成本、運(yùn)輸效率等各個(gè)方面都有直接的影響，最終影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。本線(xiàn)由南充市興源石材有限公司出資建設(shè)，為充分利用既有資源、減少運(yùn)營(yíng)投資、降低企業(yè)運(yùn)輸成本，本次研究建議本線(xiàn)建成后由南充市興源石材有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)輸生產(chǎn)管理。

6 研究年度貨物列車(chē)開(kāi)行方案及貨車(chē)對(duì)數(shù)

6.1 研究年度貨物列車(chē)開(kāi)行方案

研究年度貨物列車(chē)開(kāi)行方案見(jiàn)表4。

表4 貨物列車(chē)開(kāi)行方案 單位：列/日

6.2 研究年度貨物列車(chē)對(duì)數(shù)

研究年度本線(xiàn)開(kāi)行貨物列車(chē)對(duì)數(shù)見(jiàn)表5。

表5 貨物列車(chē)對(duì)數(shù)表 單位：對(duì)/日

7 設(shè)計(jì)能力與貨運(yùn)需求適應(yīng)性分析

7.1 通過(guò)能力適應(yīng)性分析

研究年度本線(xiàn)設(shè)計(jì)通過(guò)能力見(jiàn)表6。

表6 設(shè)計(jì)通過(guò)能力表 單位：對(duì)/日

從上表可以看出，本線(xiàn)設(shè)計(jì)通過(guò)能力能夠滿(mǎn)足研究年度的運(yùn)輸需求。

7.2 輸送能力適應(yīng)性分析

貨物列車(chē)按HXD系列近期單機(jī)牽引2 800 t、遠(yuǎn)期雙機(jī)牽引3 900 t計(jì)算，設(shè)計(jì)輸送能力與研究年度貨運(yùn)需求的適應(yīng)情況見(jiàn)表7。

表7 輸送能力與預(yù)測(cè)貨運(yùn)需求適應(yīng)情況表 單位：萬(wàn)噸/年

從上表可以看出，遠(yuǎn)期雙機(jī)牽引提升牽引質(zhì)量后興業(yè)至石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)間輸送能力仍不足，需增建二線(xiàn)。

8 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本專(zhuān)用線(xiàn)的鐵路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、貨物列車(chē)開(kāi)行方案、設(shè)計(jì)通過(guò)能力、設(shè)計(jì)輸送能力與本項(xiàng)目貨運(yùn)需求的適應(yīng)性分析等方面進(jìn)行研究，確定合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)輸組織模式，為露天石料產(chǎn)業(yè)園提供了一種成本低、運(yùn)量大、穩(wěn)定可靠的運(yùn)輸方式，對(duì)促進(jìn)鐵路物流發(fā)展，降低企業(yè)運(yùn)輸成本，促進(jìn)石料產(chǎn)業(yè)園區(qū)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義和作用。