1初始設(shè)計(jì)方案

1.1概況

陜西省某煤炭開(kāi)采區(qū)，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(hào)為主，年生產(chǎn)能力為800萬(wàn)t；乙煤礦產(chǎn)品煤以長(zhǎng)焰煤41號(hào)和不粘煤31號(hào)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(yùn)，擬新建運(yùn)煤鐵路專(zhuān)用線(xiàn)，在甲、乙煤礦附近分別設(shè)置甲站、乙站，考慮收購(gòu)部分周邊煤礦生產(chǎn)的煤炭，預(yù)測(cè)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(xiàn)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(guó)道、307國(guó)道、陜蒙高速公路、榆靖高速公路等公路，四通八達(dá)，交通便利。

1.2設(shè)計(jì)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(yùn)，因而需要分別設(shè)置甲、乙2條煤礦專(zhuān)用線(xiàn)。甲、乙煤礦專(zhuān)用線(xiàn)初始設(shè)計(jì)方案示意圖如圖1所示。1.2.1甲煤礦專(zhuān)用線(xiàn)設(shè)計(jì)方案及其線(xiàn)路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)輸干線(xiàn)A站北端咽喉引出，向北新設(shè)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(guó)鐵并行約4km，在石邊上村與既有國(guó)鐵的C站(既有改建)連接，線(xiàn)路全長(zhǎng)約8.5km，工程投資約8億元。甲線(xiàn)與既有國(guó)鐵線(xiàn)位基本平行。根據(jù)地方政府意見(jiàn)，該地區(qū)煤炭運(yùn)輸鐵路較多，如果完全平行新建甲線(xiàn)，則會(huì)造成重復(fù)建設(shè)，帶來(lái)資金、運(yùn)輸能力浪費(fèi)。為此，既有國(guó)鐵C站至甲站區(qū)間設(shè)計(jì)為甲線(xiàn)與既有國(guó)鐵共用。甲線(xiàn)屬于企業(yè)自營(yíng)鐵路，與既有國(guó)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(shè)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(yùn)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(shè)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(zhǎng)為1800m；設(shè)100m×6m×0.3m的基本站臺(tái)1座。設(shè)裝車(chē)線(xiàn)1條，設(shè)裝車(chē)筒倉(cāng)1座。另設(shè)接觸網(wǎng)工區(qū)作業(yè)線(xiàn)、機(jī)待線(xiàn)、安全線(xiàn)等，車(chē)站規(guī)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(cè)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(shè)軌道衡1座。煤炭經(jīng)選煤廠(chǎng)洗選后進(jìn)入產(chǎn)品倉(cāng)，采用筒倉(cāng)進(jìn)行裝車(chē)。結(jié)合專(zhuān)用線(xiàn)主要為甲煤礦煤炭外運(yùn)服務(wù)的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中甲線(xiàn)采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]為：鐵路等級(jí)為Ⅱ級(jí)；正線(xiàn)數(shù)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(zhǎng)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(shè)計(jì)方案及其線(xiàn)路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置乙裝車(chē)站，線(xiàn)路全長(zhǎng)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(shè)到發(fā)線(xiàn)3條，有效長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(jié)合專(zhuān)用線(xiàn)主要為乙煤礦煤炭外運(yùn)服務(wù)的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中乙線(xiàn)采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5-7]為：鐵路等級(jí)為Ⅲ級(jí)；正線(xiàn)數(shù)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(zhǎng)為1050m；閉塞類(lèi)型為半自動(dòng)閉塞。

2優(yōu)化思路

初始設(shè)計(jì)方案基本上滿(mǎn)足2個(gè)煤礦的煤炭外運(yùn)需求。煤礦和鐵路產(chǎn)權(quán)歸屬同一家企業(yè)，交接手續(xù)并不復(fù)雜，有利于降低煤炭運(yùn)輸成本，提高煤炭外運(yùn)效率。但是，該方案投資過(guò)高，全長(zhǎng)約20km的線(xiàn)路投資約15億元，單位技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)幾乎是同類(lèi)性質(zhì)鐵路的3倍，在當(dāng)前煤炭市場(chǎng)普遍低迷，煤炭?jī)?nèi)需乏力的情況下，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(yùn)煤支線(xiàn)，線(xiàn)路引入煤炭運(yùn)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(yùn)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(shè)計(jì)B交接站為該工程中規(guī)模最大的車(chē)站，車(chē)站有效長(zhǎng)1800m，主要實(shí)現(xiàn)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(yùn)煤干線(xiàn)北端咽喉區(qū)線(xiàn)路高程控制，線(xiàn)路標(biāo)高無(wú)法快速下降，使車(chē)站填方較高，部分地段達(dá)到10m以上，造成該站土石方填方達(dá)189萬(wàn)m3，而且全部為借土填方，工程投資巨大，占項(xiàng)目總投資的25%，工程設(shè)計(jì)存在較大優(yōu)化空間。經(jīng)調(diào)查研究，該運(yùn)煤干線(xiàn)上游某區(qū)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(jù)項(xiàng)目煤炭外運(yùn)量，折算成萬(wàn)噸列車(chē)數(shù)量為6對(duì)/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(qū)段站擴(kuò)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(duì)C站作適當(dāng)改造即可。因此，B交接站的2項(xiàng)主要功能均移至其他車(chē)站完成，該站可以取消，僅設(shè)置線(xiàn)路所即可。車(chē)站規(guī)模由初始設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)C站C站承擔(dān)了B交接站轉(zhuǎn)移的交接作業(yè)，需要在原方案上增設(shè)交接場(chǎng)，增設(shè)1條股道，車(chē)站規(guī)模增大，工程投資有所增加。站北咽喉下行疏解線(xiàn)初始設(shè)計(jì)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(shì)必切割運(yùn)煤干線(xiàn)上行正線(xiàn)，輕則影響運(yùn)輸能力，重則帶來(lái)極大的安全隱患。目前，國(guó)內(nèi)煤礦鐵路設(shè)計(jì)在面對(duì)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(jù)上述思路，增設(shè)A站北咽喉下行疏解線(xiàn)。

3優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化后設(shè)計(jì)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(diào)整，與原方案走向大致相同。在原B交接站處設(shè)B線(xiàn)路所，在C站增設(shè)交接場(chǎng)，將交接作業(yè)移至C站進(jìn)行。同步建設(shè)A站北咽喉區(qū)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(yùn)煤干線(xiàn)，在B線(xiàn)路所與甲線(xiàn)連接，疏解線(xiàn)長(zhǎng)度約2.6km。優(yōu)化后的甲線(xiàn)全長(zhǎng)約8.6km，與初始設(shè)計(jì)方案相比，增加A站下行疏解線(xiàn)，擴(kuò)大C站規(guī)模，工程總投資降低約1000萬(wàn)元。乙線(xiàn)與初始設(shè)計(jì)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(diào)整，線(xiàn)路全長(zhǎng)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(shè)計(jì)方案如圖2所示。線(xiàn)路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與初始設(shè)計(jì)方案基本一致，僅對(duì)甲線(xiàn)困難條件下最小曲線(xiàn)半徑作了適當(dāng)調(diào)整，由500m下降為400m，其他沒(méi)有產(chǎn)生較大變化。

3.2結(jié)論與建議

甲、乙煤礦鐵路專(zhuān)用線(xiàn)設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化，始終按照“緊密切合項(xiàng)目定位，力求設(shè)計(jì)方案最優(yōu)、工程投資最省”的指導(dǎo)方針進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(diào)區(qū)域內(nèi)運(yùn)輸能力配置，確保專(zhuān)用線(xiàn)引入后既有煤炭運(yùn)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(shè)計(jì)，最終方案較初始方案已經(jīng)有較大改善，但不可否認(rèn)的是，該項(xiàng)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(zhǎng)大鐵路建設(shè)工程，其線(xiàn)路里程短、車(chē)站規(guī)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(tǒng)的每正線(xiàn)公里投資評(píng)估其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)必然偏大；其次，該工程所處地區(qū)地形條件較為惡劣，沿線(xiàn)溝壑縱橫、河谷交錯(cuò)，導(dǎo)致項(xiàng)目路基、橋隧工程量較大，全線(xiàn)橋隧比達(dá)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(xiàn)橋隧相連的情況，歷經(jīng)多次平縱斷面調(diào)整，投資依然居高不下。因此，建議未來(lái)對(duì)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(yùn)輸，視市場(chǎng)發(fā)展情況再?zèng)Q策該段鐵路專(zhuān)用線(xiàn)的動(dòng)工時(shí)機(jī)。

4結(jié)束語(yǔ)

目前，煤炭市場(chǎng)進(jìn)入嚴(yán)冬期，煤炭企業(yè)必須通過(guò)控制成本增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)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(qū)配套運(yùn)煤鐵路的設(shè)計(jì)應(yīng)保持相同步調(diào)，以實(shí)事求是和對(duì)企業(yè)負(fù)責(zé)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(biāo)準(zhǔn)，不斷優(yōu)化線(xiàn)路設(shè)計(jì)方案，盡量降低項(xiàng)目前期投資，盡量實(shí)施分期建設(shè)，根據(jù)煤炭市場(chǎng)的發(fā)展適時(shí)進(jìn)行擴(kuò)能改造。對(duì)于不必要的工程內(nèi)容，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后應(yīng)予以舍棄，盡量避免由于工程內(nèi)容冗余、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高所帶來(lái)的企業(yè)投資浪費(fèi)，盡量避免建成后由于缺少運(yùn)量而造成鐵路運(yùn)輸設(shè)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(zé)任公司