新海铁路专用线设计方案的研究与探讨

新海铁路专用线 设计的研究与探讨 孔 亮：神华包神铁路有限责任公司，助理工程师，内蒙古 鄂尔多斯，01 7000 项程民：神华包神铁路有限责任公司，工程师，内蒙古 鄂尔多斯，01 7000 曾 琼：中铁第四勘察设计院集团有限公司，工程师，湖北 武汉，43006；：5 摘 要：新街矿区铁路专用线的修建将使蒙西 地区的煤运通道连通成网，与区域路网协调统 一 ， 优化运输组织，提高运输效率。以地质、 技术和经济条件等作为新街矿 区铁路专用线线 位方案研究比选的主要依据，对研究年度 内该 线的年度货运量进行预测，据此提 出线路技术 及运输组织方案，对新街矿区西侧方案、 穿新街矿区方案和新街矿 区东侧方案进行 比较，提 出推荐方案。 关键词：铁路选线；铁路专用线；主要技术标 准；方案比选；新街矿区 新 街一海勒斯壕铁路专用线位于内蒙古自治区鄂尔 多斯市伊金霍洛旗和乌审旗境内 ， 东起巴准线 海勒斯壕南站，向西跨越东乌兰木伦河、乌兰木伦河， 经满架庙、活沙兔、根皮庙、赛乌聂盖、桃林至新街矿 一 26一 区西侧设新街西站。该线建成后 ，向南与规划 中的新 街～梅林庙铁路相连，向北与包神线相连 ，向东通过规 划 中的巴准线与大准线和煤运通道朔黄线相连 ，成为神 华集团煤炭外运通路的重要组成部分。该线的吸引区域 涵盖了新街、梅林庙、巴彦高勒、塔然高勒等神华主要 煤炭产地及部分沿线地方煤炭，总煤炭外运量过亿吨， 是神华集团煤炭外运大通道巴准线的集运通道。新街矿 区铁路专用线的修建使蒙西地区的煤运通道连通成网， 运输能力极大提高。研究年度 (2010—2025年 )内，该 线的后方通道巴准线、朔黄铁路联络线将建成通车，大 准线双线扩能改造完成，该线的修建将与区域路网协调 统一，改变蒙西地区目前煤运通道能力小、不能形成网 (二 苎 cH|NEsE RA||＼^ Ys 2011／08 络、交叉运输困难、机动性差等不利局面，进一步完善 蒙西地区的煤炭运输网布局。 1 研究年度货运量预测 1．1 地方运量 新街矿区铁路专用线的地方运量主要是新街矿区发 送的煤炭和部分化工品以及到达的少量其他物资。新街 矿区的煤炭主要经该线通过巴准、大准线外运，部分用 于矿区内规划的煤化工项 目。预测研究年度内该线新街 西站货物发送量分别为4 550万t／年和4 900万t／年 ，其中 煤发送4 500万t／年和4 800万t／年 ，矿区煤化工产品发送 50万t／年和100万t／年 ，主要有甲醇和尿素；到达量为l0 万t／年和20万t／年，主要是矿区所需部分生产生活物资。 1．2 通过运量 1．2．1 蒙西地区煤炭产、运、销分析 研究年度期内，蒙西地区将逐步形成东胜、准格尔 两个亿吨特大型煤炭基地，以及乌海、阿拉善两个千万 吨以上规模特种煤基地。根据蒙西地区煤炭发展规划， 预~．U2020年和2025年蒙西地区煤炭产量将分别达到5．93 "~Lt／年和7．37"l'Lt／年。根据蒙西地区电力、煤化工、冶金 等行业相关发展规划综合分析，2020年和2025年蒙西 地区煤炭需求将达到2．2"[Lt／年和2．8亿t／年。此外，随着 我国与蒙古国经贸往来的日益密切及相关口岸铁路的修 建，进口煤炭将有较大增长。蒙西地区中蒙两国煤炭贸 易主要通过策克及甘其毛道口岸，预计2020年和2025 年进口煤炭约5 500万t和8 000万t。综合分析蒙西地区煤 炭 、电力 、煤化工的行业发展规划，结合国家能源发展 战略，并考虑各种运输方式的选择及分配，预测研究年 度蒙西地区煤炭外运量为4．3 l'fLt／年和5．41"[Lt／年，其中 铁路外运量分别为4．26亿t／年和5．36亿t／年。 1．2．2 通过运量 神华集团规划巴彦高勒、梅林庙煤炭经新街矿区铁 路专用线外运 ，近期1 000万t／年，远期 1 200万t／年 ；包 神铁路沿线神华集团规划塔然高勒、李家壕煤矿经包神 线、新街矿区铁路专用线、巴准线外运，近、远期均为 2 100万t／年；神华集团规划蒙古国煤炭进口经包神线、 新街矿区铁路专用线、巴准线外运，近、远期均为2 000 万t／年；梅林庙井田发送的部分煤转化产品以及所需生 产生活物资，近、远期上行分别为160万t／年 、170万 t／年，下行分别为15万t／年、30万t／年。 1．3 区段货流密度 根据预测的地方运量和通过运量，该线最大区段货 流密度为刘家圪堵一海勒斯壕南段，研究年度近、远期 上行分别为9 660万t／年和10 170万t／年，其中煤炭分别为 9 600万t／年和10 100万t／年，流向主要经巴准、大准线转 朔黄线外运；下行分别为25万t／年和50万t／年，主要是矿 区所需部分生产生活物资。该线为神华集团煤炭运输专 用铁路 ，不考虑办理客运业务。 1．4 远景年输送能力 根据该线的作用和运输需求 ，建议远景年输送能力 为新街西一刘家圪堵段货运量l亿t／年，刘家圪堵一海勒 斯壕南段货运量1．54Lt／年。 2 主要技术标准的选择 2．1 铁路等级 该线是神华集团的煤炭外运通道的重要组成部分， 对完善区域路网结构，保障地区能源输出具有重要意 义。根据运量预测，该线近期 (2020年 )货运量为9 660 万t／年，故铁路等级推荐为I级。 2．2 正线数目 根据运量预测，该线货运量近期9 660万t／年，远期 (2025年 )10 170万t／年，运量为双线水平，故正线数目 推荐为双线。 2．3 限制坡度 限制坡度的选择应根据线路所经地区地形地貌、运 量特征、工程投资，并结合相邻线的主要技术标准等因 素综合比选确定。 该线地处鄂尔多斯高原，地势中部高，两端低 ， 沿线丘陵占绝大多数，植被稀少。线路通过地貌单元主 要有3种：毛乌素沙漠边缘区、丘陵区和河谷区。毛乌 素沙漠边缘区，地势开阔，地形起伏不大，海拔高程一 般1 290～1 320 m，相对高差小于30 1TI；丘陵区，地形 切割明显，地势开阔，地形略有起伏，海拔高程一般 1 340—1 430 m，相对高差5～90 m；河谷阶地区，地形 平坦开阔，地形起伏较小。总的来说，该线所经地区上 行方向较平缓，4％0的坡度即可较好的适应地形条件， 下行方向地势较陡，局部自然坡度较大，在9％。～13％。 间。该线是神华集团煤运通路的重要组成部分，为神华 一 27— 集l才I的新街矿 集运服务。上行为重车方向，下行为空 乍方向．．卒重车方向十分明 ，且长期不变 ，限制坡度 官采朋均衡坡度方案。 该线的后方通路 巴准 、准池 、朔黄线限制坡度均为 4％。／l 2％。(重车方 向／空车方向 )，大准线为4‰／9％。。 结合沿线的地形条件及车流特点 ，本次研究重点探讨 了限制坡度采用4％。／12‰与6‰／I 2％。两个方案。 前一方 案 已能较好地适 应地形 ，且线路顺直 、重点1二程少 ， 投资较后一方案静态投资多17 499万元 ，线路长度增加 2．1 2 km，初期投资虽有所增加 ，但增幅仅 占整个工程 总投资的5．1％。因此 ，该线限制坡度推荐采_}丰j重车方 向4‰ ， 乍方 向12‰ ，形成统一标准的煤炭集运大通 道 2．4 最小曲线半径 陔线是一条以运输煤炭为主的货运铁路，主要开 行煤运重载列4二，对速度目标值不是十分敏感。决 定最小fH{线半径的凶素主要为工程投资与运营维护工作 量。根据 该线运输性质和沿线地形 、1二程情况，本着既 满足运输要求．又节约投资的原则，重点研究了最小曲 线半径600 m~H800 In的lT=程情况。 从 I 程方面分析 ，若采用最小 曲线半径600 m方 案，町较好的适应地形 ，充分利用沿线沟谷进行展线 ， 能够减少部分填挖T程 ；而采用最小曲线半径800 m方 案，根据沿线地形可以减少重点桥隧丁程，但适应地形 条件稍差 ，T程投资比半径600m方案多1 578万元。从 运营方面分析 ，根据重载组合列车动态轨道试验 ，重载 列车在曲线上制动时 ，在横向水平力的增大和水平力的 反复作 F，将使轨道横向变形不断积累，横向稳定破 坏 ，钢轨侧磨加剧。从工程和运营角度考虑，线路采用 600 m的最小曲线半径，可最大限度减少工程投资 ，但小 曲线地段轨道磨耗较大，增加了维修1二作量，并影响运 营；采用800 m的最小曲线半径 ，即可在增加投资比例不 大的情况下，明显改善线路运营条件。因此，推荐该线 最小曲线半径采用800 1YI。 2．5 牵引种类 根据我国铁路牵引动力发展方向，电力机车具有起 动快、设计速度高、运行图周期短、运输能力大、运营 成木低、污染小、节约能源等特点，同时，考虑到该线 为运煤专用铁路，品种单一，运量大，发到集中，且该 一 28一 线相邻线包神、大准、准池线等前后方通路在研究年度 内均为电力机车牵引的铁路。从便于运输组织 ，减少中 间技术作业环节 ，延长机车交路，提高机车使用效率等 因素综合考虑，该线牵引种类推荐采用电力牵引。 2．6 机车类型 该线煤炭主要采用 固定车底循环运行 的方式组织 运输，与前后方通路联系紧密，从有利于实现长交路， 减少技术作业，加速车辆周转，提高设备利用效率等角 度出发 ，宜与通路中其他线路采用相同的机型。相邻东 乌、大准、朔黄线目前基本采用ss 系列电力机车牵引， 拟建的巴准 、准池线也将采用SS 型机车，研究年度内路 网相邻线路规划逐步向HX 系列电力机车过渡。冈此， 从充分利用既有机务设施，便于机车检修维护，实现机 车长交路等角度出发，本次研究机车类型暂按SS 型机车 考虑 ，并建议运营后视通路 中相邻巴准、大准、准池 、 朔黄线机型更新情况逐步向HX 系列机车过渡。 2．7 牵引质量 该线为运煤专线，装车地与卸车地明确，因此，牵 引质量的选择应与周边路网及前后方通路相协调 ，便于 组织煤炭直达运输，减少列车中途增减轴作业 ，提高运 输效率。从该线相邻路网分析，研究年度内包神线因受 限制坡度的影响牵引质量为5 000t，该线的后方通路巴 准、大准、准池线牵引质量为10000t。从与相邻线牵引 质量的协调性考虑，该线牵引质量宜采用10000t，经包 神线及该线运输的5 000 t煤炭列车在海勒斯壕南站组合 成10 000 t列车易于实施 。故本次研究该线货物列车牵引 质量推荐采用10000t，部分5 000t。 2．8 到发线有效长度 到发线有效长度 的选择与机车类型 、牵引质量和 该线实际运营车辆设备状况密切相关。该线后方通路 巴 准 、准池 、大准、朔黄 、大秦铁路均为重载运输线路 ， 采用的车辆以C 。，c。。型为主，万吨列车采用C 。型编组 106辆，到发线有效长度需1 700 m即可满足要求，万吨 列车采用c 型编组100辆，到发线有效长度需l 400 m即 可满足要求。但考虑到该线与巴准、准池、大准线同为 朔黄、大秦铁路集疏运系统的重要组成部分，为与后方 通路的协调统一 ，有效长宜按 1 700 m设置。同时 ，该 线按l 700 m有效长设置，可满足C ，C7o型等车辆组织 l0 000 t列车的要求，可大大增加运输组织的灵活性 ， (=J： I 苎 CH|NEsERA／LWAYs 2811／08 符合 《铁路主要技术政策》第十一条 “运煤专线可开行 10 000 t或20 000 t的重载货物列车 ，部分车站到发线有效 长度分别为1 700m和2 800m”的要求。综合以上分析， 该线到发线有效长度推荐采用1 700 m。 2．9 闭塞类型 该线为双线电气化铁路 ，根据运输需要 ，按 《铁路 技术管理》要求，从便于运输组织、保证列车运行 安全角度出发，该线闭塞类型推荐采用自动闭塞。 3 运输组织 3．1 车站分布 车站分布是以满足年输送能力和研究年度预测运 量需求为基本原则，充分考虑近远结合，以减少废弃工 程，节约T程投资；根据沿线矿区分布情况，尽量于地 形开阔处设站，为煤炭集运创造良好条件；结合沿线地 形、地质、水文条件，同时为提高运输质量，有利于Et 常运输组织指挥及调整，车站分布尽量均衡。为满足该 线远景输送能力要求、保障均衡运输、综合维修 、列 车救援等方面要求，双线站间距离控制在30～50 km为 宜。新街矿区铁路专用线运营长度90．7 kin，共设车站4 处 (含海勒斯壕南站)，近、远期全部开放。其中海勒 斯壕南站为区段站，新街西站为中间站 ，桃林东 、刘家 圪堵站为越行站 ，平均站间距离30．233 km。 车站分布需满足各种技术作业要求 ，新街矿区煤 炭集运要求需设新街西站煤炭集运站。海勒斯壕南站为 万吨列车组合站，承担从包神线和巴图塔站衔接的煤炭 专用线的5 000 t煤炭列车组合作业及回空列车的分解作 业 ，必须满足组合万吨列车作业时间和回空列车分解作 业时间的要求。 3．2 运输组织模式 该线为煤运专线 ，故按货运专线运输组织模式设 计 ，采用固定车底循环运行的方式组织运输。 3．3 列车对数及需要通过能力 车辆暂按采用c 。型敞车 ，平 均静载重80 t，自重 20 t；5 000 t煤炭列车编组50辆、10 000 t煤炭列车编组 100辆；货流波动系数近、远期均为1．05。 根据预测货运量及设计参数，研究年度内该线开行 列车对数：桃林一刘家圪堵区间近期47对／日，其中万吨 列车29对／日；远期58对／日，其中万吨列车40对／日。刘 家圪堵一海勒斯壕南区间近期76对／日，其中万吨列车29 对／Et；远期87对／Et，其中万吨列车40对／El。 该线在研究年度内的设计通过能力为180g~／日，桃林一 刘家圪堵区段近期需要能力87．4对／日，远期1 12．7对／El； 刘家圪堵一海勒斯壕南区段近期需要120．8对／Et，远期 146．1对／El。该线近、远期各区间的设计通过能力均大 于需要通过能力，可以满足运输需求。 4 新街矿区线路方案比选 4．1 方案比选 根据新建新街一海勒斯壕铁路专用线要充分与城市 核心区规划 、水源地保护、文物区保护相衔接 ，考虑沿 线矿产资源分布，线位既靠近矿区分界线，又要减少压 矿，无法绕避则应尽可能减少压覆资源的要求，结合新 街矿区井田规划布置初步方案、梅林庙矿区专用线的引 入及矿区意见 ，就新街矿区线位布置重点研究了新街矿 区西侧方案 、穿新街矿区方案及新街矿区东侧方案3个 线路方案。 一 一 新街矿区西侧方案。 自比较起点桃林东站引 出后，上跨赛红公路，折向西，在白格针三队处折向西 南，进入神华新街矿区区域后下穿新西公路，然后折 向南，在赵家圪堵处折向西南，穿过通格朗村地形低洼 处，在乌兰什巴尔台处折向南 ，后沿神华新街矿区西侧 边界向南前行，于油坊梁处设新街西站 ，出站后沿矿界 一 路前行至图克工业园区西侧至比较终点cK105+000。 本方案线路全长48．00km，桥梁9座6．17 km，单线隧道长 5．62 kin，矿产压覆约10 677万t。 — — 穿新街矿区方案 。自比较起点桃林东站引出 后，上跨赛红公路，折向西，于白格针三队处折向西 南 ，进人神华新街矿区区域后下穿新西公路 ，然后折向 南 ，在赵家圪堵处预留矿区北站 ，折 向东南沿新街矿区 规划井 田分界前行穿图克隧道后于台格庙大队处折 向 西，在吉拉汗图处设新街西站，出站后折向西南 ，经图 克工业园区北侧至比较终点CIIIK109+719=CK105+000。 本方案线路全长52．719 km，桥梁10座3．58 km，双线隧道 1座长l 1．99 km，矿产压覆约15 912万t。 一 一 新街矿区东侧方案。自桃林东站引出后 ，于 白格针一队处折向东南，下穿新西公路沿神华新街矿 区东侧边界向东南穿图克隧道后，于贵勒斯太大队处 一 29—