1初始設計方案

1.1概況

陜西省某煤炭開采區(qū)，擁有甲、乙2個開采煤礦。其中，甲煤礦產(chǎn)品煤以不粘煤31號為主，年生產(chǎn)能力為800萬t；乙煤礦產(chǎn)品煤以長焰煤41號和不粘煤31號為主，年生產(chǎn)能力為300萬t。為了方便甲、乙煤礦煤炭外運，擬新建運煤鐵路專用線，在甲、乙煤礦附近分別設置甲站、乙站，考慮收購部分周邊煤礦生產(chǎn)的煤炭，預測甲站和乙站年裝車量分別為1000萬t、500萬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國道、307國道、陜蒙高速公路、榆靖高速公路等公路，四通八達，交通便利。

1.2設計方案

受地形條件限制，甲、乙2個煤礦無法通過1條鐵路進行煤炭外運，因而需要分別設置甲、乙2條煤礦專用線。甲、乙煤礦專用線初始設計方案示意圖如圖1所示。1.2.1甲煤礦專用線設計方案及其線路技術標準甲煤礦專用線(以下簡稱甲線)由接軌的某煤炭運輸干線A站北端咽喉引出，向北新設B交接站，跨過中石拉溝、上石拉溝，沿犢牛川東岸向北，與既有國鐵并行約4km，在石邊上村與既有國鐵的C站(既有改建)連接，線路全長約8.5km，工程投資約8億元。甲線與既有國鐵線位基本平行。根據(jù)地方政府意見，該地區(qū)煤炭運輸鐵路較多，如果完全平行新建甲線，則會造成重復建設，帶來資金、運輸能力浪費。為此，既有國鐵C站至甲站區(qū)間設計為甲線與既有國鐵共用。甲線屬于企業(yè)自營鐵路，與既有國鐵性質不同，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，設置B交接站進行交接作業(yè)；同時，甲線后方通道煤炭運輸干線鐵路的列車牽引質量為10000t，而甲線的列車牽引質量為5000t，列車在該站需要進行組合分解作業(yè)，2列5000t列車組合成1列10000t列車，發(fā)往港口方向。B交接站設萬噸列車組合線2條、分解線2條(含1條正線)，組合、分解線有效長為1800m；設100m×6m×0.3m的基本站臺1座。設裝車線1條，設裝車筒倉1座。另設接觸網(wǎng)工區(qū)作業(yè)線、機待線、安全線等，車站規(guī)模較大。甲站為甲線終點站，也是煤炭裝車站。甲線由甲站北咽喉西側接軌引入，新建裝車線1條，引入甲煤礦工業(yè)廣場，裝車線平直地段設軌道衡1座。煤炭經(jīng)選煤廠洗選后進入產(chǎn)品倉，采用筒倉進行裝車。結合專用線主要為甲煤礦煤炭外運服務的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中甲線采用的主要技術標準[5-7]為：鐵路等級為Ⅱ級；正線數(shù)目為單線；最小曲線半徑一般條件下800m，困難條件下600m，特別困難條件下500m；限制坡度為重車6‰、輕車13‰；牽引種類為電力牽引；牽引質量為5000t；到發(fā)線有效長為1050m；閉塞類型為半自動閉塞。1.2.2乙煤礦專用線設計方案及其線路技術標準乙煤礦專用線(以下簡稱乙線)從甲線B交接站引出，沿小板兔川往東，引入乙煤礦工業(yè)廣場，設置乙裝車站，線路全長約11km，工程投資約7億元。乙站為盡頭式車站，采用牽出線裝車作業(yè)方式，車站設到發(fā)線3條，有效長1050m，裝車線1條，滿足5000t列車整列裝車。甲、乙煤礦專用線初始設計方案示意圖如圖1所示，2條鐵路專用線大體上呈“Y”形走向。結合專用線主要為乙煤礦煤炭外運服務的功能定位，參考周邊路網(wǎng)現(xiàn)狀[4]，該方案中乙線采用的主要技術標準[5-7]為：鐵路等級為Ⅲ級；正線數(shù)目為單線；最小曲線半徑一般條件下600m，困難條件下500m；限制坡度為重車6‰、輕車13‰；牽引種類為電力牽引；牽引質量為5000t；到發(fā)線有效長為1050m；閉塞類型為半自動閉塞。

2優(yōu)化思路

初始設計方案基本上滿足2個煤礦的煤炭外運需求。煤礦和鐵路產(chǎn)權歸屬同一家企業(yè)，交接手續(xù)并不復雜，有利于降低煤炭運輸成本，提高煤炭外運效率。但是，該方案投資過高，全長約20km的線路投資約15億元，單位技術經(jīng)濟指標幾乎是同類性質鐵路的3倍，在當前煤炭市場普遍低迷，煤炭內(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、乙煤礦專用線屬于運煤支線，線路引入煤炭運輸干線鐵路后會切割鐵路正線，影響干線鐵路的運輸作業(yè)安全。為此，經(jīng)過分析研究，提出以下優(yōu)化思路。交接站設計B交接站為該工程中規(guī)模最大的車站，車站有效長1800m，主要實現(xiàn)交接作業(yè)和組合分解作業(yè)。該站地處低洼地段，受既有運煤干線北端咽喉區(qū)線路高程控制，線路標高無法快速下降，使車站填方較高，部分地段達到10m以上，造成該站土石方填方達189萬m3，而且全部為借土填方，工程投資巨大，占項目總投資的25%，工程設計存在較大優(yōu)化空間。經(jīng)調(diào)查研究，該運煤干線上游某區(qū)段站萬噸改造已經(jīng)完成，部分5000t列車可以在該站進行組合后不停車通過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)項目煤炭外運量，折算成萬噸列車數(shù)量為6對/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)段站擴能改造后釋放的能力空間；同時，交接作業(yè)可以移至C站進行，對C站作適當改造即可。因此，B交接站的2項主要功能均移至其他車站完成，該站可以取消，僅設置線路所即可。車站規(guī)模由初始設計方案中的2條萬噸列車組合線和2條萬噸列車分解線縮減為4組道岔、2條安全線，大幅降低工程投資。重新設計C站C站承擔了B交接站轉移的交接作業(yè)，需要在原方案上增設交接場，增設1條股道，車站規(guī)模增大，工程投資有所增加。站北咽喉下行疏解線初始設計方案中，甲線由A站北咽喉簡單引入，上下行共用同一條線位。在這種情況下，下行方向回空列車由A站發(fā)往甲站方向勢必切割運煤干線上行正線，輕則影響運輸能力，重則帶來極大的安全隱患。目前，國內(nèi)煤礦鐵路設計在面對此類問題時，大量采用立交疏解方案，思路較為成熟，即將影響正線行車安全的支線作上跨或下穿正線處理，2線由平面交叉改為立體交叉，互不影響，以確保行車安全。根據(jù)上述思路，增設A站北咽喉下行疏解線。

3優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化后設計方案

經(jīng)優(yōu)化后，甲線線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B線路所，在C站增設交接場，將交接作業(yè)移至C站進行。同步建設A站北咽喉區(qū)下行疏解線，疏解線從A站北端咽喉下行場引出跨過運煤干線，在B線路所與甲線連接，疏解線長度約2.6km。優(yōu)化后的甲線全長約8.6km，與初始設計方案相比，增加A站下行疏解線，擴大C站規(guī)模，工程總投資降低約1000萬元。乙線與初始設計方案相比變化不大，僅由于與甲線接軌點的改變而發(fā)生部分線路縱斷面調(diào)整，線路全長約11.4km，工程投資下降約1000萬元。2個煤礦專用線總投資降低約2000萬元。優(yōu)化后的甲、乙煤礦專用線設計方案如圖2所示。線路主要技術標準與初始設計方案基本一致，僅對甲線困難條件下最小曲線半徑作了適當調(diào)整，由500m下降為400m，其他沒有產(chǎn)生較大變化。

3.2結論與建議

甲、乙煤礦鐵路專用線設計方案經(jīng)過多次優(yōu)化，始終按照“緊密切合項目定位，力求設計方案最優(yōu)、工程投資最省”的指導方針進行設計，雖然最終方案的工程投資僅降低約2000萬元，但工程卻得到極大地優(yōu)化，進一步協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)運輸能力配置，確保專用線引入后既有煤炭運輸干線行車安全，優(yōu)化研究的成果具有積極意義。雖然經(jīng)過優(yōu)化設計，最終方案較初始方案已經(jīng)有較大改善，但不可否認的是，該項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大鐵路建設工程，其線路里程短、車站規(guī)模大，站線鋪軌約17km，與正線鋪軌22km相差不大，因而以傳統(tǒng)的每正線公里投資評估其技術經(jīng)濟指標必然偏大；其次，該工程所處地區(qū)地形條件較為惡劣，沿線溝壑縱橫、河谷交錯，導致項目路基、橋隧工程量較大，全線橋隧比達到50%。尤其是乙線，線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，建議未來對乙線線位做進一步優(yōu)化，探尋更優(yōu)線位的可能性，必要時可以考慮在煤礦投產(chǎn)前期采用公路或皮帶運輸，視市場發(fā)展情況再決策該段鐵路專用線的動工時機。

4結束語

目前，煤炭市場進入嚴冬期，煤炭企業(yè)必須通過控制成本增加企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(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)配套運煤鐵路的設計應保持相同步調(diào)，以實事求是和對企業(yè)負責任的態(tài)度，選用最適合煤礦產(chǎn)能和銷售量的技術標準，不斷優(yōu)化線路設計方案，盡量降低項目前期投資，盡量實施分期建設，根據(jù)煤炭市場的發(fā)展適時進行擴能改造。對于不必要的工程內(nèi)容，經(jīng)技術經(jīng)濟論證后應予以舍棄，盡量避免由于工程內(nèi)容冗余、技術標準過高所帶來的企業(yè)投資浪費，盡量避免建成后由于缺少運量而造成鐵路運輸設備閑置的不合理情況發(fā)生。

作者：王煒 單位：神華科學技術研究院有限責任公司