重載鐵路車站設(shè)計有關(guān)問題的探討

崔永明

(鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司線站處,天津 300142)

1 概述

從1988年大秦線一期工程建成至今,我國重載鐵路已經(jīng)走過了20多年的歷史,目前我國干線重載鐵路有4條,其中大秦線和朔黃線為既有運營鐵路,山西中南部通道和張?zhí)凭€為在建鐵路。由于重載鐵路以煤運為主,具有軸重大、列車長、直通多、客運少等特點,所以,在車站設(shè)計上,其側(cè)重點和普通客貨混運鐵路及客運專線有較大不同,以下從幾個方面對車站設(shè)計進行分析和探討。

2 站位

除站點布置需滿足運輸能力要求外,對于每個具體的車站,需要注意如下問題。

(1)集運站：應(yīng)調(diào)查沿線煤礦資源分布及開采情況,收集有關(guān)煤礦規(guī)劃和既有交通道路資料。站位和運煤道路高程不宜相差太多,保證周圍煤炭運輸汽車能夠便捷地進入集運場地。周邊企業(yè)有專用線接軌要求時,應(yīng)能滿足鐵路運輸“直進直出”的要求。

(2)港口卸車站：處于鐵路盡端的港口卸車站與堆場、煤棧橋及翻車機等設(shè)施密切相關(guān),所以在選擇卸車站位置時,應(yīng)充分征求港方對鐵路建設(shè)的意見,以滿足港口規(guī)劃為前提。

(3)組合分解站：如設(shè)置在干線上,為充分發(fā)揮干線的通過能力,宜選擇接軌點作為組合分解站。如設(shè)于支線上,為盡量減少車站改造的數(shù)量,降低工程投資,一般選擇靠近接軌點的車站作為組合分解站。

(4)一般中間站：對于沒有客運要求的車站,應(yīng)考慮煤運列車的污染和噪聲對周圍環(huán)境的影響,站位和居民點之間的距離不宜太近；有客運需求時,結(jié)合地方要求和工程情況選定。

3 站坪坡度

辦理技術(shù)作業(yè)的車站,為滿足摘掛機車、組合分解等作業(yè),防止在作業(yè)期間列車溜逸,站坪坡度不應(yīng)大于1‰。

《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定“特殊困難條件下,有充分技術(shù)經(jīng)濟依據(jù)時,會讓站、越行站可設(shè)在不大于6‰的坡道上,但不應(yīng)連續(xù)設(shè)置”。該條主要考慮預(yù)留發(fā)展,為遠(yuǎn)期調(diào)車作業(yè)留有余地,如車站近、遠(yuǎn)期均無調(diào)車作業(yè),遠(yuǎn)期沒有發(fā)展,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較,報鐵道部主管部門審批后,也可連續(xù)設(shè)置,但不應(yīng)超過2個。

對于到發(fā)線延長進行改造的車站,當(dāng)車站咽喉外坡度不滿足站坪坡度要求時,考慮正線停車及接觸網(wǎng)架設(shè)方便,應(yīng)盡量將正線坡度軟化；如施工“天窗”時間短,正線改造困難,也可保留既有正線坡度,既有到發(fā)線有效長范圍以外采用區(qū)間坡度與正線相接。采用此種改造方案的缺點是正線難以停車,部分地段到發(fā)線與正線高差較大,車站范圍接觸網(wǎng)不能采用軟橫跨,正線及到發(fā)線需要單獨架桿。對于進站端制動距離內(nèi)坡度超過6‰,到發(fā)線出站端需要設(shè)置安全線的車站,由于站內(nèi)正線延續(xù)進路為區(qū)間正線,只有當(dāng)通過列車出清最外方道岔時,站內(nèi)正線才能辦理第二列通過列車作業(yè),所以如過多的延長到發(fā)線,將增加車站長度,降低通過能力。因此,對于設(shè)置安全線、正線坡度不能滿足站坪要求的車站,改建時應(yīng)盡量軟化正線坡度,以縮短車站長度。

4 到發(fā)線數(shù)量

車站到發(fā)線數(shù)量除滿足車站基本的作業(yè)要求外,還應(yīng)滿足停電維修時停車的需要。雖然在車站設(shè)置時考慮了“V”停反向運行,但現(xiàn)狀維修均采用垂直“天窗”,因而,當(dāng)停電維修時,整條線路的到發(fā)線數(shù)量應(yīng)能保證區(qū)間運行的列車在站停車。

5 預(yù)留線路

為滿足專用線接入及遠(yuǎn)期發(fā)展需要,在一些車站設(shè)置了預(yù)留線路。如車站地形平坦,則近期工程實施后對遠(yuǎn)期工程影響較??；如車站處于地形復(fù)雜、高填深挖地區(qū),在實施近期工程的同時,還必須重點關(guān)注橋梁、擋墻等預(yù)留工程,否則,將造成很大的工程浪費,甚至遠(yuǎn)期工程無法實現(xiàn)。一般建設(shè)初期預(yù)留線路的投資沒有出處,但隨著鐵路建設(shè)的進行,投資方會逐步得到落實,設(shè)計中應(yīng)將投資界面劃分清楚,單獨劃分投資段落,以保證鐵路配套建設(shè)的順利進行。

6 組合分解線

當(dāng)重載鐵路銜接多條既有鐵路時,由于既有線牽引質(zhì)量和重載干線不一致,需要進行組合分解作業(yè),一般采取“2條重車線夾1條機走線”或“2條空車線夾1條機走線”的布置形式,中間根據(jù)需要設(shè)置不同組數(shù)的腰岔,腰岔之間、腰岔與咽喉道岔之間的有效長度與支線鐵路相同,中間機走線的作用除滿足機車走行之外,還起到后續(xù)列車停站延續(xù)進路的作用。當(dāng)組合分解列車數(shù)量不多時,也可取消中間的機走線,在兩條到發(fā)線之間布置腰岔渡線,其中1條到發(fā)線兼機走線使用。

7 車站兩端正線間渡線

道岔是正線軌道的薄弱環(huán)節(jié),盡量減少正線道岔,不但可增強運輸?shù)陌踩?也可減少工程投資,降低運營成本。我國較早電氣化鐵路均在車站兩端咽喉設(shè)置了“八”字渡線,主要是考慮“V”形“天窗”的作業(yè)需要,但現(xiàn)場運營實踐中,常規(guī)的維修均采用“矩形天窗”模式,因而兩端的“八”字渡線使用效率很低,現(xiàn)場一些運營單位為減少工務(wù)維修工作量,對平時基本不用的道岔渡線予以拆除,每端咽喉只保留一條單渡線。另外,如兩端均設(shè)置“八”字渡線,勢必增加站坪長度,進而加大土建工程量,提高建設(shè)成本,因此,一般中間站,車站兩端宜設(shè)置單渡線,以滿足特殊情況下列車逆向行車的需要；對于設(shè)置貨場的中間站,為方便調(diào)車作業(yè),貨場端咽喉設(shè)置“八”字渡線。

8 道岔

由于列車長度增加,萬噸列車從車站到發(fā)線發(fā)車至列車尾部通過咽喉區(qū)時,車輛的過岔速度已經(jīng)達到60 km/h以上,而12號道岔的側(cè)向允許速度為50 km/h,如到發(fā)線采用12號道岔,勢必限速運行,降低區(qū)間通過能力；此外,12號道岔導(dǎo)曲線半徑僅為350 m,加之列車長、軸重大,連續(xù)磨耗時間長,造成道岔使用壽命短,現(xiàn)場更換道岔頻繁；因此,對于運行萬噸和2萬t列車的車站道岔,宜采用較高側(cè)向通過速度的道岔,從重載鐵路以貨運為主、車站咽喉布置方便及工程投資幾方面綜合考慮,建議采用側(cè)向通過速度為80 km/h的18號道岔。用于車站兩端連接渡線的道岔,一般在列車轉(zhuǎn)線時才使用,正常運行時側(cè)向通過的幾率不多,可采用12號道岔。此外,由于可動心軌道岔不存在“有害空間”,具備外鎖閉功能,安全性能高,通過總重大,因此,處于正線上的道岔宜首選可動心軌道岔。

9 貨場

重載鐵路大都經(jīng)過經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū),鐵路的作用不但要運輸大宗貨物,而且還要承運沿線地方貨流,促進地方經(jīng)濟發(fā)展。過去客貨混運鐵路設(shè)置了很多貨場,由于開通后運量不大,經(jīng)濟效益不明顯,后來結(jié)合鐵路提速改造,對一些效益較差的小型貨場予以關(guān)閉處理,顯然,設(shè)置單一獨立的小型貨場已成為歷史。為滿足地方合理訴求,充分發(fā)揮投資效益,一般處理的途徑有兩個,一是設(shè)置貫通式貨物線兼到發(fā)線,二是與車站其他短線聯(lián)合設(shè)置。

10 專用線接入

鐵道部鐵運函[2007]714號文中明確“嚴(yán)格控制在繁忙干線和時速200 km及以上客貨混跑干線上新建鐵路專用線,確需新建的,原則上采用鐵路專用線與正線立交疏解的接軌方案,盡量避免或減少鐵路專用線作業(yè)對正線行車安全和運輸能力的影響”,根據(jù)此要求,一般專用線在車站接軌應(yīng)滿足立交疏解條件。當(dāng)專用線處在重載鐵路集運段落時,由于集運部分正線能力不是很緊張,列車速度通常不超過120 km/h,因此可預(yù)留立交疏解條件,減少專用線初期投資。另外,鐵運函[2007]714號文中尚要求“年運量100萬t及以上、品種單一的新建鐵路專用線,其裝卸線應(yīng)設(shè)計為貫通式,并具備整列裝卸、整列到發(fā)的技術(shù)條件,采用機械化、自動化裝卸機具”,因此,專用線內(nèi)裝車站到發(fā)線有效長度應(yīng)和接軌干線標(biāo)準(zhǔn)一致,盡量采用漏斗倉裝車,主要方向應(yīng)實現(xiàn)“到—裝—發(fā)”不摘機作業(yè),以最大限度地減少摘掛機車及走行作業(yè),提高作業(yè)效率。

11 站臺

接發(fā)萬噸列車車站到發(fā)線長度為1 700 m,接發(fā)兩萬噸列車到發(fā)線長度為2 800 m,受到發(fā)線長度的影響,對于辦理客運的車站,如設(shè)置中間站臺,勢必在全站范圍內(nèi)將股道線間距拉開,導(dǎo)致土方及橋涵工程增加,當(dāng)車站處于高填深挖地段,由于車場寬度的加大,還會增加路基兩側(cè)擋墻工程。因此,為節(jié)省投資,重載鐵路宜在車場股道外側(cè)設(shè)置側(cè)式站臺,基本站臺與側(cè)式站臺間設(shè)置地道或天橋連接。

12 裝煤方式

目前大量采用的裝煤方式為鏟運機,這種方式需要在到發(fā)線外側(cè)通長范圍內(nèi)修建裝煤站臺,特點是工程簡單、易于實施、投資少、見效快,被投資方普遍認(rèn)可,適用于地形起伏不大的地區(qū)。但當(dāng)站內(nèi)有大中橋時,因無法修建站臺,則該種方式不能適用。最近幾年,隨著國家環(huán)境保護力度的增強,在靠近城鎮(zhèn)較近的地方,鏟運機裝車逐漸被裝煤漏斗倉代替,其不同點是用皮帶將煤炭運至車輛上部裝煤漏斗,通過漏斗倉實現(xiàn)自動裝車,優(yōu)點是節(jié)省人力、效率高、對環(huán)境污染小,缺點是投資高,一旦裝煤漏斗出現(xiàn)機械故障,則整個車站作業(yè)都將受到影響。

13 環(huán)線設(shè)置

裝煤站使用裝煤漏斗倉及卸車站使用翻車機,大部分均需要設(shè)置環(huán)線與重、空車到發(fā)線相連,從而實現(xiàn)到達—裝卸—出發(fā)過程的流水作業(yè)。其平面布置時應(yīng)該使重車、空車分別行駛在直線和曲線地段,以使運營條件好,有利于減少鋼軌磨耗。環(huán)線半徑一般采用300 m,困難條件下不能小于250 m。

14 調(diào)車設(shè)備

大秦線湖東編組站及朔黃線肅寧北區(qū)段站建成之初均為一級三場站型,其中湖東調(diào)車場設(shè)置了16條調(diào)車線、肅寧北調(diào)車場設(shè)置了9條調(diào)車線,并設(shè)置了駝峰及尾部牽出線。隨著裝車基地整車化配套工程的實施及運輸貨物品類的單一化,兩站的駝峰均出現(xiàn)能力虛彌的問題?，F(xiàn)場上峰車輛主要是一些扣修車和違編車,數(shù)量有限。因此,對于技術(shù)作業(yè)站的調(diào)車場,應(yīng)慎重選用駝峰設(shè)備,一般設(shè)置牽出線就能滿足需要。另外,調(diào)車線的作用主要存少量的扣修車、違編車及補軸車,因此,調(diào)車場規(guī)模不宜過大,一般3～5條就能滿足要求。目前肅寧北調(diào)車場已根據(jù)運輸需要,將駝峰廢棄,9條調(diào)車線中只留3條繼續(xù)發(fā)揮作用,其余6條改為上、下行到發(fā)線。

15 結(jié)語

重載鐵路主要承擔(dān)貨物運輸,個別線路品種單一,多數(shù)列車從裝運地直達卸車地,雖然屬于普通鐵路范疇,但還是與傳統(tǒng)意義上的客貨混運鐵路有較大的不同,設(shè)計時應(yīng)根據(jù)其自身的特點,結(jié)合當(dāng)前鐵路運輸組織的調(diào)整變化,在滿足功能需要的前提下,選擇合理的車站布置方案及設(shè)備,從而發(fā)揮鐵路貨物運輸?shù)淖畲笮芘c潛力。

[1]GB50090—2006,鐵路線路設(shè)計規(guī)范[S].

[2]GB50091—2006,鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范[S].

[3]耿志修.大秦鐵路重載運輸技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[4]鐵道第四勘察設(shè)計院.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊.站場及樞紐[M].北京：中國鐵道出版社,2004.

[5]鐵道第三勘察設(shè)計院.改建鐵路大秦線兩億噸擴能改造工程可行性研究報告[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計院,2004.

[6]秦寶來.大秦重載鐵路擴能總體設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)問題[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2008(8)：10-13.

[7]鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司.新建鐵路張家口至唐山線可行性研究報告[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司,2009.

[8]鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司.新建鐵路山西中南部通道可行性研究報告[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司,2009.

[9]鐵運函[2007]714號文,關(guān)于進一步做好鐵路專用線接軌有關(guān)工作的意見[Z]．

[10]鐵鑒函[2010]623號文,關(guān)于新建張家口至唐山鐵路初步設(shè)計的批復(fù)[Z]．

[11]鐵鑒函[2010]196號文,關(guān)于山西中南部鐵路通道瓦塘至湯陰段初步設(shè)計的批復(fù)[Z]．