北京局集團(tuán)公司管內(nèi)石太線運輸能力方案研究

張 宇

（中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司 運輸部，北京 100860)

1 北京局集團(tuán)公司管內(nèi)石太線運輸能力現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)狀

石太線(石家莊—太原)東起華北平原石家莊站,西至太原盆地太原站,是我國“西煤東運”的主要運輸通道之一,也是我國第一條雙線電氣化鐵路,全長243 km。賽魚站為局間分界站,賽魚以西屬中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“太原局集團(tuán)公司”)管轄,賽魚及其以東屬中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“北京局集團(tuán)公司”)管轄。石太線(北京局集團(tuán)公司管內(nèi),下同)營業(yè)長度119 km,線路延展長共計276.3 km,其中曲線共計433條/130.53 km,最小曲線半徑280 m(程家至巖會站間),最大坡度20.5‰。

根據(jù)運輸需要,石太線2017年完成四顯示改造并優(yōu)化車站布局,完成大站改造。2017年賽魚分界口上行接入貨物5123萬t,白羊墅站至娘子關(guān)站限制區(qū)段貨物平均密度9576萬t·km/km,圖定貨物列車110對/d,運行圖能力利用率達(dá)到89.9%,仍然不能滿足運輸需求,但已不具備全線大規(guī)模設(shè)備改造空間。北京局集團(tuán)公司管內(nèi)石太線示意圖如圖1所示。

鐵路既有線路實際運輸能力受到線路內(nèi)作業(yè)量較大車站咽喉通過能力、解編能力、貨物裝卸作業(yè)能力以及限制區(qū)段通過能力等多項能力的限制[1-4]。目前石太線運量主要由太原局集團(tuán)公司接入車流和北京局集團(tuán)公司陽泉地區(qū)自裝車流組成。陽泉地區(qū)煤炭裝車點在陽泉礦、蔭營礦、南莊礦、固莊礦及陽涉線,陽泉礦經(jīng)陽泉礦正線、陽簡線接入陽泉站進(jìn)入石太線,陽涉線和南莊礦接入白羊墅站進(jìn)入石太線,蔭營礦、固莊礦經(jīng)白蔭線接入白羊墅站進(jìn)入石太線。石太線經(jīng)歷過多次增量改造后,各方面能力基本達(dá)到飽和,如果要提高運輸能力,需要對石太線能力限制瓶頸進(jìn)行分析。

1.2 限制瓶頸

圖1 北京局集團(tuán)公司管內(nèi)石太線示意圖Fig.1 Map of Shijiazhuang-Taiyuan Railway in China Railway Beijing Group Co., Ltd.

（1）賽魚局間分界口通過能力。賽魚站為北京局集團(tuán)公司與太原局集團(tuán)公司的局間分界站,其特點是“上重下空”,即上行接入主要是晉煤外運煤炭重車流,下行主要是交出山西煤炭裝車所需空車。石太線上行重車方向為連續(xù)長大下坡道,為實現(xiàn)安全冗余,各站上行接車進(jìn)路均設(shè)有延續(xù)進(jìn)路。賽魚站石家莊方向與陽泉站相鄰,陽泉站陽泉場上行接賽魚方向、簡子溝礦正線方向、簡子溝陽簡線方向列車,開放列車信號時,接車線末端設(shè)延續(xù)進(jìn)路,延續(xù)進(jìn)路占用東咽喉,影響陽泉站上行開車及下行站內(nèi)接車。《石太線(獲鹿至坡頭四顯示自動閉塞特定行車辦法(試行)》規(guī)定：“陽泉站上行以出站信號機的綠色燈光作為占用區(qū)間的憑證”,陽泉站接入賽魚口石太上行列車延續(xù)進(jìn)路與接入陽泉礦正線或陽簡線列車、本站上行開車、接入下行到達(dá)列車進(jìn)路交叉,影響運輸效率,進(jìn)而影響賽魚分界口上行接車。陽泉站平面示意圖如圖2所示。

圖2 陽泉站平面示意圖Fig.2 Map of Yangquan Railway Station

（2）白羊墅站作業(yè)能力。白羊墅站為一級三場橫列式車站,是石太線的技術(shù)站,主要擔(dān)當(dāng)石太線接發(fā)列車作業(yè),陽涉線(白羊墅—懸鐘)、白蔭線(白羊墅—蔭營,連接蔭營礦、天成集運站)、蔭固線(蔭營—固莊,連接固莊礦)、南莊線(白羊墅—南莊礦)列車的接發(fā)、技術(shù)作業(yè)、始發(fā)列車編組,以及各貨場、各專用線的取送作業(yè)等任務(wù)。車站設(shè)有到發(fā)線14條,編發(fā)線5條(21道至25道),調(diào)車分類線11條。車站作業(yè)量大,編發(fā)線數(shù)量少,并且有效長不滿足石太線圖定70.0換長要求。

（3）巖會至程家站間通過能力。石太上行線經(jīng)過亂流站后,列車密度增大。亂流至巖會站間只有2架通過信號機。巖會站(含站內(nèi))至程家站間90 km 0 m至86 km 300 m處因曲線半徑小(半徑280 m),限速50 km/h。上行列車巖會站進(jìn)站后速度降低,以綠色燈光作為進(jìn)入?yún)^(qū)間的行車憑證,前后列車追蹤間隔較小的情況將導(dǎo)致后續(xù)列車巖會站內(nèi)停車,進(jìn)而影響亂流站出站信號機不具備綠燈條件,降低區(qū)段內(nèi)列車運行速度,降低通過能力。

（4）石家莊鐵路樞紐石太線方向接車能力。京廣高速鐵路(北京西—廣州南)開通以及石家莊鐵路樞紐改造以后,石太、石德東西方向車流的技術(shù)作業(yè)主要在石家莊西站完成,以無調(diào)中轉(zhuǎn)作業(yè)為主。受地形及城市發(fā)展條件限制,石家莊鐵路樞紐改造完成后,石家莊西站能力并沒有提升,對石太方向(對西)接車能力飽和,對石德方向(對東)開車受石家莊北站東咽喉發(fā)車能力及石家莊樞紐能力限制,對東開車?yán)щy時又進(jìn)一步影響對西接車。石家莊北站主要負(fù)責(zé)辦理北京、德州、太原和部分鄭州方向的旅客列車到發(fā)、中轉(zhuǎn)、機車換掛、列車補水作業(yè),以及石德、石太方向貨物列車的接發(fā)、會讓作業(yè)。2017年底運行圖安排旅客列車43對/d,貨物列車上行83列/d、下行86列/d,每日旅客列車單機出入庫40臺。車站東咽喉占用率上行(13/11道岔組)達(dá)到82.7%、下行(9/15道岔組)為72.8%,客貨列車爭搶東咽喉(石德方向)通過能力,進(jìn)路交叉影響嚴(yán)重。石家莊鐵路樞紐示意圖如圖3所示。

綜上分析,石太線運輸能力限制瓶頸主要在“兩區(qū)域一區(qū)間”,即陽泉和石家莊2個區(qū)域,巖會至程家區(qū)間。

2 北京局集團(tuán)公司管內(nèi)石太線運輸能力方案分析

2.1 方案比選

隨著國家環(huán)保治理力度加大,各地對大宗貨物公路運輸逐步設(shè)定限制門檻,北京、天津、河北等省市先后出臺了“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動方案”,提出“公轉(zhuǎn)鐵”方案及相應(yīng)激勵獎懲措施,天津港提出逐步減少公路煤炭集港運輸。由于短期內(nèi)新增鐵路運輸需求目前石太線運輸能力無法滿足,可以考慮以下解決方案。

（1）方案I。進(jìn)一步進(jìn)行擴能改造,包括對陽泉站上行進(jìn)站方向線路降坡、增加到發(fā)線及到發(fā)線有效長,改造限制區(qū)段線路平縱斷面降低坡度、增加曲線半徑,增加石家莊樞紐走行徑路客貨列車進(jìn)一步分開等。優(yōu)點：徹底解決石太線能力限制瓶頸,降低運輸組織難度,滿足運輸需要。缺點：石太線已經(jīng)多次改造,繼續(xù)擴能改造空間小、難度大、成本高。按照中國國家鐵路集團(tuán)有限公司部屬,瓦日鐵路(瓦塘—日照港) 2019年預(yù)計增量4000萬t,2020年繼續(xù)增量；唐呼鐵路(呼和浩特東—曹妃甸港) 2019年預(yù)計增量5000萬t,2020年繼續(xù)增量；蒙華鐵路(蒙西—華中)預(yù)計2019年底開通,初期運量5000萬t。以上西煤東運、北煤南運大通道增量以后,石太線運量需求并不樂觀,進(jìn)一步大規(guī)模擴能改造缺乏穩(wěn)定運量需求支撐。

圖3 石家莊鐵路樞紐示意圖Fig.3 Map of Shijiazhuang Railway Hub

（2）方案II。維持現(xiàn)有設(shè)備狀況和運輸組織模式不變,北京局集團(tuán)公司減少陽泉地區(qū)裝車。優(yōu)點：成本低,簡單易行,滿足山西省石太線煤炭運輸需求,滿足中國國家鐵路集團(tuán)有限公司路網(wǎng)運輸平衡和順暢。缺點：減少北京局集團(tuán)公司運輸收入,同時壓縮陽泉地區(qū)煤炭外運通道能力,可能造成局部運輸供給不足。2017年陽泉地區(qū)裝車數(shù)占北京局集團(tuán)公司全部裝車數(shù)的15.1%,裝車減少將給北京局集團(tuán)公司完成運輸任務(wù)帶來較大壓力,客觀情況和主觀意愿都無法接受這種消極的應(yīng)對措施。

（3）方案III。針對石太線“兩區(qū)域一區(qū)間”主要限制點,本著少花錢、不花錢辦實事的原則,通過科學(xué)、合理的手段提高車站作業(yè)效率和通道運輸能力,滿足階段性運輸需求。主要措施包括壓縮限制區(qū)段列車追蹤間隔,提高車站作業(yè)效率和樞紐作業(yè)能力等。

綜上分析,結(jié)合石太線中遠(yuǎn)期運能需求及預(yù)計投資收益情況,方案III更具優(yōu)勢。

2.2 方案實施

2.2.1 縮短限制區(qū)段列車追蹤間隔

2016年6月研究制定《石太線(獲鹿至坡頭四顯示自動閉塞特定行車辦法(試行)》時,貨運需求不足,新設(shè)備(四顯示)開通使用安全謹(jǐn)慎考慮,確定了石太線上行正方向運行的列車,以出站信號機的綠色燈光作為占用區(qū)間的憑證(《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定：“使用自動閉塞法行車時,列車進(jìn)入閉塞分區(qū)的行車憑證為出站或通過信號機顯示的允許運行的信號”[5])。2017年底鐵路貨運上量以后,組織相關(guān)各專業(yè)部門,重新查定線路數(shù)據(jù),進(jìn)行列車牽引試驗,專家團(tuán)隊進(jìn)行安全評估后,通過對石太線行車辦法進(jìn)行修訂,確定陽泉、巖會、井南、井陘、頭泉5個車站發(fā)車憑證由綠色燈光修改為綠色或綠黃色燈光(巖會站總出站由綠黃色燈光修改為黃色燈光)[6],修改后列車在上述車站發(fā)車時,與前行列車間隔由至少3個閉塞分區(qū)縮短為至少1個閉塞分區(qū),追蹤間隔可以壓縮 2 ～ 2.3 min。

2.2.2 增加白羊墅站股道容車數(shù)

針對白羊墅站編發(fā)線不能滿足滿長開車問題,組織對具備移設(shè)條件的編發(fā)線21道、22道、23道,脫軌器分別向東側(cè)外移19 m,14 m和20.5 m,外移后最大容車長度分別達(dá)到782 m,777 m和771.5 m,最大容車換長達(dá)到70.0,滿足石太線運行圖滿長開車條件。編發(fā)線24道和25道脫軌器外移后最大容車長度最多達(dá)到740 m和735 m,仍然不能滿足滿長開車條件。

2.2.3 增加石家莊樞紐接車能力

（1）提高石家莊西站接發(fā)車能力。①調(diào)場接車。在列車到達(dá)密集時段或機車階段性緊張時段,將石太線部分無調(diào)中轉(zhuǎn)列車調(diào)整到石工站進(jìn)行技術(shù)作業(yè)。2018年全年,上行車流日均調(diào)整1.1列,下行車流日均調(diào)整1.6列,緩解石家莊西站作業(yè)壓力。②進(jìn)行必要的改造。將石家莊西站I場上行進(jìn)站信號機外制動距離內(nèi)超過6‰下坡道進(jìn)行降坡改造,同時將上行進(jìn)站信號機向站內(nèi)方向移設(shè),2018年9月底施工完畢后,進(jìn)站信號機制動距離內(nèi)坡度降為6‰以下,消除超過6‰下坡道的各項接車限制,提高了頭泉—獲鹿—石家莊西I場上行通過能力。③各工種協(xié)調(diào)配合。石家莊西站行車作業(yè)人員加強與機務(wù)部門協(xié)調(diào)配合,開車前提前通知司機做好開車準(zhǔn)備。司機開車前準(zhǔn)備工作作業(yè)時間從5 min左右,縮短至2 min以內(nèi)。石家莊西站密集時段連續(xù)發(fā)車間隔到達(dá)11 ～ 12 min,較措施實施前壓縮4 min左右。④組織補軸滿長。在石德方向機車不足而車站有作業(yè)能力時,加大列車補軸力度(石德線(石家莊—德州)牽引定數(shù)5000 t,石太線雙機4200 t),充分利用機車牽引能力和運行圖通過能力。自2018年2月8日至年底,石家莊西站對上行車流日均補軸5.3列,有效緩解了機車緊張,提高了車站接車能力。

（2）提高石家莊北站通過能力。①2018年第一階段調(diào)圖,對石家莊北站旅客列車進(jìn)行調(diào)整,原運行圖石德—南京廣方向的3對旅客列車,僅保留天津—成都K257/8次,其他2對分別停運、調(diào)整到石家莊站,不再經(jīng)石家莊北站運行。②在石家莊東—良村聯(lián)絡(luò)線間架設(shè)接觸網(wǎng),石太客運專線(石家莊—太原)部分旅客列車由石家莊北站至石德線徑路,改為經(jīng)由獲鹿線路所—石家莊客站—石濟(jì)客運專線(石家莊—濟(jì)南西)—石家莊東站—聯(lián)絡(luò)線—石德線運行,利用石家莊站接發(fā)車能力分流石家莊北站東咽喉壓力,提高貨物列車石家莊北站向石德方向通行能力。2018年11月聯(lián)絡(luò)線架設(shè)接觸網(wǎng)施工完畢,2018年底運行圖調(diào)整,太原—上海K374/1 K372/3次、太原—秦皇島K520/1 K522/19次,石家莊樞紐內(nèi)不再經(jīng)石家莊北站運行。③2次運行圖調(diào)整減少石家莊北站東咽喉旅客列車4對,運行圖理論通過能力增加6對貨物列車(2018年石太線運行圖旅客列車扣除系數(shù)ε客取值1.5)[7]。

2.2.4 實施針對性激勵考核

2018年下半年對石太線實行增量專項考核,包括：陽泉站、白羊墅站組織快速始發(fā)列車(始發(fā)占線時間每列40 min為標(biāo)準(zhǔn)),石家莊西站組織快速中轉(zhuǎn)列車(中轉(zhuǎn)占線時間30 min為標(biāo)準(zhǔn))考核,達(dá)標(biāo)獎勵；石家莊西站列車補軸、石家莊工業(yè)站輔助石太線接車、石太線上行到達(dá)東部地區(qū)列車石太機班直通列數(shù)考核,按列獎勵；石德機車機班供應(yīng)數(shù)考核,以每天65班為基數(shù),超額獎勵。這些激勵措施對石太線運輸能力的提高奠定了良好基礎(chǔ)。

2.3 方案實施效果

“兩區(qū)域一區(qū)間”相關(guān)提效措施的實施,有效提高了石太線的通道能力,除滿足陽泉區(qū)域裝車所增能力需求外,還為賽魚局間分界站接入太原局車流提供了保障,與2017年比較,成效顯著,提高石太線運輸能力方案實施效果如表1所示。

石太線運輸能力提升方案經(jīng)驗,運用在北京局集團(tuán)公司管內(nèi)唐呼(唐山—呼和浩特)、豐沙線(豐臺—沙城),唐山、邯鄲地區(qū)提效增量工作中,也取得了較好效果[8],進(jìn)一步驗證提高石太線運輸能力方案的可行性和有效性。

表1 提高石太線運輸能力方案實施效果Tab.1 Implementing effect of the scheme for improving Shijiangzhuang-Taiyuan Railway transportation capacity

3 結(jié)束語

鐵路運輸能力受運行圖能力、技術(shù)站作業(yè)能力、主要站咽喉通過能力、車站裝卸作業(yè)能力等因素影響,各項能力計算都有成熟的研究結(jié)論和查定方法,但針對一條既有線路影響運輸能力的因素,還應(yīng)結(jié)合一定設(shè)備條件下行車組織、作業(yè)辦法等方面進(jìn)行分析和研究。隨著我國鐵路新線建設(shè)進(jìn)程、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和區(qū)域內(nèi)貨源結(jié)構(gòu)的變化,還應(yīng)加強分析新的運能限制瓶頸,為提高鐵路運輸能力提供合理解決方案。