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        大包線開行萬噸列車方案研究

        2010-11-27 07:55:42張曉東
        鐵道貨運 2010年5期

        張曉東

        (中鐵第一勘察設計院集團有限公司 線路運輸處,陜西 西安 710043)

        1 大包線開行萬噸列車的必要性

        1.1 大包線現(xiàn)狀

        京包線大同—包頭段既有線全長447.95 km,其中大同樞紐屬太原鐵路局管轄,其余均屬呼和浩特鐵路局管轄。本段旅客列車采用DF4D型機車牽引,編掛輛數(shù)為13~18輛;貨物列車采用DF8B、DF4B型機車牽引,牽引質量上行為3 800 t、下行為3 500 t;集寧—呼和浩特為雙機牽引區(qū)段,摘掛列車(單機)牽引質量為2 000 t。列車追蹤間隔時間為8~10 min。

        1.2 大包線開行萬噸列車的必要性

        根據(jù)大秦線4億t擴能規(guī)劃,大秦線以開行 20 000 t 重載列車為主,采用大重量、低密度、固定車底循環(huán)運輸?shù)拈_行模式。因此,要求相鄰線到發(fā)大秦線的列車牽引質量盡量統(tǒng)一為 5 000 t、10 000 t 和20 000 t,在湖東站集結為 20 000 t 列車或直接通過。大包線開行萬噸列車可以較好滿足大秦線集運條件,減少大同樞紐及湖東站作業(yè)壓力,有效提高運輸能力。

        《鐵路主要技術政策》指出:“發(fā)展大宗貨物重載運輸和高附加值貨物快捷運輸,運煤專線可開行 10 000 t 或 20 000 t 的重載貨物列車”。大包線開行萬噸煤炭專列,符合鐵路主要技術政策的要求。

        2 大包線萬噸列車牽引方式

        2.1 牽引動力適應性

        大包線的限制坡度:大集段(大同—集寧南)上下行分別為4‰和9‰、集呼段(集寧南—呼和浩特)為9‰、呼包段(呼和浩特—包頭)為6‰。呼包段、大集段煤炭專列采用DF8B型機車單機牽引5 000 t,集呼段采用DF8B+DF4型雙機牽引,白塔—十八臺為補機地段。

        為充分利用既有設備、既有線開行萬噸列車,仍采用既有DF8B、DF4B型機車牽引,機車在不同限坡區(qū)段對應牽引質量見表1。

        表1 各區(qū)段不同牽引力使用系數(shù)牽引質量比較表

        由表1得知,按《牽引計算規(guī)程》計算,考慮牽引力使用系數(shù)采用0.9,集寧南—包頭西均不能滿足開行萬噸列車條件。若牽引力使用系數(shù)采用1.0,集寧南—呼和浩特西采用DF8B三機牽引仍不能滿足開行萬噸列車條件。針對集呼段 9‰ 地段不多且分布不均勻的特點,利用動能闖坡DF8B三機牽引 10 000 t,經(jīng)模擬牽引計算顯示列車最低速度 31.4 km/h,大于DF8B型機車持續(xù)速度 31.1 km/h,可以利用動能闖坡三機牽引10 000 t。但考慮采用DF8B三機牽引需增加DF8B機車臺數(shù),造成既有DF4B型機車閑置,同時利用動能闖坡尚需試驗進一步驗證,因此內燃過渡階段萬噸列車暫按DF8B雙機牽引,其中集呼段加補兩臺DF4B型機車。

        2.2 機車附掛方式

        目前大秦線開行的萬噸列車有2種牽引方式,一種為兩臺機車均在前面的整列式萬噸列車,一種為兩臺機車一前一中的組合式萬噸列車。大包線研究了整列式和組合式 2 種牽引方式。

        整列式牽引方式在雙機牽引地段,2臺機車均在頭部,在補機地段,補機加掛在列車尾部;組合式牽引方式在雙機牽引地段,2 臺機車在一前一中,在補機地段,補機加掛在列車頭部。2 個方案的主要區(qū)別在于:整列式萬噸列車由于機車位于列車頭部,列車制動充風時間長,但該牽引方式無需安裝同步操縱設備;組合式萬噸列車雖可有效減少萬噸列車充風時間,但需在機車上安裝同步操縱設備。根據(jù)相關科研單位的研究,若采用Locotrol設備,安裝機車同步操縱設備存在以下問題。①若機車安裝Locotrol設備,則前期需要完成包括調研、接口設計、試驗驗證、機車制動機的更換等大量的工作,周期會很長;②大包線沒有GSM-R鐵路數(shù)字移動通信平臺,只能采用800 MHz電臺通信方式,但當列車在隧道中運行時,這種通信方式通信性能將會降低。同時經(jīng)檢算 4 臺(內燃)機車牽引10 000 t,機車、車輛的車鉤強度均有一定的余度,滿足安全要求。因此,機車牽引方式暫按雙機牽引,補機地段尾部加補2臺DF4B型機車的整列式牽引方式。

        3 大包線萬噸列車車站分布

        3.1 萬噸列車車站分布原則

        (1)近、遠結合,兼顧大包電化、集包三四線的車站分布及運輸組織方案,確定萬噸列車的集疏站和會讓站,以減少廢棄工程。

        (2)車站分布盡量選擇既有平、縱斷面條件較好,工程量較小的車站,減少工程投資。

        (3)車站分布應考慮區(qū)間通過能力的均衡性。

        (4)萬噸列車集疏站選址應在有大量煤炭產生或集結、便于組合成列,并有配套機務車輛設備的車站。

        3.2 萬噸列車煤炭集疏點的選擇

        發(fā)往大秦線煤炭運量構成表明,大秦線集運的煤炭主要來自包惠段、既有包神線、包頭樞紐及大包沿線,其中大包沿線運量較少,因此煤炭運量主要集結在包頭樞紐。萬噸列車集疏站應選擇在有大量煤炭產生或集結、便于組合成列,并有配套機務車輛設備的車站。通過工程條件及站點分布比較,將包頭地區(qū)古城灣站設置為萬噸列車集疏站。

        3.3 摘掛補機點的選擇

        大包線集呼段既有限制坡度為9‰,現(xiàn)為補機地段,補機點分設在白塔和十八臺。由于9‰地段主要分布于既有白塔—十八臺之間,根據(jù)牽引動力適應性的分析,開行萬噸列車后集呼段仍為補機地段,

        3.3.1 補機點選擇

        考慮近、遠結合的原則,集包三四線建成后,將在呼和浩特地區(qū)建成貨物列車外繞線,萬噸列車經(jīng)貨物列車外繞線運行,呼和浩特地區(qū)貨物列車外繞線在臺閣牧和白塔接軌,因此補機點不宜設在呼和浩特地區(qū)。補機點選擇主要考慮利用既有白塔站和在臺閣牧新設補機點2個方案。利用既有白塔站具有補機地段走行距離短的優(yōu)點,但從工程方面分析,既有白塔站受地形限制改擴建比較困難,只能滿足上行方向補機要求,下行到發(fā)線不具備延長條件;新設臺閣牧補機點方案工程條件較好,上下行到發(fā)線有效長均可延長,萬噸列車可原列返回,能有效緩解本段能力緊張的局面,但補機走行距離較白塔長34.8 km,增加運用機車約 4 臺。經(jīng)綜合分析,開行萬噸列車后補機點選擇設在臺閣牧車站。

        3.3.2 摘機點選擇

        十八臺至葫蘆間上行方向為9‰足下坡,經(jīng)呼和浩特鐵路局制動力試驗,可以滿足下坡制動要求;且補機距離較短,可以利用既有機務實施。摘補機點選擇十八臺站。

        3.4 大包線萬噸列車車站分布

        大包線共分布萬噸列車車站7處,其中古城灣為萬噸列車集疏站,臺閣牧、十八臺為摘掛補機作業(yè)點,其余為越行站。車站分布最大站間距81.4 km(堡子灣—蘇集),最小站間距48.6 km(臺閣牧—陶思浩),平均站間距65.7 km。車站分布見表2。

        表2 萬噸列車車站分布表

        4 萬噸列車開行方案

        4.1 萬噸列車開行原則

        (1)在不影響旅客列車運行的基礎上盡量增加萬噸列車開行數(shù)量。

        (2)在集疏站條件允許的情況下,盡量組織萬噸列車集中到發(fā),減少對其他貨物列車通過能力的影響,提高運輸能力。

        (3)將萬噸列車定位為最高等級貨物列車。

        4.2 萬噸列車開行數(shù)量

        大秦線2009年已完成貨運量 4億t,大包線發(fā)往大秦線的煤炭可組織開行萬噸列車;發(fā)往集通、張集、豐沙大的車流及本線地方車流,因不具備開行萬噸列車條件,仍開行5 000 t 和4 000 t 列車。研究年度大包線發(fā)往大秦線煤炭運量及萬噸列車對數(shù)見表3。

        表3 大包線萬噸列車開行對數(shù)表

        4.3 萬噸列車開行方案

        根據(jù)萬噸列車開行地點及開行方式的不同,分別討論萬噸列車集中集束到發(fā)、分散集束到發(fā)及交接口組合3個方案。

        4.3.1 萬噸列車集中集束到發(fā)方案

        集中集束方案是將萬噸列車集中到發(fā),每次盡量多組織萬噸列車連發(fā)。本方案將旅客列車集中到發(fā),為開行萬噸列車創(chuàng)造條件,通過運行圖鋪畫,在調整旅客列車開行方案后,2008年萬噸列車分兩次集中到發(fā),每次13列。通過鋪畫滿能力運行圖確定的萬噸列車扣除系數(shù)為1.2、旅行速度為44.40 km/h,其他貨物列車旅行速度為31.63 km/h。本方案可以有效提高線路通過能力,旅客列車與重載列車分時段運行,客貨列車旅行速度均較高;但本方案要求相鄰煤炭集運線路集中到發(fā)5 000 t 煤炭列車,運輸組織難度大,且古城灣集疏站、臺閣牧、葫蘆等技術作業(yè)點要求到發(fā)線數(shù)量多、站場規(guī)模較大,經(jīng)估算僅古城灣增加集疏線上下行各兩組后增加投資約8 000萬元,同時本方案對旅客列車開行影響較大,旅客列車需集中到發(fā)。

        4.3.2 萬噸列車分散集束到發(fā)方案

        分散集束方案是將萬噸列車分組分散到發(fā),每次組織3~4列萬噸列車連發(fā)。本方案在滿足既有旅客列車開行方案的基礎上,按每組到發(fā)4列萬噸列車,通過鋪畫滿能力運行圖確定的萬噸列車扣除系數(shù)為1.5、旅行速度為31.21 km/h,其他貨物列車旅行速度為22.95 km/h。本方案對其他貨物列車運行影響較大,以2008年運量為例,分散集束方案比集中集束方案少開行貨物列車8對/日;但本方案要求萬噸集疏站及技術作業(yè)站規(guī)模較小,可減少工程投資,同時本方案運輸組織調整難度相對較小,可操作性較強。

        4.3.3 交接口組合萬噸方案

        根據(jù)萬噸列車開行地點不同,提出交接口組合萬噸列車方案,在本段開行 5 000 t 列車至堡子灣站,集結后發(fā)往大同樞紐。由于大包線煤炭專列按 5 000 t 開行,線路能力不能適應運量需要,故本方案不可行。

        4.4 推薦方案

        綜上所述,若按萬噸列車集中集束到發(fā),雖能降低萬噸列車扣除系數(shù),提高貨物列車旅行速度,但對旅客列車開行影響較大,同時萬噸集疏站古城灣及補機摘掛作業(yè)站所需到發(fā)線數(shù)量多、增加投資較大,運輸組織難度大。因此,萬噸列車開行方案推薦采用分散集束到發(fā)方案。

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