喬保元

神華準(zhǔn)能大準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗 010300

1 大準(zhǔn)鐵路基本情況

大準(zhǔn)鐵路東起山西省大同市燕莊車站，西至內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗薛家灣站，是準(zhǔn)格爾礦區(qū)煤炭外運(yùn)的主要通道，正線全長264.2km，最高允許運(yùn)行速度為80km/h，限制坡度為上行4‰，下行9‰（點(diǎn)支線12‰）。與國鐵有兩大交接口，一是與大同樞紐大同東站接軌，連接大秦線、豐沙大線;二是與呼鐵局豐鎮(zhèn)站接軌，連接京包線、集通線；建設(shè)中的新巴準(zhǔn)鐵路、準(zhǔn)池鐵路，分別與大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝、外西溝站接軌。

目前管內(nèi)共開通運(yùn)營的車站22 個，車站到發(fā)線有效長1050m、1700m，其中1700m 到發(fā)線車站15 個，萬噸列車牽引定數(shù)為11000 噸，普通列車為6100 噸。主要裝車點(diǎn)有點(diǎn)岱溝、南坪、唐公塔站及薛家灣準(zhǔn)東專用線，目前點(diǎn)岱溝站年裝車能力在3000 萬噸以上，南坪站年裝車能力在3500 萬噸以上。

現(xiàn)支配電力機(jī)車71 臺，內(nèi)燃機(jī)車21 臺，通勤客車8 輛，貨車477 輛，救援列車1 組，接觸網(wǎng)檢測車1 臺。牽引供電系統(tǒng)由7 座牽引變電所、7 座10 千伏配電所組成；TDCS、TMIS及供電遠(yuǎn)動等行車系統(tǒng)已投入使用。

機(jī)車交路情況：采用肩回式立折交路，即以薛家灣、點(diǎn)岱溝、南坪為本段，到達(dá)燕莊、丹洲營、九蘇木返回本段的半肩回運(yùn)轉(zhuǎn)制交路。

2 大準(zhǔn)鐵路運(yùn)輸能力分析

2.1 大準(zhǔn)鐵路運(yùn)輸能力現(xiàn)狀

1）點(diǎn)岱溝至九蘇木區(qū)段運(yùn)輸能力情況。點(diǎn)岱溝至九蘇木區(qū)段為雙線自閉區(qū)段，采用四顯示追蹤行車，參考大秦、朔黃鐵路追蹤時間，萬噸列車追蹤間隔時間取13 分鐘，經(jīng)計(jì)算點(diǎn)岱溝至九蘇木雙線區(qū)段最大通過能力為2.27 億噸。

Q ：列車載重量，計(jì)算中萬噸列車取8160 萬噸，普通列車取3800 萬噸；K波:貨運(yùn)量波動系數(shù)（取1.05）；K使：區(qū)間通過能力使用系數(shù)（取0.9）；根據(jù)大準(zhǔn)鐵路實(shí)際情況（取2）；

2）九蘇木至燕莊段輸送能力情況。大準(zhǔn)鐵路九蘇木至燕莊區(qū)段為單線區(qū)段，包括九蘇木、莊頭窯、天成、樊家、丹州營、北黃土溝、十九溝、黍地溝、燕莊等9 個站，通過運(yùn)行圖模擬鋪畫與公式計(jì)算相結(jié)合的方法對主要站間輸送能力進(jìn)行計(jì)算，燕莊口年輸送能力為7000 萬噸。各主要區(qū)段輸送能力如下：

2.2 遠(yuǎn)期運(yùn)輸需求預(yù)測情況

1）大準(zhǔn)鐵路管內(nèi)電煤運(yùn)輸預(yù)測。大準(zhǔn)鐵路管內(nèi)目前共有神華國華、大唐托克托、京隆、京能岱海、華能豐鎮(zhèn)、國電新豐和建設(shè)中的和林電廠等7 座電廠，目前管內(nèi)電廠煤炭需求運(yùn)量為2800 萬噸，2013 年因大準(zhǔn)線能力緊張，大準(zhǔn)線管內(nèi)僅發(fā)送煤炭1900 萬噸，缺口在三分之一以上。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)電力工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2020 年大準(zhǔn)線管內(nèi)煤炭運(yùn)輸需求為4700萬噸。

2）管外煤炭各方向煤炭運(yùn)輸能力預(yù)測。目前大準(zhǔn)鐵路僅燕莊一個交出口（豐鎮(zhèn)口以零星貨物為主），2013 年燕莊口運(yùn)量為6500 萬噸，占大準(zhǔn)線發(fā)運(yùn)量的近80%。準(zhǔn)池鐵路和準(zhǔn)通線建成通車后，大準(zhǔn)鐵路后方將形成大秦、準(zhǔn)通、朔黃三個出口，屆時大準(zhǔn)鐵路將形成以準(zhǔn)池鐵路為主方向，燕莊口和準(zhǔn)通線為輔方向的運(yùn)輸格局。其中準(zhǔn)池方向遠(yuǎn)期年運(yùn)量1.6 億噸；燕莊口遠(yuǎn)期發(fā)運(yùn)量為7000 萬噸，準(zhǔn)通線遠(yuǎn)期運(yùn)量7000 萬噸以上。

綜合考慮管內(nèi)電廠運(yùn)量，大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝至外西溝段運(yùn)輸能力需求在3.5 億噸左右。

3 大準(zhǔn)線開行兩萬噸列車必要性分析

3.1 開行兩萬噸列車是未來運(yùn)輸能力的需要

我國“三西”地區(qū)煤炭外運(yùn)主要依賴鐵路，鐵路煤炭運(yùn)量占總外運(yùn)量的70%以上。結(jié)合我國煤炭行業(yè)“十二五規(guī)劃”的總體思路，隨著既有煤礦的擴(kuò)建及新煤礦的增添，蒙西各個礦區(qū)的煤炭產(chǎn)量都會有相當(dāng)程度的增長。在神朔鐵路運(yùn)輸能力已經(jīng)飽和的情況下，從鄂爾多斯腹地煤炭到達(dá)秦皇島和黃驊港，大準(zhǔn)鐵路運(yùn)輸通道的運(yùn)距優(yōu)勢非常明顯：鄂爾多斯地區(qū)煤炭經(jīng)大準(zhǔn)通道到達(dá)秦皇島距離較“大包通道”約縮短150 公里。天然的地理優(yōu)勢，決定著大準(zhǔn)線隨著鄂爾多斯煤炭開發(fā)的不斷深化，通道的運(yùn)量逐步增長，預(yù)計(jì)最大區(qū)段貨流密度（點(diǎn)岱溝至外西溝段）將達(dá)到3.5 億噸以上，當(dāng)前能力將不能滿足運(yùn)量需要，考慮進(jìn)行三、四線改造投入太大，研究開行兩萬噸列車是行之有效的增運(yùn)措施。

3.2 前方通道朔黃鐵路運(yùn)輸需要

朔黃線遠(yuǎn)期運(yùn)能為4.6 億噸以上，其后方通道為神朔線和準(zhǔn)池線。神朔線運(yùn)輸能力為3 億噸，由于該線技術(shù)條件限制，只具備萬噸列車開行條件，需在神池南站組合兩萬噸列車，但神池南站兩萬噸條到發(fā)線數(shù)量不足（重車線21 條、空車線18條），過多的解編作業(yè)將對朔黃通道運(yùn)輸能力形成制約，所以準(zhǔn)池線開行兩萬噸列車，能夠有效緩解神池南站的解編作業(yè)壓力，加快車流周轉(zhuǎn)，提升運(yùn)輸效率，因此大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝至外西溝段必須開行兩萬噸列車。

3.3 綜合運(yùn)輸經(jīng)營需要

近年來，我國重載運(yùn)輸方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮帶動科技進(jìn)步、節(jié)省投資、有利于環(huán)保等多方面因素，在鐵路擴(kuò)能方案中加大牽引定數(shù)已成主流趨勢。目前大準(zhǔn)線萬噸列車日開行對數(shù)達(dá)到25 對，開行技術(shù)已經(jīng)非常成熟，運(yùn)輸組織技術(shù)也趨于完善，萬噸列車的開行為大準(zhǔn)線每年帶來了豐厚的利潤。在運(yùn)能需要時，做為我國西煤東運(yùn)主要通道，大準(zhǔn)鐵路開行兩萬噸列車進(jìn)行兩萬噸擴(kuò)能改造，無論是從提高蒙西煤炭外運(yùn)通道能力來說，還是從帶動鐵路盈利水平提升來講均是十分必要的。

4 開行兩萬噸列車需研究解決的相關(guān)問題

4.1 兩萬噸車站設(shè)置問題

對于重載鐵路來說，車站的作用主要是滿足線路上少量客車越行貨車的需要；滿足天窗維修時，維修機(jī)械停放、走行的需要；滿足非正常情況下車流調(diào)整的需要。開行兩萬噸列車，相應(yīng)線路區(qū)段必須設(shè)有兩萬噸車站。

1）大準(zhǔn)線兩萬噸車站選址。兩萬噸車站選址應(yīng)綜合考慮合理站間距、車站承擔(dān)的作業(yè)內(nèi)容等因素，從施工條件及成本、運(yùn)輸組織、遠(yuǎn)期規(guī)劃等方面比選確定。兩萬噸車站站間距過大會引起作業(yè)組織不便，過小會影響行車效率。大秦線兩萬噸列車站間最大距為88.8km，最小位42.8km，平均站間距離為60.2km。目前大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝至外西溝區(qū)段，外西溝為兩萬噸車站，大紅城預(yù)留兩萬噸車站改造條件；另外距離點(diǎn)岱溝車站最近的兩萬噸車站為巴準(zhǔn)鐵路納林川車站，距點(diǎn)岱溝站40 公里，即在納林川至大紅城110 公里區(qū)段沒有兩萬噸車站，對該區(qū)段的運(yùn)輸組織、車流調(diào)整及天窗施工將帶來諸多不便。

根據(jù)巴準(zhǔn)鐵路至大準(zhǔn)鐵路車站分布情況，考慮點(diǎn)岱溝、龍王渠車站受地形條件限制不具備再次改造條件，建議對老牛灣車站進(jìn)行兩萬噸改造，該車站東距兩萬噸站大紅城車站45 公里，西距兩萬噸站納林川車站68 公里，符合兩萬噸站間距設(shè)置的要求。

2）兩萬噸車站站場改造。為滿足開行兩萬噸列車條件，需要對技術(shù)作業(yè)站進(jìn)行相應(yīng)改造，站場改造時應(yīng)充分滿足車站對車輛編組、分解等作業(yè)的需求，對線路、站房做出合理規(guī)劃。結(jié)合大準(zhǔn)線運(yùn)輸實(shí)際，一方面建議兩萬噸車站股道增設(shè)腰岔，以提高股道效率；另一方面建議關(guān)鍵道岔的型號改為18 號道岔，以提高進(jìn)出站列車通過速度。

4.2 牽引供電加強(qiáng)改造問題

1）既有供電設(shè)施及相關(guān)情況。大準(zhǔn)線點(diǎn)岱溝至外西溝段牽引網(wǎng)采用帶回流線的直接供電方式，設(shè)有窯溝、大紅城、外西溝三個牽引變電所，薛家灣、王桂窯、雞鳴驛三個分區(qū)所。牽引變電所牽引變壓器采用三相V/V 結(jié)線方式，具體安裝容量為：窯溝牽引變電所（16+25）MVA，大紅城牽引變電所（25+20）MVA，外西溝牽引變電所（25+25）MVA。

2）線路供電方案分析。區(qū)段內(nèi)列車追蹤間隔時間按照兩萬噸列車追蹤時間15min、萬噸列車13min、5000 噸列車10min 計(jì)算。若不對既牽引變電所變壓器進(jìn)行增容改造，所有供電區(qū)段都不符合“牽引網(wǎng)最低電壓水平正常供電不低于20kV、非正常供電不低于19kV”的要求。

3）供電能力加強(qiáng)建議。在維持既有供電方案的情況下，預(yù)選導(dǎo)線配置組合已經(jīng)不能滿足點(diǎn)岱溝-窯溝、窯溝-王桂窯、大紅城-廟溝三個供電區(qū)段的載流需求；另外牽引網(wǎng)壓降損失過大，點(diǎn)岱溝至外西溝段的三個牽引變電所牽引變壓器安裝容量也均無法滿足擴(kuò)能需求，需重新進(jìn)行供電方案研究。

結(jié)合本線導(dǎo)線載流需求、牽引網(wǎng)電壓需求以及既有供電設(shè)施情況，建議將牽引網(wǎng)的供電方式改為AT 供電方式，并對相應(yīng)的牽引供電設(shè)施進(jìn)行調(diào)整，對既有牽引變電所、分區(qū)所進(jìn)行改造，新增AT 所；同時牽引網(wǎng)新增F 線及PW 線。

4.3 兩萬噸列車配屬機(jī)車選型研究

隨著神華路網(wǎng)初步形成，打通長大交路，并考慮開行兩萬噸列車，必須提早對機(jī)車更新、選型方案進(jìn)行規(guī)劃。

大準(zhǔn)鐵路現(xiàn)有主力機(jī)型是SS4B，該型機(jī)車牽引及制動功率大，起動平穩(wěn)，加速快，工作穩(wěn)定可靠，為大準(zhǔn)鐵路運(yùn)輸任務(wù)的完成提供了可靠的保障。但是隨著長大交路的實(shí)現(xiàn)和兩萬噸列車的開行，SS4 型電力機(jī)車也越來越不適應(yīng)大準(zhǔn)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)力發(fā)展的要求，建議選用更為先進(jìn)的HXD 型電力機(jī)車。

1）SS4 型機(jī)車購置成本較高。參考大秦線機(jī)車使用情況，兩萬噸單列需要4 臺SS4 型機(jī)車或者2 臺HXD 機(jī)車牽引。目前兩臺SS4 型機(jī)車購置成本遠(yuǎn)大于1 臺HXD 機(jī)車的成本，如果繼續(xù)增購SS4 型機(jī)車，購置費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)效益低下；但HXD 機(jī)車配屬機(jī)車數(shù)量相對較小，機(jī)車運(yùn)用、整備、檢修難度均較小；

2）SS4 型機(jī)車維修保養(yǎng)成本增長快速。隨著鐵路重載技術(shù)的推廣，未來和諧系列電力機(jī)車將是貨物運(yùn)輸?shù)闹餍蜋C(jī)型。目前“韶山系列”直流機(jī)車陸續(xù)停產(chǎn)，必然導(dǎo)致將來SS4B 機(jī)車零配件更換不易，維修成本攀升；

3）HXD 型大功率交流機(jī)車增運(yùn)增效明顯。一是單機(jī)功率大，單機(jī)可牽引萬噸列車，雙機(jī)可牽引兩萬噸列車，節(jié)約機(jī)車使用臺數(shù)。二是列車的結(jié)集、分解、機(jī)車摘掛等作業(yè)簡單，效率高。三是節(jié)約電力成本，機(jī)車功率與牽引定數(shù)之間匹配較為經(jīng)濟(jì)，牽引同重列車用電量節(jié)約10%以上。綜合考慮各方面因素，結(jié)合兩萬噸列車的開行，未來逐步推進(jìn)HXD 型大功率電力機(jī)車承擔(dān)大準(zhǔn)線的運(yùn)輸任務(wù)。

4.4 機(jī)車同步操縱問題

機(jī)車無線同步操控系統(tǒng)是通過無線鏈路的數(shù)據(jù)通信來實(shí)現(xiàn)嚴(yán)密的邏輯控制。在重載線路上，同步操作控制包括各牽引機(jī)車的同時啟動、加減速、制動等，如果牽引機(jī)車操作不同步，就會造成車箱間的擠壓或者拉鉤現(xiàn)象，影響運(yùn)輸安全，降低運(yùn)輸效率。我國大秦線使用基于GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的Locotrol 機(jī)車同步操控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩萬噸列車編組。目前大準(zhǔn)線采用重聯(lián)線方式傳輸解決機(jī)車同步操縱問題，此技術(shù)僅適合于單元萬噸列車開行，大準(zhǔn)線若開行兩萬噸列車，須解決機(jī)車無線同步操縱技術(shù)。

采用機(jī)車同步操控技術(shù)開行兩萬噸組合列車必須解決好山區(qū)連續(xù)隧道和彎道區(qū)段無線通信質(zhì)量、長大坡道周期制動和牽引的同步性等關(guān)鍵問題。無線數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)作為機(jī)車無線同步操控系統(tǒng)的一個部分，其作用是為同步操控提供無線通信手段，是開行無線同步操控重載組合列車的關(guān)鍵。大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝至外西溝段曲線及隧道較多，在兩萬噸列車開行前，需要建立一個網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量和質(zhì)量都有保障的無線通信平臺，杜絕通信盲區(qū)出現(xiàn)，滿足機(jī)車同步操控系統(tǒng)的需要。

4.5 線橋隧設(shè)備強(qiáng)化及維護(hù)問題

1）線橋隧設(shè)備的強(qiáng)化。開行兩萬噸列車對橋梁、線路有著更高的要求。兩萬噸列車開行前需對大準(zhǔn)線部分橋梁及曲線地段進(jìn)行檢測試驗(yàn)以及改造強(qiáng)化，重點(diǎn)研究點(diǎn)岱溝至外西溝段小曲線半徑線路，特別是連續(xù)小曲線“S”彎的改造問題。根據(jù)重載列車開通條件，建議將60kg/m 無縫線路更換為75kg/m跨區(qū)間無縫線路，減少傷軌次數(shù)，緩解維修與運(yùn)輸?shù)拿堋?/p>

兩萬噸列車的開行對橋墩受到的沖擊力也在不斷加劇。加之大準(zhǔn)線許多橋梁原設(shè)計(jì)為柔性墩，更不適應(yīng)兩萬噸重載運(yùn)輸?shù)拈_行。為確保行車安全，在兩萬噸列車的開行之前，需對大準(zhǔn)鐵路隱患較大的橋墩進(jìn)行全面檢測，拿出加固實(shí)施方案并進(jìn)行工程改造。

2）推行大型機(jī)械作業(yè)，強(qiáng)化線路維護(hù)。兩萬噸列車的開行使軌道結(jié)構(gòu)承受更大的荷載，從而使線路維修養(yǎng)護(hù)工作量加大。在天窗次數(shù)減少，運(yùn)輸任務(wù)增加的情況下，建議充分利用軌檢車、機(jī)車添乘儀、軌道靜態(tài)檢測儀等各種檢測手段，采用大型養(yǎng)路機(jī)械進(jìn)行線路維修養(yǎng)護(hù)工作，提高工作效率，提高線路養(yǎng)護(hù)、維修質(zhì)量，滿足當(dāng)前鐵路運(yùn)輸重載需求，使原來“零敲碎打”式的維修模式向?qū)I(yè)化、機(jī)械化轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)論

大準(zhǔn)鐵路做為我國西煤東運(yùn)重要通道，從滿足運(yùn)量需求、控制運(yùn)輸成本、滿足路網(wǎng)需要等方面有著開行兩萬噸列車的強(qiáng)烈訴求，建議提前研究大準(zhǔn)鐵路兩萬噸列車開行方案，解決兩萬噸車站設(shè)置、供電能力、機(jī)車選型、機(jī)車同步操控、線路加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等問題，具備兩萬噸列車開行條件，同時逐步優(yōu)化專用線接入方式，避免交叉干擾，確保正線安全、暢通，實(shí)現(xiàn)大準(zhǔn)鐵路通道運(yùn)輸能力最大化，運(yùn)輸經(jīng)營最優(yōu)化。

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