重载铁路车站设计有关问题的探讨

崔永明

(铁道第三勘察设计院集团有限公司线站处,天津 300142)

1 概述

从1988年大秦线一期工程建成至今,我国重载铁路已经走过了20多年的历史,目前我国干线重载铁路有4条,其中大秦线和朔黄线为既有运营铁路,山西中南部通道和张唐线为在建铁路。由于重载铁路以煤运为主,具有轴重大、列车长、直通多、客运少等特点,所以,在车站设计上,其侧重点和普通客货混运铁路及客运专线有较大不同,以下从几个方面对车站设计进行分析和探讨。

2 站位

除站点布置需满足运输能力要求外,对于每个具体的车站,需要注意如下问题。

(1)集运站：应调查沿线煤矿资源分布及开采情况,收集有关煤矿规划和既有交通道路资料。站位和运煤道路高程不宜相差太多,保证周围煤炭运输汽车能够便捷地进入集运场地。周边企业有专用线接轨要求时,应能满足铁路运输“直进直出”的要求。

(2)港口卸车站：处于铁路尽端的港口卸车站与堆场、煤栈桥及翻车机等设施密切相关,所以在选择卸车站位置时,应充分征求港方对铁路建设的意见,以满足港口规划为前提。

(3)组合分解站：如设置在干线上,为充分发挥干线的通过能力,宜选择接轨点作为组合分解站。如设于支线上,为尽量减少车站改造的数量,降低工程投资,一般选择靠近接轨点的车站作为组合分解站。

(4)一般中间站：对于没有客运要求的车站,应考虑煤运列车的污染和噪声对周围环境的影响,站位和居民点之间的距离不宜太近；有客运需求时,结合地方要求和工程情况选定。

3 站坪坡度

办理技术作业的车站,为满足摘挂机车、组合分解等作业,防止在作业期间列车溜逸,站坪坡度不应大于1‰。

《铁路线路设计规范》中规定“特殊困难条件下,有充分技术经济依据时,会让站、越行站可设在不大于6‰的坡道上,但不应连续设置”。该条主要考虑预留发展,为远期调车作业留有余地,如车站近、远期均无调车作业,远期没有发展,经过技术经济比较,报铁道部主管部门审批后,也可连续设置,但不应超过2个。

对于到发线延长进行改造的车站,当车站咽喉外坡度不满足站坪坡度要求时,考虑正线停车及接触网架设方便,应尽量将正线坡度软化；如施工“天窗”时间短,正线改造困难,也可保留既有正线坡度,既有到发线有效长范围以外采用区间坡度与正线相接。采用此种改造方案的缺点是正线难以停车,部分地段到发线与正线高差较大,车站范围接触网不能采用软横跨,正线及到发线需要单独架杆。对于进站端制动距离内坡度超过6‰,到发线出站端需要设置安全线的车站,由于站内正线延续进路为区间正线,只有当通过列车出清最外方道岔时,站内正线才能办理第二列通过列车作业,所以如过多的延长到发线,将增加车站长度,降低通过能力。因此,对于设置安全线、正线坡度不能满足站坪要求的车站,改建时应尽量软化正线坡度,以缩短车站长度。

4 到发线数量

车站到发线数量除满足车站基本的作业要求外,还应满足停电维修时停车的需要。虽然在车站设置时考虑了“V”停反向运行,但现状维修均采用垂直“天窗”,因而,当停电维修时,整条线路的到发线数量应能保证区间运行的列车在站停车。

5 预留线路

为满足专用线接入及远期发展需要,在一些车站设置了预留线路。如车站地形平坦,则近期工程实施后对远期工程影响较小；如车站处于地形复杂、高填深挖地区,在实施近期工程的同时,还必须重点关注桥梁、挡墙等预留工程,否则,将造成很大的工程浪费,甚至远期工程无法实现。一般建设初期预留线路的投资没有出处,但随着铁路建设的进行,投资方会逐步得到落实,设计中应将投资界面划分清楚,单独划分投资段落,以保证铁路配套建设的顺利进行。

6 组合分解线

当重载铁路衔接多条既有铁路时,由于既有线牵引质量和重载干线不一致,需要进行组合分解作业,一般采取“2条重车线夹1条机走线”或“2条空车线夹1条机走线”的布置形式,中间根据需要设置不同组数的腰岔,腰岔之间、腰岔与咽喉道岔之间的有效长度与支线铁路相同,中间机走线的作用除满足机车走行之外,还起到后续列车停站延续进路的作用。当组合分解列车数量不多时,也可取消中间的机走线,在两条到发线之间布置腰岔渡线,其中1条到发线兼机走线使用。

7 车站两端正线间渡线

道岔是正线轨道的薄弱环节,尽量减少正线道岔,不但可增强运输的安全性,也可减少工程投资,降低运营成本。我国较早电气化铁路均在车站两端咽喉设置了“八”字渡线,主要是考虑“V”形“天窗”的作业需要,但现场运营实践中,常规的维修均采用“矩形天窗”模式,因而两端的“八”字渡线使用效率很低,现场一些运营单位为减少工务维修工作量,对平时基本不用的道岔渡线予以拆除,每端咽喉只保留一条单渡线。另外,如两端均设置“八”字渡线,势必增加站坪长度,进而加大土建工程量,提高建设成本,因此,一般中间站,车站两端宜设置单渡线,以满足特殊情况下列车逆向行车的需要；对于设置货场的中间站,为方便调车作业,货场端咽喉设置“八”字渡线。

8 道岔

由于列车长度增加,万吨列车从车站到发线发车至列车尾部通过咽喉区时,车辆的过岔速度已经达到60 km/h以上,而12号道岔的侧向允许速度为50 km/h,如到发线采用12号道岔,势必限速运行,降低区间通过能力；此外,12号道岔导曲线半径仅为350 m,加之列车长、轴重大,连续磨耗时间长,造成道岔使用寿命短,现场更换道岔频繁；因此,对于运行万吨和2万t列车的车站道岔,宜采用较高侧向通过速度的道岔,从重载铁路以货运为主、车站咽喉布置方便及工程投资几方面综合考虑,建议采用侧向通过速度为80 km/h的18号道岔。用于车站两端连接渡线的道岔,一般在列车转线时才使用,正常运行时侧向通过的几率不多,可采用12号道岔。此外,由于可动心轨道岔不存在“有害空间”,具备外锁闭功能,安全性能高,通过总重大,因此,处于正线上的道岔宜首选可动心轨道岔。

9 货场

重载铁路大都经过经济不发达地区,铁路的作用不但要运输大宗货物,而且还要承运沿线地方货流,促进地方经济发展。过去客货混运铁路设置了很多货场,由于开通后运量不大,经济效益不明显,后来结合铁路提速改造,对一些效益较差的小型货场予以关闭处理,显然,设置单一独立的小型货场已成为历史。为满足地方合理诉求,充分发挥投资效益,一般处理的途径有两个,一是设置贯通式货物线兼到发线,二是与车站其他短线联合设置。

10 专用线接入

铁道部铁运函[2007]714号文中明确“严格控制在繁忙干线和时速200 km及以上客货混跑干线上新建铁路专用线,确需新建的,原则上采用铁路专用线与正线立交疏解的接轨方案,尽量避免或减少铁路专用线作业对正线行车安全和运输能力的影响”,根据此要求,一般专用线在车站接轨应满足立交疏解条件。当专用线处在重载铁路集运段落时,由于集运部分正线能力不是很紧张,列车速度通常不超过120 km/h,因此可预留立交疏解条件,减少专用线初期投资。另外,铁运函[2007]714号文中尚要求“年运量100万t及以上、品种单一的新建铁路专用线,其装卸线应设计为贯通式,并具备整列装卸、整列到发的技术条件,采用机械化、自动化装卸机具”,因此,专用线内装车站到发线有效长度应和接轨干线标准一致,尽量采用漏斗仓装车,主要方向应实现“到—装—发”不摘机作业,以最大限度地减少摘挂机车及走行作业,提高作业效率。

11 站台

接发万吨列车车站到发线长度为1 700 m,接发两万吨列车到发线长度为2 800 m,受到发线长度的影响,对于办理客运的车站,如设置中间站台,势必在全站范围内将股道线间距拉开,导致土方及桥涵工程增加,当车站处于高填深挖地段,由于车场宽度的加大,还会增加路基两侧挡墙工程。因此,为节省投资,重载铁路宜在车场股道外侧设置侧式站台,基本站台与侧式站台间设置地道或天桥连接。

12 装煤方式

目前大量采用的装煤方式为铲运机,这种方式需要在到发线外侧通长范围内修建装煤站台,特点是工程简单、易于实施、投资少、见效快,被投资方普遍认可,适用于地形起伏不大的地区。但当站内有大中桥时,因无法修建站台,则该种方式不能适用。最近几年,随着国家环境保护力度的增强,在靠近城镇较近的地方,铲运机装车逐渐被装煤漏斗仓代替,其不同点是用皮带将煤炭运至车辆上部装煤漏斗,通过漏斗仓实现自动装车,优点是节省人力、效率高、对环境污染小,缺点是投资高,一旦装煤漏斗出现机械故障,则整个车站作业都将受到影响。

13 环线设置

装煤站使用装煤漏斗仓及卸车站使用翻车机,大部分均需要设置环线与重、空车到发线相连,从而实现到达—装卸—出发过程的流水作业。其平面布置时应该使重车、空车分别行驶在直线和曲线地段,以使运营条件好,有利于减少钢轨磨耗。环线半径一般采用300 m,困难条件下不能小于250 m。

14 调车设备

大秦线湖东编组站及朔黄线肃宁北区段站建成之初均为一级三场站型,其中湖东调车场设置了16条调车线、肃宁北调车场设置了9条调车线,并设置了驼峰及尾部牵出线。随着装车基地整车化配套工程的实施及运输货物品类的单一化,两站的驼峰均出现能力虚弥的问题。现场上峰车辆主要是一些扣修车和违编车,数量有限。因此,对于技术作业站的调车场,应慎重选用驼峰设备,一般设置牵出线就能满足需要。另外,调车线的作用主要存少量的扣修车、违编车及补轴车,因此,调车场规模不宜过大,一般3～5条就能满足要求。目前肃宁北调车场已根据运输需要,将驼峰废弃,9条调车线中只留3条继续发挥作用,其余6条改为上、下行到发线。

15 结语

重载铁路主要承担货物运输,个别线路品种单一,多数列车从装运地直达卸车地,虽然属于普通铁路范畴,但还是与传统意义上的客货混运铁路有较大的不同,设计时应根据其自身的特点,结合当前铁路运输组织的调整变化,在满足功能需要的前提下,选择合理的车站布置方案及设备,从而发挥铁路货物运输的最大效能与潜力。

[1]GB50090—2006,铁路线路设计规范[S].

[2]GB50091—2006,铁路车站及枢纽设计规范[S].

[3]耿志修.大秦铁路重载运输技术[M].北京：中国铁道出版社,2009.

[4]铁道第四勘察设计院.铁路工程设计技术手册.站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社,2004.

[5]铁道第三勘察设计院.改建铁路大秦线两亿吨扩能改造工程可行性研究报告[R].天津：铁道第三勘察设计院,2004.

[6]秦宝来.大秦重载铁路扩能总体设计中的关键技术问题[J].铁道标准设计，2008(8)：10-13.

[7]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路张家口至唐山线可行性研究报告[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司,2009.

[8]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路山西中南部通道可行性研究报告[R].天津：铁道第三勘察设计院集团有限公司,2009.

[9]铁运函[2007]714号文,关于进一步做好铁路专用线接轨有关工作的意见[Z]．

[10]铁鉴函[2010]623号文,关于新建张家口至唐山铁路初步设计的批复[Z]．

[11]铁鉴函[2010]196号文,关于山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴段初步设计的批复[Z]．