南吕梁山隧道病害整治期间运力保障方案研究

李文慧

(中国铁路设计集团有限公司 线路站场枢纽设计研究院，天津 300142)

1 概述

1.1 瓦日线南吕梁山隧道及相邻车站概况

南吕梁山隧道位于瓦日线 (瓦塘镇—日照港) 蒲县—龙马区间内，起讫里程 K284+561～K308+002，长度为 23.441 km。南吕梁山隧道为瓦日线上最长隧道，设计为双洞单线隧道，线间距 30 m。蒲县—龙马区间站间距 32.62 km，两端车站均为万吨站，其中，蒲县站设有 5 条到发线 (含 2 条正线)，到发线有效长 1 700～1 953 m，车站两端咽喉区正线间均设双八字渡线；龙马站设有 4 条到发线 (含 2 条正线)，到发线有效长 1 700～2 050 m，小里程咽喉区正线间设双八字渡线，大里程咽喉区正线间设单渡线。此外，蒲县—龙马区间内绝大部分处于紧坡地段，重车运行方向上坡 6‰，轻车运行方向上坡 8‰～12.6‰；区间包含 4 座桥梁、3 座隧道，大部分桥梁、隧道工点为相连工程。瓦日线距离南吕梁山隧道最近的既有万吨组合分解站为洪洞北站，距龙马站 29.699 km[1-2]。

1.2 南吕梁山隧道病害整治期间运输能力

瓦日线正线数目为双线，设计年输送能力约为2 亿 t，通过能力 180 对/d。目前，南吕梁山隧道内出现多处病害，需要封道整治且时间较长，整治期间只能采取单线运输方式，对正常运行时的运输能力产生极大影响。病害整治期间，蒲县—龙马区间按单线运行，货物列车牵引质量维持 5 000 t，区间按单线半自动闭塞办理，蒲县—龙马区间开行 5 000 t 列车的最大运能如表 1 所示。

1.3 南吕梁山隧道病害整治期间运量预测

在南吕梁山隧道病害整治期间，瓦日线 2018年计划开行 10 列万吨列车 (6 列单元万吨列车，4 列组合万吨列车)，4 列 5 000 t 列车，预计南吕梁山隧道以西货物发送量约 3 000 万 t。同时，吕临能化临县北专用线 2018年1月2日开通；魏瓦 (魏家滩—瓦塘) 联络线即将开通，运量具有一定的增长空间。根据专用线企业 2018年提供运输需求，南吕梁山隧道运量预测如表 2 所示。

表 1  蒲县—龙马区间开行 5 000 t 列车的最大运输能力Tab.1 Capacity of 5 000 t train of Puxian to Longma section

表 2  南吕梁山隧道运输预测Tab.2 Forecast of the transport capacity in the south Lyuliang mountain tunnel

2 蒲县—龙马区间运输能力保障方案

针对瓦日线南吕梁山隧道病害整治期间运输能力和预测情况，由于维持开行 5 000 t 列车的输送能力不能满足运输需求，因而需要进一步研究蒲县—龙马区间运输能力保障方案。提高运输能力可采用增加单次牵引定数，缩短追踪间隔等方法，由此提出南吕梁山以西万吨列车运输组织、蒲县—龙马区间增设线路所和蒲县—龙马区间单线双向自动闭塞 3 个方案。

2.1 南吕梁山以西万吨列车运输组织方案 (方案Ⅰ)

南吕梁山隧道病害整治期间，蒲县—龙马站按单线运行，闭塞方式按单线半自动闭塞办理。南吕梁山以西运输组织形式有 2 种，一种是全部组织万吨列车；另一种是部分组织万吨列车、部分组织 5 000 t列车。南吕梁山以西运输组织形式如表 3 所示。

方案Ⅰ在未增加投资的基础上，通过运输组织优化，输送能力虽然能够达到 3 000 万 t/a，但不能达到中国铁路太原局集团有限公司 2018年运量需求的增长空间。

表 3  南吕梁山以西运输组织形式Tab.3 Form of transport organization in the west of the south Lyuliang mountain

2.2 蒲县—龙马区间增设线路所方案(方案Ⅱ)

2.2.1 增设线路所

综合分析蒲县—龙马区间线路平纵断面及工程条件，南吕梁山隧道小里程侧 (蒲县端) 不具备增设线路所的条件，大里程侧 (龙马端) 仅在南顶隧道内(K309+633～K310+267) 计 634 m 的直线段具备增设线路所的条件。为尽可能缩短蒲县—龙马区间单线段长度，考虑于 K309+700 处增设线路所[3-4]。

南吕梁山隧道上行线封闭期间，上行列车利用封闭线路做安全线，于南顶隧道 (单洞双线) 内K309+700 处插入 12 号单开渡线 1 组，插入渡线处线间距 4.00 m。上行线封闭期间增设线路所示意图如图 1 所示。

南吕梁山隧道下行线封闭期间，于南顶隧道内K309+700 处插入 12 号单开道岔 1 组，插入渡线处线间距 4.00 m，下行线封闭期间增设线路所示意图如图 2 所示。

图 2  下行线封闭期间增设线路所示意图Fig.2 Schematic diagram of adding block post during the closing of the downline

受制于线路条件，线路所处无法设置安全线，可采用 3 种方法加以解决。

（1）线路所道岔纳入车站管理。考虑到线路所位置交叉列车均为货车，可以不设置安全线，该信号机距离道岔77 m。

（2）采取复显示信号机红灯代替安全线的形式，且复显示信号机距离道岔 1 277 m。该方法比较线路所道岔纳入车站管理，上行列车运行时分需要增加 1 min。

（3）考虑在龙马站等待越行。这种方法需要占用上行列车运营时分 5 min。

2.2.2 运输能力适应性情况

为提高区间通过能力，在蒲县—龙马区间增设线路所，线路所距离龙马站约 5.3 km。蒲县至线路所按单线半自动闭塞办理，线路所至龙马站按双线半自动闭塞办理[5-6]。线路通过能力如图 3 所示。

由于增设线路所后，受条件限制，蒲县—龙马上行线无法设置安全线，为保证行车安全，需要设置重复信号，因而上下行列车不同时通过线路所的时间延长约1 min。蒲县—龙马区间增设线路所后运输能力如表 4 所示。

方案Ⅱ中，如果全部开行万吨列车，则可以开行万吨列车15 对/d，输送能力为 3 750 万 t/a；如果部分开行万吨列车，则可以开行万吨列车11对/d，5 000 t 列车 4 对/d，输送能力为3 200 万 t/a。

2.2.3 存在问题

图 3  线路通过能力Fig.3 Line carrying capacity

表 4   蒲县—龙马区间增设线路所后运输能力Tab.4 Transport capacity of adding block post in Puxian to Longma section

（1）增设线路所处线间距仅有 4.00 m，下行线封闭期间，插入的两道岔间夹直线长只有 5.75 m，不能满足道岔跟端至末根长岔枕距离 L 长 (图号为专线4307 的道岔 L 长为 6.9 m) 的要求，如果采用这种布置方式，需要道岔厂家对长岔枕区特殊设计及生产。

（2）上行线封闭期间，受隧道限界影响，道岔转辙机只能安装在正线间，而正线间距仅为 4.00 m，转辙机尾部 (动作杆) 与相邻线的轨枕冲突，转辙机外边缘距相邻线钢轨仅 0.25 m，需要对 2 根轨枕进行锯除。

（3）上下行线封锁切换时，信号系统需进行二次修改；封锁解除时，需要拆除线路所信号系统，其他信号系统进行第三次修改，施工过渡复杂。

（4）方案Ⅱ线路所距离龙马站太近，提高运输能力有限。

2.3 蒲县—龙马区间单线双向自动闭塞方案 (方案Ⅲ)

2.3.1 采用单线双向自动闭塞

为进一步提高南吕梁山隧道病害整治期间蒲县—龙马区间单线运输能力，采用蒲县—龙马区间单线双向自动闭塞运输组织方案，需要在南吕梁山隧道内增设反向区间通过信号机，出隧道后至龙马站；受双线线间距 (4.00 m) 的影响，不能设置反向区间通过信号机，出隧道后第一架区间通过信号机至龙马进 (出) 站信号机作为一个闭塞分区。

2.3.2 运输能力适应性情况

蒲县—龙马区间按单线双向追踪，能力计算参数：以上行线运行为例，下行 5 000 t 列车追踪间隔采用 12 min，下行万吨列车追踪间隔采用 14 min；上行列车追踪间隔参照中国铁路太原局集团有限公司资料，5 000 t 列车采用 8 min，万吨列车采用 10 min。连续追踪 3 列为例，线路通过能力如图 4 所示。

根据线路通过能力模拟计算，蒲县—龙马区间采取单线双向自动闭塞运输能力如表 5 所示。

在方案Ⅲ中，如果全部开行万吨列车，连续追踪3 列，可开行 25 对/d 万吨列车，输送能力为 6 350 万 t/a；如果部分开行万吨列车，连续追踪 4 列，开行 21 对/d万吨列车，9 对/d 5 000 t 列车，输送能力为 6 400 万 t/a。由此可见，这 2 种开行方式都可以满足瓦日铁路运量的进一步增长。

图 4  线路通过能力Fig.4 Line carrying capacity

表 5  蒲县—龙马区间采取单线双向自动闭塞运输能力Tab.5 Carrying capacity of single-line double-direction running automatic block in Puxian to Longma section

2.4 推荐方案

综上所述，方案Ⅰ不增加工程，仅通过运输组织将 5 000 t 列车变为万吨列车，但无法满足路局运输需求；方案Ⅱ增设线路所方案虽能提高通过能力，但是提高幅度有限，还存在 4.00 m 线间距插入渡线的一些问题，性价比低；方案Ⅲ通过增设信号设备可显著提高通过能力，能够满足隧道在病害整治期间路局对运输能力的需求，性价比高。研究推荐方案Ⅲ，即蒲县—龙马区间单线双向自动闭塞方案[7-8]。

3 结束语

铁路运营过程中经常遇到因各种病害整治需长时间封锁线路施工，针对这种常见的影响铁路正常运营的情况，研究从运输组织的角度，提出了 3 种解决方案[9-11]，保证在特殊时期即能满足运输需求，又能有效保障运输收益。由于增设线路所对提高通过能力作用有限，研究没有尝试将增设线路所和单线双向自动闭塞相结合，或许可以在单线双向自动闭塞方案基础上进一步提高运输能力，但受制于增设线路所方案，提升能力有限且增加投资较多。通过研究行车组织方案，对封闭线路施工期间如何保证运量提供借鉴。

参考文献：

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