北京局集团公司管内石太线运输能力方案研究

张 宇

（中国铁路北京局集团有限公司 运输部，北京 100860)

1 北京局集团公司管内石太线运输能力现状分析

1.1 现状

石太线(石家庄—太原)东起华北平原石家庄站,西至太原盆地太原站,是我国“西煤东运”的主要运输通道之一,也是我国第一条双线电气化铁路,全长243 km。赛鱼站为局间分界站,赛鱼以西属中国铁路太原局集团有限公司(以下简称“太原局集团公司”)管辖,赛鱼及其以东属中国铁路北京局集团有限公司(以下简称“北京局集团公司”)管辖。石太线(北京局集团公司管内,下同)营业长度119 km,线路延展长共计276.3 km,其中曲线共计433条/130.53 km,最小曲线半径280 m(程家至岩会站间),最大坡度20.5‰。

根据运输需要,石太线2017年完成四显示改造并优化车站布局,完成大站改造。2017年赛鱼分界口上行接入货物5123万t,白羊墅站至娘子关站限制区段货物平均密度9576万t·km/km,图定货物列车110对/d,运行图能力利用率达到89.9%,仍然不能满足运输需求,但已不具备全线大规模设备改造空间。北京局集团公司管内石太线示意图如图1所示。

铁路既有线路实际运输能力受到线路内作业量较大车站咽喉通过能力、解编能力、货物装卸作业能力以及限制区段通过能力等多项能力的限制[1-4]。目前石太线运量主要由太原局集团公司接入车流和北京局集团公司阳泉地区自装车流组成。阳泉地区煤炭装车点在阳泉矿、荫营矿、南庄矿、固庄矿及阳涉线,阳泉矿经阳泉矿正线、阳简线接入阳泉站进入石太线,阳涉线和南庄矿接入白羊墅站进入石太线,荫营矿、固庄矿经白荫线接入白羊墅站进入石太线。石太线经历过多次增量改造后,各方面能力基本达到饱和,如果要提高运输能力,需要对石太线能力限制瓶颈进行分析。

1.2 限制瓶颈

图1 北京局集团公司管内石太线示意图Fig.1 Map of Shijiazhuang-Taiyuan Railway in China Railway Beijing Group Co., Ltd.

（1）赛鱼局间分界口通过能力。赛鱼站为北京局集团公司与太原局集团公司的局间分界站,其特点是“上重下空”,即上行接入主要是晋煤外运煤炭重车流,下行主要是交出山西煤炭装车所需空车。石太线上行重车方向为连续长大下坡道,为实现安全冗余,各站上行接车进路均设有延续进路。赛鱼站石家庄方向与阳泉站相邻,阳泉站阳泉场上行接赛鱼方向、简子沟矿正线方向、简子沟阳简线方向列车,开放列车信号时,接车线末端设延续进路,延续进路占用东咽喉,影响阳泉站上行开车及下行站内接车。《石太线(获鹿至坡头四显示自动闭塞特定行车办法(试行)》规定：“阳泉站上行以出站信号机的绿色灯光作为占用区间的凭证”,阳泉站接入赛鱼口石太上行列车延续进路与接入阳泉矿正线或阳简线列车、本站上行开车、接入下行到达列车进路交叉,影响运输效率,进而影响赛鱼分界口上行接车。阳泉站平面示意图如图2所示。

图2 阳泉站平面示意图Fig.2 Map of Yangquan Railway Station

（2）白羊墅站作业能力。白羊墅站为一级三场横列式车站,是石太线的技术站,主要担当石太线接发列车作业,阳涉线(白羊墅—悬钟)、白荫线(白羊墅—荫营,连接荫营矿、天成集运站)、荫固线(荫营—固庄,连接固庄矿)、南庄线(白羊墅—南庄矿)列车的接发、技术作业、始发列车编组,以及各货场、各专用线的取送作业等任务。车站设有到发线14条,编发线5条(21道至25道),调车分类线11条。车站作业量大,编发线数量少,并且有效长不满足石太线图定70.0换长要求。

（3）岩会至程家站间通过能力。石太上行线经过乱流站后,列车密度增大。乱流至岩会站间只有2架通过信号机。岩会站(含站内)至程家站间90 km 0 m至86 km 300 m处因曲线半径小(半径280 m),限速50 km/h。上行列车岩会站进站后速度降低,以绿色灯光作为进入区间的行车凭证,前后列车追踪间隔较小的情况将导致后续列车岩会站内停车,进而影响乱流站出站信号机不具备绿灯条件,降低区段内列车运行速度,降低通过能力。

（4）石家庄铁路枢纽石太线方向接车能力。京广高速铁路(北京西—广州南)开通以及石家庄铁路枢纽改造以后,石太、石德东西方向车流的技术作业主要在石家庄西站完成,以无调中转作业为主。受地形及城市发展条件限制,石家庄铁路枢纽改造完成后,石家庄西站能力并没有提升,对石太方向(对西)接车能力饱和,对石德方向(对东)开车受石家庄北站东咽喉发车能力及石家庄枢纽能力限制,对东开车困难时又进一步影响对西接车。石家庄北站主要负责办理北京、德州、太原和部分郑州方向的旅客列车到发、中转、机车换挂、列车补水作业,以及石德、石太方向货物列车的接发、会让作业。2017年底运行图安排旅客列车43对/d,货物列车上行83列/d、下行86列/d,每日旅客列车单机出入库40台。车站东咽喉占用率上行(13/11道岔组)达到82.7%、下行(9/15道岔组)为72.8%,客货列车争抢东咽喉(石德方向)通过能力,进路交叉影响严重。石家庄铁路枢纽示意图如图3所示。

综上分析,石太线运输能力限制瓶颈主要在“两区域一区间”,即阳泉和石家庄2个区域,岩会至程家区间。

2 北京局集团公司管内石太线运输能力方案分析

2.1 方案比选

随着国家环保治理力度加大,各地对大宗货物公路运输逐步设定限制门槛,北京、天津、河北等省市先后出台了“蓝天保卫战三年行动方案”,提出“公转铁”方案及相应激励奖惩措施,天津港提出逐步减少公路煤炭集港运输。由于短期内新增铁路运输需求目前石太线运输能力无法满足,可以考虑以下解决方案。

（1）方案I。进一步进行扩能改造,包括对阳泉站上行进站方向线路降坡、增加到发线及到发线有效长,改造限制区段线路平纵断面降低坡度、增加曲线半径,增加石家庄枢纽走行径路客货列车进一步分开等。优点：彻底解决石太线能力限制瓶颈,降低运输组织难度,满足运输需要。缺点：石太线已经多次改造,继续扩能改造空间小、难度大、成本高。按照中国国家铁路集团有限公司部属,瓦日铁路(瓦塘—日照港) 2019年预计增量4000万t,2020年继续增量；唐呼铁路(呼和浩特东—曹妃甸港) 2019年预计增量5000万t,2020年继续增量；蒙华铁路(蒙西—华中)预计2019年底开通,初期运量5000万t。以上西煤东运、北煤南运大通道增量以后,石太线运量需求并不乐观,进一步大规模扩能改造缺乏稳定运量需求支撑。

图3 石家庄铁路枢纽示意图Fig.3 Map of Shijiazhuang Railway Hub

（2）方案II。维持现有设备状况和运输组织模式不变,北京局集团公司减少阳泉地区装车。优点：成本低,简单易行,满足山西省石太线煤炭运输需求,满足中国国家铁路集团有限公司路网运输平衡和顺畅。缺点：减少北京局集团公司运输收入,同时压缩阳泉地区煤炭外运通道能力,可能造成局部运输供给不足。2017年阳泉地区装车数占北京局集团公司全部装车数的15.1%,装车减少将给北京局集团公司完成运输任务带来较大压力,客观情况和主观意愿都无法接受这种消极的应对措施。

（3）方案III。针对石太线“两区域一区间”主要限制点,本着少花钱、不花钱办实事的原则,通过科学、合理的手段提高车站作业效率和通道运输能力,满足阶段性运输需求。主要措施包括压缩限制区段列车追踪间隔,提高车站作业效率和枢纽作业能力等。

综上分析,结合石太线中远期运能需求及预计投资收益情况,方案III更具优势。

2.2 方案实施

2.2.1 缩短限制区段列车追踪间隔

2016年6月研究制定《石太线(获鹿至坡头四显示自动闭塞特定行车办法(试行)》时,货运需求不足,新设备(四显示)开通使用安全谨慎考虑,确定了石太线上行正方向运行的列车,以出站信号机的绿色灯光作为占用区间的凭证(《铁路技术管理规程》规定：“使用自动闭塞法行车时,列车进入闭塞分区的行车凭证为出站或通过信号机显示的允许运行的信号”[5])。2017年底铁路货运上量以后,组织相关各专业部门,重新查定线路数据,进行列车牵引试验,专家团队进行安全评估后,通过对石太线行车办法进行修订,确定阳泉、岩会、井南、井陉、头泉5个车站发车凭证由绿色灯光修改为绿色或绿黄色灯光(岩会站总出站由绿黄色灯光修改为黄色灯光)[6],修改后列车在上述车站发车时,与前行列车间隔由至少3个闭塞分区缩短为至少1个闭塞分区,追踪间隔可以压缩 2 ～ 2.3 min。

2.2.2 增加白羊墅站股道容车数

针对白羊墅站编发线不能满足满长开车问题,组织对具备移设条件的编发线21道、22道、23道,脱轨器分别向东侧外移19 m,14 m和20.5 m,外移后最大容车长度分别达到782 m,777 m和771.5 m,最大容车换长达到70.0,满足石太线运行图满长开车条件。编发线24道和25道脱轨器外移后最大容车长度最多达到740 m和735 m,仍然不能满足满长开车条件。

2.2.3 增加石家庄枢纽接车能力

（1）提高石家庄西站接发车能力。①调场接车。在列车到达密集时段或机车阶段性紧张时段,将石太线部分无调中转列车调整到石工站进行技术作业。2018年全年,上行车流日均调整1.1列,下行车流日均调整1.6列,缓解石家庄西站作业压力。②进行必要的改造。将石家庄西站I场上行进站信号机外制动距离内超过6‰下坡道进行降坡改造,同时将上行进站信号机向站内方向移设,2018年9月底施工完毕后,进站信号机制动距离内坡度降为6‰以下,消除超过6‰下坡道的各项接车限制,提高了头泉—获鹿—石家庄西I场上行通过能力。③各工种协调配合。石家庄西站行车作业人员加强与机务部门协调配合,开车前提前通知司机做好开车准备。司机开车前准备工作作业时间从5 min左右,缩短至2 min以内。石家庄西站密集时段连续发车间隔到达11 ～ 12 min,较措施实施前压缩4 min左右。④组织补轴满长。在石德方向机车不足而车站有作业能力时,加大列车补轴力度(石德线(石家庄—德州)牵引定数5000 t,石太线双机4200 t),充分利用机车牵引能力和运行图通过能力。自2018年2月8日至年底,石家庄西站对上行车流日均补轴5.3列,有效缓解了机车紧张,提高了车站接车能力。

（2）提高石家庄北站通过能力。①2018年第一阶段调图,对石家庄北站旅客列车进行调整,原运行图石德—南京广方向的3对旅客列车,仅保留天津—成都K257/8次,其他2对分别停运、调整到石家庄站,不再经石家庄北站运行。②在石家庄东—良村联络线间架设接触网,石太客运专线(石家庄—太原)部分旅客列车由石家庄北站至石德线径路,改为经由获鹿线路所—石家庄客站—石济客运专线(石家庄—济南西)—石家庄东站—联络线—石德线运行,利用石家庄站接发车能力分流石家庄北站东咽喉压力,提高货物列车石家庄北站向石德方向通行能力。2018年11月联络线架设接触网施工完毕,2018年底运行图调整,太原—上海K374/1 K372/3次、太原—秦皇岛K520/1 K522/19次,石家庄枢纽内不再经石家庄北站运行。③2次运行图调整减少石家庄北站东咽喉旅客列车4对,运行图理论通过能力增加6对货物列车(2018年石太线运行图旅客列车扣除系数ε客取值1.5)[7]。

2.2.4 实施针对性激励考核

2018年下半年对石太线实行增量专项考核,包括：阳泉站、白羊墅站组织快速始发列车(始发占线时间每列40 min为标准),石家庄西站组织快速中转列车(中转占线时间30 min为标准)考核,达标奖励；石家庄西站列车补轴、石家庄工业站辅助石太线接车、石太线上行到达东部地区列车石太机班直通列数考核,按列奖励；石德机车机班供应数考核,以每天65班为基数,超额奖励。这些激励措施对石太线运输能力的提高奠定了良好基础。

2.3 方案实施效果

“两区域一区间”相关提效措施的实施,有效提高了石太线的通道能力,除满足阳泉区域装车所增能力需求外,还为赛鱼局间分界站接入太原局车流提供了保障,与2017年比较,成效显著,提高石太线运输能力方案实施效果如表1所示。

石太线运输能力提升方案经验,运用在北京局集团公司管内唐呼(唐山—呼和浩特)、丰沙线(丰台—沙城),唐山、邯郸地区提效增量工作中,也取得了较好效果[8],进一步验证提高石太线运输能力方案的可行性和有效性。

表1 提高石太线运输能力方案实施效果Tab.1 Implementing effect of the scheme for improving Shijiangzhuang-Taiyuan Railway transportation capacity

3 结束语

铁路运输能力受运行图能力、技术站作业能力、主要站咽喉通过能力、车站装卸作业能力等因素影响,各项能力计算都有成熟的研究结论和查定方法,但针对一条既有线路影响运输能力的因素,还应结合一定设备条件下行车组织、作业办法等方面进行分析和研究。随着我国铁路新线建设进程、路网结构和区域内货源结构的变化,还应加强分析新的运能限制瓶颈,为提高铁路运输能力提供合理解决方案。