张 旭
(中铁第六勘察设计院集团有限公司 线路站场设计院,天津 300308)
宁武西站为宁静铁路(宁武—静乐)和朔黄铁路(朔州—黄骅港口货场)上的既有车站,隶属山西地方铁路集团宁静铁路公司,车站吸引范围内存在大批煤炭企业,承担大同煤矿集团煤炭运销公司等企业的煤炭外运功能。近年来该区域工业经济快速发展,货运市场的需求不断增长,根据铁路集约化发展的要求,将众多煤炭企业产品聚集在一起,对煤炭资源运输进行统一管理、运营,组织共同存储、共同配送,已成为区域发展的必然选择[1]。目前宁武西站受场站能力限制等各方面因素,亟需进行改造,使其具备万吨列车分解组合能力,以满足接发万吨列车的实际需求,进一步提升运输效率,为宁武西站附近企业、煤矿提供足够的煤炭运输服务能力,满足持续旺盛的市场运输需求,以更好带动地区经济增长。
宁武西站位于山西省忻州市宁武县城西侧,为既有朔黄铁路和宁静铁路的共建车站,宁武西站朔黄场、宁静场为横列式布置,宁武西站在两线上均开设办理客运及货运作业,在车站两端咽喉各有1条联络线相互连接。
宁静铁路上的宁武西站为区段站,站中心里程为NK5+840,按技术性质为三等车站,隶属于宁静铁路公司宁静车务段管辖。该站到发场与交接场呈横列式布置,其中到发场设有到发线5条(含正线1条),有效长度为855 ~ 975 m;交接场设有到发线5条,有效长度为956 ~ 1 038 m,交接场内线路已架网电化,承担与朔黄铁路的车辆交接任务;宁武端咽喉区设有机务段1处,站房同侧设有煤台1座、封闭式储煤场1座。朔黄铁路上的宁武西站为中间站,站中心里程为K15+931,主要办理货物列车到发与会让作业,设有到发线4条(含正线2条),有效长均为1 050 m系列。既有宁武西站平面布置示意图如图1所示。
图1 既有宁武西站平面布置示意图Fig.1 Plan layout of the Ningwuxi Station
宁武西站运量吸引区域内矿产资源种类繁多,蕴藏量极为丰富,其中煤炭探明储量277 亿t,保有储量261 亿t,经过多年发展,煤炭产业已发展成为主导产业之一。煤炭主要来自宁武县及周边地区,主要发往黄骅港、秦皇岛、曹妃甸及华东方向,根据预测运量的来源及去向,发送煤炭运输径路为宁静线、北同蒲线(大同—太原)、石太线(石家庄—太原)、石德线(石家庄—德州)、大秦线(大同—秦皇岛)及朔黄线。货物主要经由宁武西站沿上述径路发送,无到达运量,根据统计资料,2017—2020年货物发送量依次为163万t、143万t、187万t、195万t,运输品类为煤炭,运输需求持续增加。
在调查收集区域人口、产业布局、资源分布、经济发展、交通运输量、周边企业运输需求及发展规划等方面的基础上,确定区域未来的运量需求。研究区域内,宁武西站承担大同煤矿集团煤炭运销公司等企业的煤炭外运,主要发往山东德州及以远地区,预测2030年发送量为256万t,2040年发送量为269万t。宁武西站同时还承担宁武县能源贸易有限公司等企业的煤炭外运,主要发往黄骅港,预测2030年发送781万t,2040年发送1 009 万t。综合分析吸引区域煤炭赋存、煤种煤质、相关产业、区位交通等主要因素,预测宁武西站发送量2030年为1 037万t,2040年为1 278万t[2]。
(1)设施设备作业能力不足。目前区域内朔黄、大秦等线路已开通万吨及以上列车,宁静铁路部分区段已具备开行万吨列车的条件。但宁武西站与朔黄线交接场目前不满足万吨列车“直到直发”功能,宁武西站牵引定数还未统一,宁静铁路与朔黄铁路交换车流需要在站内换重,但既有设施设备作业能力有限,车站改编作业复杂,大量货车在站积压,车辆周转效率较低,影响车站通过能力及通过环境,造成车站到发线能力更加紧张,对车站发送能力和区域路网输送能力均有一定影响[3]。
(2)车站运输能力释放不充分。根据沿线经济特征及货运量变化趋势分析,宁武西站远期2040年输送能力应当以1 500万t为宜。目前宁武西站解编系统能力小,限制区域内企业发展远期运量增长的需求,需要通过改造释放运输能力,为宁武西站附近企业、煤矿提供足够的煤炭运输服务能力。通过对车站进行扩能改造后,可以优化车站作业模式,减少既有货运作业占用的能力,大大提高车站输送能力,并预留222万t的运量增长空间。
考虑宁武西站新增运量大部分为发往黄骅港、秦皇岛方向的下水煤炭,发往黄骅港方向的煤炭,经朔黄线到黄骅港;发往秦皇岛方向的煤炭,经大秦线到秦皇岛。朔黄铁路、大秦铁路等干线重载铁路目前列车编组主要为万吨和2万吨列车,而宁武西站与朔黄铁路交接车场到发线有效长为1 050 m系列,无法满足万吨列车的“直到直发”。为加快宁武西站吸引范围内货物流转速度,满足“直到直发”的组织模式,提出新建装车场及其引入宁武西站设计方案,实现宁武西站万吨列车开行目标。
在新建装车场与车站间采用相适应的运输组织方式,有利于运输调度指挥、合理配置和利用运输网络资源、强化专业管理,从而发挥铁路运输企业规模经营的优势,取得规模效益,同时对实现场站间高质量、高效率的运行,保证铁路的可持续发展具有现实意义[4]。新建装车场运输组织方式可采用以下方案。
(1)行车方式。新建装车场至宁武西站行车方式采用调车办理,装车场与宁武西站间采用调车5 000 t整列取送,并在宁武西站交接场编组万吨列车。调车办理方式适用货运量较少、品类复杂、距离较短的专用线[5]。采用调车办理方式,专用线线路条件与标准可适当降低,场站到发线有效长可结合运输需求适当缩短,信号联锁设备设置调车信号机等满足调车作业即可,工程投资较少[6]。
(2)交接方式。装车场至宁武西站路企之间的交接方式考虑采用车辆交接,即铁路与企业双方在交接地点按协议均将货物及车辆一同交给对方,同时进行货物及车辆技术状态的交接,由企业负责专用线铁路运输及货物装卸[7]。实行车辆交接方式,企业可自备机车,或租用中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)机车。
(3)车流组织。新建装车场经朔黄线发往黄骅港方向的煤炭,在装车场装卸线完成装车作业后,由调车机车整列送至宁武西站交接场,组合为万吨列车后与朔黄线办理车辆交接,由朔黄线组织万吨列车发往目的地;装车场经大秦线发往迁安及以远的煤炭,在装卸线完成整列装车作业后,由调车机车整列牵引至宁武西站,与国铁集团办理车辆交接后经北同蒲线、大秦线发往目的地;空车流调整按空重车流出入平衡的原则设计,分别由朔黄线黄骅港方向和大秦线方向排入。
结合装车场场址位置、货物流向以及宁武西站既有车站概况,对新建装车场引入宁武西站进行改造设计,具体包括对既有到发线进行延长等相关改造工程,从车站两端咽喉设计研究2个方案,即向静乐端咽喉延长到发线方案和向宁武端咽喉延长到发线方案。
(1)向静乐端咽喉延伸到发线方案。向静乐端咽喉延伸到发线方案平面布置示意图如图2所示。装车场于静乐端咽喉区外侧宁静铁路正线NK6+456.05处接轨,采用反向曲线形式折向西南进入装车场,正线全长1.58 km。装车场设于宁武西站西侧,采用“三线两台”的布置形式,设装车线2条,直线段有效长度均满足900 m,两线间设机走线1条;尽端设机待线1条,有效长度满足60 m。2条装车线外侧各设900 m×50 m×0.5 m的货物站台1座,站台及装车线均采用全封闭条形钢膜结构储煤棚。装车站至宁武西连接线前端设有动态轨道衡1座,与宁静铁路接轨处设安全线1条。为满足万吨列车“直到直发”的组织模式,将交接场既有17道、18道、19道共3条到发线向静乐端延长,并设腰岔与正线连通,延长后3条到发线有效长度满足1 700 m,具备万吨列车分解组合的条件,腰岔后方延长端到发线有效长度满足900 m,同时尽头设有效长度60 m的机待线1条。由于静乐端咽喉区正线东侧为既有村庄,民房密集,为减小拆迁、降低工程实施难度,同时结合周边地形和既有铁路线位,将宁静铁路既有正线向西改移,采用530 m曲线半径于隧道前接入既有线位,改线长度1.31 km。到发线延长线则充分利用原宁静铁路正线线位,对既有路基本体进行落道施工,以满足不大于1.0‰的坡度要求[8-10]。
图2 向静乐端咽喉延伸到发线方案平面布置示意图Fig.2 Plan layout of extending arrival-departure tracks to the throat of Jingle terminus
(2)向宁武端咽喉延伸到发线方案。向宁武端咽喉延伸到发线方案平面布置示意图如图3所示。装车场自宁武西站宁武端咽喉区接轨,装车站至宁武西连接线折向东北后进入装车场,连接线前端设有安全线及轨道衡1座。正线全长1.75 km。装车场紧邻宁武西站既有煤场西侧布置,布置形式及规模与向静乐端咽喉延伸到发线方案相同。为满足万吨列车“直到直发”的组织模式,将交接场既有17道、18道、19道共3条到发线向宁武端延伸,并设腰岔与正线连通,延长后3条到发线有效长度满足1 700 m,具备万吨列车分解组合的条件,腰岔后方延长端到发线有效长度满足900 m,同时尽头设有效长度60 m的机待线1条。延伸线尽端增设联络线1条,联络线跨过恢河河道后于既有朔黄铁路同向曲线间夹直线处接入。车站同时还建宁武西站轨道车库线2条,以及存车线1条和安全线2条。
图3 向宁武端咽喉延伸到发线方案平面布置示意图Fig 3 Plan layout of extending arrival-departure tracks to the throat of Ningwu terminus
(1)向静乐端咽喉延伸到发线方案优点主要有:①静乐端咽喉区道岔布置相对简单,延长到发线改造对既有宁武西站影响较小;②静乐端咽喉区外侧民房集中于正线以东一侧,且到发线延长线充分利用既有铁路正线线位,正线改移一侧无民房分布,拆迁量较小;③静乐端咽喉区西侧无限制性构筑物,专用线接轨难度较小;④远离朔黄铁路正线,且无需上跨主干道和河道,施工难度小,对朔黄铁路影响小;⑤无需改动朔黄铁路。缺点主要有:①需要对宁静铁路既有正线改移,长度约为1.31 km;②改移正线需新征路外用地。
(2)向宁武端咽喉延伸到发线方案优点主要有:①无需改移宁静铁路既有正线,对铁路区间影响较小;②充分利用既有铁路之间的夹心地,提高土地利用效率。缺点主要有:①宁武端咽喉区设有机务段及轨道车库,咽喉区道岔布置复杂,且连接紧凑,延长到发线改造对车站影响很大;②宁武端咽喉区外侧为宁武县城建区,民房密集,延长线虽利用宁静铁路与朔黄铁路中间夹心地,但该区域民房密集,仍需拆迁大量民房,同时专用线北端占压既有驾校和民房;③宁武端咽喉区西侧设有宁静铁路轨道车库检修工区,需对其进行拆除还建,对铁路影响大;④该方案紧邻朔黄铁路既有铁路桥施工,且连续上跨宁白线、崞五公路、滨江北大街、305省道以及恢河河道,新建桥梁较长,施工难度大;⑤新征用地较多;⑥需增设1条与朔黄铁路的联络线,对朔黄铁路运营影响较大。
综上分析,向静乐端咽喉延伸到发线方案虽然需改移宁静铁路既有正线1.31 km,但静乐端咽喉区道岔布置相对简单,改扩建对车站影响较小,新征用地较少,拆迁量小,改扩建工程远离朔黄铁路正线,工程设置相对简单,改扩建工程在宁静铁路正线及交接场内完成,对朔黄铁路影响较小,工程投资较向宁武端咽喉延伸到发线方案少14 000万元左右。因此,推荐宁武西站万吨扩能改造工程向静乐端咽喉延伸到发线方案。
宁武西站作为宁静铁路和朔黄铁路上的关键节点,其配套项目服务于山西省地方铁路集团宁静铁路公司,为宁武西站附近企业、煤矿提供煤炭运输,是山西省地方铁路集团宁静铁路公司发展的基础设施。根据铁路路网功能定位及地区运输需求,提出新建装车站并引入宁武西站方案研究,以实现万吨扩能改造,使车站具备万吨列车分解组合及接发车功能,有效释放宁武西站装车场煤炭发送的能力,以更好为宁武西站附近企业、煤矿提供优质的煤炭运输服务,有利于宁静铁路拓展煤炭市场,增加收益,同时也将极大促进沿线地区经济社会的发展。