露天矿区铁路专用线主要技术标准及运输组织模式研究

赵睿泽

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102627）

1 项目概况

项目位于四川省南充市境内，主要服务于南充市兴源石材有限公司，承担兴业矿区和丰源矿区矿石及荒料的运输业务。线路自规划石料产业园南端引出后向东走行，经兴业矿区设站后继续向东至丰源矿区前设丰源站，新建线路长度14.137 km，桥梁长度0.724 km，桥梁比例5.12%。

2 设计铁路主要技术标准

2.1 限制坡度的选择

本项目地处山区，沿线所经地形起伏较大，线路起终点地面高程分别为370 m、650 m，航空距离9.82 km，相对高差280 m，自然纵坡陡峭。考虑本项目为服务于矿区运输的专用铁路，可采用较大限制坡度用以降低工程投资，减少矿区企业出资压力。

根据国内铁道行业标准《铁路专用线设计规范（试行）》（TB 10638-2019）规定：内燃铁路限制坡度不得大于25‰，电力铁路不得大于30‰。但考虑本线仅为矿区运输服务，研究年度不与国铁线路接轨并办理过轨运输，故亦可参照国家标准《冶金露天矿准轨铁路设计规范》（GB 50512-2009）中规定：内燃铁路限制坡度不应大于30‰，电力铁路限制坡度不应大于40‰。

不同的限制坡度方案直接影响了线路走向及建设规模，也决定项目工程投资及运能规模。本次研究结合上述规范要求，结合沿线地形条件，提出对25‰、30‰、40‰三个限坡方案进行详细比选分析。

2.2 对线路走向的影响

石料产业园至兴业矿区与兴业矿区至丰源矿区段均位于木华江北岸，地形起伏较大，地势呈现东北高、西南低的趋势。不同铁路限制坡度对线路长度有一定影响，对铁路整体走向影响较小。

2.3 对建设规模的影响

限制坡度的不同直接影响线路牵引质量及运能规模，在矿区运量需求确定的前提下，直接影响了线路的正线数目，即线路的建设规模。

根据建设单位对矿区开采能力的预估，本专用线丰源至兴业段货流密度近、远期分别为500万吨、1 000万吨；兴业至石料产业园近、远期货流密度分别为1 500万吨、3 000万吨。根据国内目前主型大功率内燃、电力机车最大限坡牵引及制动对应牵引质量情况，计算各坡度方案下线路运能适应情况见下表1。

表1 各坡度方案运能适应情况表 单位：对/日、万吨/年

由上表可以看出，采用25‰坡度电力牵引方案研究年度单线规模即可满足运能需求；内燃方案远期兴业至石料产业园区间能力不足。30‰限坡方案内燃、电力牵引格局下近期单线能力均可满足运输要求，远期兴业至石料产业园区间均不足。40‰限坡方案电力牵引格局近期单线规模即可满足运输要求，远期兴业至石料产业园区间能力不足。

由于本项目区间长度较短且坡度较大，无增设车站扩能条件，故针对各方案能力不足情况主要考虑两种扩能方案：①增加补机，双机牵引提高列车牵引质量，延长到发线有效长度方式扩能；②区间增建二线方式扩能。从节省工程投资角度分析，增加补机提升列车单列输能方式优势明显。经计算25‰方案远期双机牵引提升牵引质量后单线能力均可满足运能需求；30‰方案电力牵引格局下近期单线能力可以满足运输要求，远期双机牵引提升牵引质量后兴业至石料产业园区间输送能力仍不足，需增建二线；40‰方案远期能力仍不足，考虑再次增加补机三机牵引方案受长大坡段制动影响存在运营风险，且目前国内无相关运营经验，故40‰方案远期兴业至石料产业园区间宜采用增建二线扩能。

2.4 各方案工程技术经济效益分析

本次限坡方案研究针对近期单线规模进行工程投资及运营投入差异分析，详见表2。

表2 限坡方案技术经济比较表

可以看出，从工程经济效益角度分析，各方案静态投资总体差异相对较小。30‰方案较40‰方案静态投资仅增加600万元，但运营条件有较大改善；较25‰方案投资节省约4400万元，占比达10.1%。运营投入25‰方案较30‰方案节省有限，30‰方案较40‰方案优势较为明显。

2.5 研究小结

结合以上分析，本次研究从各坡度方案对沿线地形的适应情况，对矿区运量需求的适应性、国家能源政策和铁路主要技术政策以及建设运营投资差异等综合考虑，本线限制坡度宜采用30‰限坡、电力牵引方案。

3 铁路主要技术标准

3.1 铁路主要技术标准的比选

3.1.1 限制坡度

结合前述建设方案研究结论，本线限制坡度推荐采用30‰方案。

3.1.2 正线数目

结合前述建设方案研究内容，30‰限坡方案条件下，近期单线单机牵引即可满足运输需求，远期通过延长到发线有效长度，增加补机提升列车单列输能方式单线可以满足运输需求。即本次研究正线数目推荐为单线。

3.1.3 最小曲线半径

线路最小曲线半径200 m。

3.1.4 牵引种类、机车类型及牵引质量

本线研究年度不与国铁路网接轨，主要服务南充市兴源石材有限公司，是为矿区大宗矿石运输服务的专用铁路。结合前述建设方案坡度研究内容，从国家能源政策和铁路主要技术政策综合分析，本次研究牵引种类按电力牵引。

根据限制坡度研究结论，HXD系列电力机车牵引2 800 t能够较好地适应30‰的坡度和本项目的预测运量，因此，本专用线机车类型采用HXD系列，近期单机牵引2 800 t、远期双机牵引3 900 t。

3.1.5 到发线有效长度

本专用线近期牵引质量推荐采用2 800 t，到发线有效长度采用450 m与之相匹配，预留远期650 m条件。

3.1.6 闭塞类型

本线为单线铁路，采用半自动闭塞能够确保行车安全，并满足运输能力的要求，闭塞类型推荐为半自动闭塞。

4 铁路主要技术标准的推荐意见

（1）正线数目：单线。

（2）限制坡度：30%。

（3）最小曲线半径：200 m。

（4）牵引种类：电力。

（5）机车类型：HXD系列。

（6）牵引质量：近期2 800 t，远期3 900 t。

（7）到发线有效长度：450 m，预留650 m条件。

（8）闭塞类型：半自动闭塞。

5 运输组织

5.1 车站分布

本项目线路全长14.137 km，新建车站3座。研究年度车站性质及开关站情况见表3。

表3 车站性质及开关站表

5.2 运输组织模式及运营管理方式

（1）本线为单线铁路，研究年度仅开行货运列车，按货运专线组织运输。

（2）运营管理方式。运营管理方式的选择对项目资产管理、运输组织方案、运输成本、运输效率等各个方面都有直接的影响，最终影响项目的经济效益。本线由南充市兴源石材有限公司出资建设，为充分利用既有资源、减少运营投资、降低企业运输成本，本次研究建议本线建成后由南充市兴源石材有限公司负责运输生产管理。

6 研究年度货物列车开行方案及货车对数

6.1 研究年度货物列车开行方案

研究年度货物列车开行方案见表4。

表4 货物列车开行方案 单位：列/日

6.2 研究年度货物列车对数

研究年度本线开行货物列车对数见表5。

表5 货物列车对数表 单位：对/日

7 设计能力与货运需求适应性分析

7.1 通过能力适应性分析

研究年度本线设计通过能力见表6。

表6 设计通过能力表 单位：对/日

从上表可以看出，本线设计通过能力能够满足研究年度的运输需求。

7.2 输送能力适应性分析

货物列车按HXD系列近期单机牵引2 800 t、远期双机牵引3 900 t计算，设计输送能力与研究年度货运需求的适应情况见表7。

表7 输送能力与预测货运需求适应情况表 单位：万吨/年

从上表可以看出，远期双机牵引提升牵引质量后兴业至石料产业园区间输送能力仍不足，需增建二线。

8 结束语

通过对本专用线的铁路主要技术标准、货物列车开行方案、设计通过能力、设计输送能力与本项目货运需求的适应性分析等方面进行研究，确定合理的技术标准和运输组织模式，为露天石料产业园提供了一种成本低、运量大、稳定可靠的运输方式，对促进铁路物流发展，降低企业运输成本，促进石料产业园区和地方经济发展具有重要意义和作用。