铁路专用线及配套装车系统在路网中的作用探究

秦力超

(中交铁道设计研究总院有限公司，北京 100040)

1 专用线工程概况

1.1 研究范围

(1)安泽站(安泽站中心DK413+250=CK0+000)至唐城站设计终点CK24+442.22，正线线路长度为24.368 km。

(2)安泽站(安泽站中心DK413+250=SC1K0+000)至桃曲线路所(SC1K4+007)疏解线，线路长度为4.007 km。

(3)安泽站相关配套扩建工程。

(4)唐城工业站相关配套工程。

1.2 线路地理位置和径路概述

永鑫铁路专用线位于山西省安泽县境内，本线从山西中南部铁路通道安泽站西端引出，沿沁河、蔺河北上，止于安泽县唐城煤焦化工业园区。本线是霍东矿区东部煤炭外运的重要径路。

永鑫铁路专用线的建设对于支撑企业发展、节约运输成本、提高经济效益，对于促进安泽唐城煤焦化工业园区相关产业发展壮大，拉动安泽经济发展，促进霍东矿区煤炭资源开发，优化产业布局均具有积极意义。

项目建成后，将成为山西中南部铁路通道的煤炭集运系统的组成部分，对支撑通道煤碳来源，提高通道集约化运输，扩大通道对腹地辐射影响力具有重要意义。本线向北延伸可与沁源至沁水铁路连接，沟通沁源～沁县(两沁)铁路和侯月通道，形成贯通区域南部的新通路，对于完善区域路网有重要意义

2 路网概述

2020年：大西客运专线、山西中南部铁路通道、太中银线、包西铁路通道、准朔、准神、神瓦、准东二期、和顺～邢台～黄骅港铁路建成。大准线、神朔线、朔黄线、包兰线包惠段电化、大包线电化、大秦4亿t、邯长线等既有铁路扩能改造完成。

2030年：相关路网根据需要进一步完善。结合地区经济发展趋势和相关企业发展规划，建议本线远景年输送能力为1 500×10t。

3 专线地质地形地貌

3.1 地形地貌

线路自安泽站引出至和川处于中低山区，地势起伏较大，沟谷深切，多呈U型沟；经和川至唐城，位于黄土丘陵区及蔺河河谷阶地区，地形起伏较小，冲沟发育，边缘为黄土台地。地面标高910～1 140 m，相对高差约230 m，自然坡度约60°，隧道进出口边坡坡度约40°，山坡上植被总体上不发育，局部生长稀疏灌木或荆棘及杂草。

3.2 气象特征

线路通过地区属中温带干旱、半干旱气候区。以寒冷干燥，大陆型气候为特征。昼夜温差变化较大，表现为降雨量少，蒸发量大，空气干燥，春秋季节多风，夏季短促而炎热，冬季漫长且严寒。平均气温9.9 ℃，最冷月平均气温-3.6 ℃；极端最高气温38.7 ℃，极端最低气温-12.6 ℃；年平均降雨量465.8 mm，年最大降水量810.0 mm，年平均蒸发量1 506.3 mm；瞬时最大风速13.7 m/s，主导风向南风，平均风速1.3 m/s；最大积雪深度10 cm；土壤冰冻期从当年10月下旬到次年的3月下旬，季节最大冻土深度61 cm。

根据沿线近10～30年气象资料，按对铁路工程影响的气候分区标准，铁路沿线区段属寒冷地区。

3.3 地质构造

线路所经区段位于华北地台沁水构造盆地西翼，紧临太岳山径向构造带霍山隆起东缘南段，区域总体构造主要为一走向北东，倾向南东的单斜构造。受本区基底构造的控制，在此单斜背景下发育有一系列新华夏构造体系，构造形迹复杂，次级褶皱极为发育。

线路所经区段附近共分布有2组褶皱群，这些褶皱群可再进一步分成10组褶皱。褶皱以北北东向为主，有2群7组，其余为近南北向的，有1群3组。说明本区构造线方向以北北东、北东为主。

3.4 水文地质特征

(1)地表水

勘测期间沟谷有地表流水，为融雪水。沁河水量较大。沿途地表河流有沁河、蔺河、李桓河等。线路主要跨越的是蔺河，流长28 km，比降6.6‰，河宽3～20 m，流域面积277 km，季节性支流，正常年份有清水流出；桃曲附近跨越李桓河，河宽20 m，水面宽20 m，深0.3 m，速度0.2 m/s，流量为2.4 L/S，季节性支流，正常年份有清水流出。

(2)地下水

线路区段内地下水主要为碎屑岩及基岩裂隙水，勘察期间埋深大于50 m，地下水主要依靠大气降水补给。沿线水文地质条件受岩性、构造和地貌等条件的制约，其特点是。

①二叠系砂岩与砂质泥岩含水性直接影响隧道施工涌水和外水压力大小。一般地说，砂岩节理裂隙贯通性、延伸性和张开性均较砂质泥岩要好的多，因而砂岩组成弱含水层，而泥岩为相对隔水层，形成多层裂隙含水结构。

②区内岩层波状起伏，为次级褶皱组成复式背斜，地下水由岭顶向两侧流动，地下水位亦波状起伏，向斜轴部可形成承压自流水。

③线路所经区段各含水层之间水力联系较弱，岩体含水性，砂岩透水性较砂质泥岩强。根据收集的压水试验资料换算，砂岩渗透系数介于0.081～0.11 m/d，砂质泥岩0.006～0.013 m/d，二者相差10～20倍。此外，据统计在垂向分布上渗透性呈浅强深弱的趋势。

线路所经区段属多层含水的水文地质结构，为弱含水砂岩与相对隔水泥岩相互间层，施工中要注意节理密集带集中突然涌水，隧道施工涌水可能会导致地表某些地段地表水断流，以至影响当地居民生活用水。

3.5 工程地质特征

(1)危岩落石

岩石风化以物理风化为主。砂岩抵抗风化能力较砂质泥岩强，当砂泥岩互层且上砂下泥情况下，由于泥岩暴露于大气中失水收缩易发生碎片状或碎屑状剥落，形成凹龛。这种现象在沟边或陡坡地段多见，发展下去则不利于斜坡稳定，上部砂岩易于崩落。本区段岩石风化厚度一般为5～10 m，最厚可达20 m。隧道进出口地段地势陡峻，仰坡高陡，边坡上分布危岩落石，软硬岩风化不均造成坡面负地形，局部已发展成危岩落石，建议接长明洞、清理危岩及锚固处理，进口边仰坡控制高度为10～12 m，仰坡坡率1∶ 1～1∶ 1.25，边坡坡率1∶ 1.25。

(2)崩塌

崩塌灾害发育类型主要分公路路岸人工切坡破碎岩及风化岩崩塌、坡积土崩塌和河谷阶地区各村庄、居人区黄土坎上发生的土体崩塌几类。土质崩塌较多，岩质崩塌相对较少。岩质类崩塌平面多为条形，表现为切面陡直，岩层极度破碎，控制结构面均为Ⅳ、Ⅴ级结构面、岩层风化面或因人工爆破形成的碎裂面。下图为和川境内第安线57 km处的岩质崩塌点的照片，此处常有掉块落下，具有代表性。坡积土、黄土崩塌是因降水沿坡体进入到地质体内部后破坏了土体间的凝聚力而导致的局部土体坍塌。

4 本线主要技术标准的推荐意见

(1)铁路等级：工企I级(参照国铁Ⅱ级)；

(2)正线数目：单线；

(3)限制坡度：重车方向6‰，轻车方向13‰；

(4)最小曲线半径：一般600 m，困难350 m；

(5)牵引种类：电力；

(6)机车类型：HXD；

(7)牵引质量：5 000 t、10 000 t；

(8)到发线有效长度：1 700 m；

(9)闭塞类型：自动站间闭塞。

5 项目建设的意义和作用

5.1 项目建设对区域经济发展的意义和作用

永鑫铁路专用线是永鑫煤焦化有限公司的专用铁路，主要承担企业生产的煤炭、焦炭和煤化工产品及部分生产原材料。项目的建设对于支撑企业发展、节约运输成本、提高经济效益具有重要意义。

唐城煤焦化工业园区是安泽县的主要工业基地，项目的建设对于促进该园区相关产业发展壮大，拉动安泽县经济发展具有长远意义。

霍东矿区是山西省主要的煤炭储备基地之一，本项目地处矿区东部，本项目的建设对于促进沿线煤炭资源开发，优化产业布局具有积极意义。

5.2 项目建设对区域路网的意义和作用

永鑫铁路专用线接轨于拟建的山西中南部铁路通道，项目建成后，将成为山西中南部铁路通道煤炭集运系统的组成部分，对支撑通道煤碳来源，提高通道集约化运输，扩大通道对腹地辐射影响力具有重要意义。

根据中长期铁路网规划，拟建的沁源至沁水铁路经过本区域，如果本线向北延伸与沁源至沁水铁路连接，则可沟通沁源～沁县(两沁)铁路和侯月通道，形成贯通区域南部的新通路，对于完善区域路网有重要意义。

6 运输组织模式和运用管理方式

(1)我国现状专用线运营管理方式

从我国专用线的运营现状来看，其运营管理方式有自管和委托代管两种，以委托代管为主。本线运营管理方式的选择对这两种模式进行研究。

(2)本线运营管理方式的选择

自管与代管方式主要优缺点分析见表1。

表1 自管与代管方式优缺点分析表

综合分析，结合本线实际情况，本次设计暂推荐采用代管方式，即永鑫集团负责项目建设和资产管理，运输组织、调度指挥委托太原铁路局代管。

7 专线线路施工方案

7.1 影响线路方案的重要因素

(1)永鑫焦化厂

永鑫焦化厂位于山西省安泽县唐城镇，本线煤炭、焦炭来源分两部分，一是永鑫自产煤炭、焦炭，二是吸引周边安泽县北部、古县东部、沁源县西部的煤矿和焦炭厂的运量。

(2)环境敏感点、保护区

麻衣寺省级文物保护区、麻衣寺省级森林公园范围对本线走向有较大影响，结合环境选线，本次研究比较了绕避方案，详见线路方案比选。

(3)水文

对线路方案有影响的河流主要有蔺河和沁河，为减小桥隧工程，线路沿蔺河北上至唐城镇，绕避森林公园方案需两跨沁河。

(4)水利工程

引沁入汾水利工程在安泽站东端咽喉附近与山西中南部铁路交叉，铁路在上。引沁入汾在麻衣寺东侧2 km附近建成水库一座，绕避森林公园方案两跨沁河处位于该水库下游1 km。

7.2 线路方案的对比选择

(1)引入安泽站疏解方案

本线在山西中南部铁路安泽站接轨，引入安泽站疏解方案研究了安泽站东端疏解和安泽站西端疏解两个方案。

安泽站西端疏解方案：专用线重车走行线引入安泽站西端北侧，轻车疏解线从专用线CK2+750桃曲线路所出，向西南展线，经上桃曲东侧，从安泽站西端引入安泽站，疏解线线路全长4.007 km。

安泽站东端疏解方案：专用线重车走行线引入安泽站西端北侧，轻车疏解线从安泽站东端北侧引出，下穿山西中南部铁路后，向东在山西中南部铁路沁河特大桥上设高壁线路所(DK417+100)，疏解线线路全长3.994 km。

8 专用线及配套集运系统在路网中的作用

(1)项目建设对区域经济发展的意义和作用

永鑫铁路专用线是永鑫煤焦化有限公司的专用铁路，主要承担企业生产的煤炭、焦炭和煤化工产品及部分生产原材料。项目的建设对于支撑企业发展、节约运输成本、提高经济效益具有重要意义。

霍东矿区是山西省主要的煤炭储备基地之一，本项目地处矿区东部，本项目的建设对于促进沿线煤炭资源开发，优化产业布局具有积极意义。

(2)项目建设对区域路网的意义和作用

根据太原铁路局批准的对本项目与国铁接轨审查意见，批复的本项目装车方式为煤炭：快速定量装车系统；焦炭：装载机装车。车流组织原则：整列万吨空车由本务机牵引按列车方式直接接入装车站对位装车，装好后整列重车由本务机牵引自专用线内直接开车。专用线由安泽站接轨，站中心距离为22.350 km，根据本专用线近远期承担的运量及远景输送能力要求，单线往返走向时分较长，因此，装车站及安泽站应设会让或停车等待条件。这样以来就大大减轻了主线的作业压力，大部分作业直接在专用线上完成，这样就可以大大提高了路网的运输能力。

此外，同样在山西中南部铁路通道上接轨的柳林孟门铁路专用线、蔡家崖铁路专用线、兴县铁路专用线、蒲县铁路专用线等铁路专用线同样采取了同样的接轨及车流组织方式及配套的装车系统。

9 结 语

综上所述，专用线及装车系统作为路网中的补充，是路网中不可缺少的重要组成部分，是路网货物来源的重要支撑，对提高路网运输能力，运输效率均起到了重要的作用。同时，铁路专用线的建设投资主要由企业承担，企业有了自主经营权，这样在提高了企业的建设积极性的同时，也为国家减少投资压力，加快了建设的周期，真正实现了双赢的目的。本文在研究的过程中，就基于实际的工程案例，对专用线及集运系统在路网中的作用进行了探讨。希望本文的研究可以为相关工程项目提供一些有用的参考。