探讨重载铁路的运输组织及线路加强模式

探讨重载铁路的运输组织及线路加强模式

摘要: 研究目的:对铁路重载的两个重要方面 运输组织和既有线路加强进行分析探讨, 力求概括总结出适合我国国情的一般模式, 提出切实有效的方案。 研究方法: 主要结合参与研究的我国大秦线、北同蒲线两条重载铁路的经验,列举已实施的案例, 提炼出共性的特征, 求证总结出重载铁路运输组织和线路加强可能的几种模式。

研究结果: 根据重载铁路以煤炭运输为主的运输特点, 运输组织应重点抓好重载列车的装车、运输、卸车及车辆回空、机车运用等各个环节;线路方面应对轨道、路基、桥涵采取适当有效的加强方式。

研究结论: 本文根据重载线路的不同运输特点, 提出重载铁路运输组织方式。在提高列车重量方面, 应达到 5 000 t、10 000 t、20 000 t; 在装卸车组织方面, 减少技术作业站的集结和分解时间,采用直接过翻车机整列卸车的循环拉运方式; 技术作业站和中间站到发线长度应满足重载要求; 采用客货分线。线路加强模式为采用无缝线路、高强度高质量的轨枕和钢轨、治理路基和桥涵病害、改建地段采用较高标准等措施。

关键词: 铁路;重载; 运输组织;线路加强模式

重载运输在北美、原苏联、澳大利亚、南非等幅员较大、散装货物运量大、流向集中的国家已有很大发展,发挥了巨大作用, 其发展条件同样适合于中国国情。中国铁路重载运输经过 3个阶段 20年的发展, 已形成了以大秦煤炭运输专线为代表的, 多条干线综合采用不同重量级别、不同组织形式重载列车运输的局面,对缓解沿海繁忙干线能力紧张、促进国民经济的发展作出了重要贡献。运输能力的快速扩充和技术装备水平的快速提高是铁路跨越式发展战略的2个重点。既有线提速及重载是缓解能源运输紧张局面、加快国民经济发展步伐的重要举措。

随着大秦线、北同蒲线扩能改造工程的实施,我国重载铁路技术又提高到一个新的层次。大秦线是我国煤运的主通道,北同蒲线(宁武至韩家岭)是大秦线的主要后方通路,承担大秦线约 50%的煤炭集运任务。

本文从这两条重载铁路的运量、设计经验探讨重载铁路的运输组织及线路加强模

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式 。

1 重载铁路的运输特点

目前我国重载运输以煤炭为主, 主要有以下特点:

(1) 货运流向集中：根据我国目前煤炭资料分布的情况,煤炭产地主要分布在西北部地区,而煤炭消费又集中于东部沿海和东南沿海城市, 从而形成了西煤东运、北煤南运的稳定集中流向。

(2) 整列直达列车为主的运输形式：由于煤炭运输的装车和卸车地点相对集中,作业流向集中,为组织整列直达重载列车创造了条件。 2 运输组织模式

提高铁路运输能力主要靠两个方面,一是提高列车重量,二是增加行车密度。对提高列车重量而言的重载铁路,其运输组织是保证重载铁路运输效率的提高,减少运输成本,保证列车安全正常运行。结合我国重载铁路运输货物主要以煤炭为主的特点,运输组织应重点抓好重载列车的装车、运输、卸车及车辆回空、机车运用等各个环节。

下面结合我国大秦线、北同蒲线的重载列车运输形式对重载铁路的运输组织进行分析、探讨。 2. 1 提高列车重量

提高列车重量是增加线路运输能力的一个主要途径。提高列车重量应首先确定轴重, 提高轴重是世界各国重载运输一致采用的一项重要举措,是降低运行成本的最有效的方法。

美国、加拿大所有一级铁路的标准轴重 1990--1995年已改为 33 t,澳大利亚 BHP重载铁路的轴重已提高到35 t。通过我国科研部门的研究, 25 t轴重货物列车的运行对我国所有干线的线桥设备是安全的、可行的。大秦线和北同蒲线的前后方通路目前均逐步改为使用C80、C76型车辆, 届时两线运行的重载列车将达到25 t轴重 。从我国现有铁路运输设备的实际出发, 结合《铁路主要技术政策》,重载列车的重量应提高到5 000 t,并向 10 000 t和 20 000 t方向发展。 2. 2 装、卸车组织

2. 2. 1 为保证干线的正常运输, 减少列车在技术作业站的作业,结合我国煤炭装车的特点,装车站 (点 )应满足可组织装运 5 000 t列车的条件,有条件的应组

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织装运 10 000 t或 20 000 t列车, 以减少技术作业站的集结和分解时间,提高作业效率。例如去往大秦线的大宗煤炭车流由两部分组成,其一,大新以远除平朔线和朔黄线组织的 10 000 t列车在大新站通过外, 其它由始发地组织的 5 000 t列车均在大新站组合为 10 000 t列车,以上车流在湖东站根据到达作业要求组合为 20000 t列车; 其二,大新 韩家岭间均组织始发直达的 5000 t、10 000 t或 20 000 t列车在湖东站组合或通过,中间站不考虑组合和分解作业。

2. 2. 2 卸车站的卸车能力应与前方重载线路的能力协调一致,避免因卸车能力不足而造成运输能力不能发挥。因此卸车地应具备 10 000 t或 20 000 t列车不分解卸车的条件,采用直接过翻车机整列卸车的循环拉运方式。例如大秦线的柳村南站, 设有 8 t翻车机, 并设有空、重车场, 可翻卸 5 000 t、10 000 t、20 000 t列车,总的卸车能力与大秦线到达本站的运量相匹配 。 2. 3 技术作业站

以重载或货运为主的线路, 一般都至少有一个技术作业站,其作用举足轻重。重载铁路技术作业站应位于各干支线的把口处,负责重载列车的集结、分解及技术检查等技术作业。如大秦线的湖东站和北同蒲线的大新站,湖东站位于北同蒲、云岗支线、口泉支线和大包线的把口处,大新站位于平朔线、神朔线、宁苛线和规划朔准线的把口处 。

技术作业站的到发线有效长度应满足其担负的集结列车长度的要求, 重车在技术作业站应集结成10 000 t或 20 000 t重载列车, 为满足作业要求, 到发 线需设中部腰岔, 其主要作业过程为: (1)第一列5 000 t列车到达,摘走本务机车, 技检作业。(2)在第1列摘机的同时,该到发线接入第 2列 5 000 t列车,停于第 1组腰岔和信号机前, 并由腰岔处摘走本务机车。(3)依次在第 2个和第 3个腰岔和信号机前接入第3列和第 4列 5 000 t列车。 (4)连接 4组车, 组成20 000 t列车。(5)20 000 t列车发车。10 000 t列车的作业程序与此相似。如大秦线湖东站即采用此种作业方式 。 2. 4 中间站

重载线路的中间站应该能解决天窗时列车停留、客车避让及本线一旦发生意外事件的列车避让。大秦线扩能改造对 11个车站到发线延长至 2 800m,两个中间站现状保留,其余车站在过渡期内逐步拆除,即约 40~ 80 km有一个停车站。北

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同蒲扩能改造后基本上是 20 km左右有一个能办理 10 000 t或 20 000t列车越行的停车站。因此,开行重载列车或提高重载质量的线路,其中间站的到发线数量和有效长度应满足重载列车停留、避让的运行需要,保证重载运输线路能力的发挥和正常作业的需要。 2. 5 客货分线

重载铁路,特别是煤运为主的通道, 运量均较大,线路能力紧张。如北同蒲线,随着客货运量的增加,既有北同蒲线大新至韩家岭段能力不足。经多方论证,近、远期需增建三、四线分流客车和部分轻快货物列车,形成客货分线格局,以适应运量不断增长的需要。

目前,北同蒲韩家岭至原平新建双线取直线工程已获批准,正在设计中。这将大大缓解既有北同蒲线能力紧张的局面,以满足大秦线 4亿吨运能的实现。客货分线是提高重载线路运输能力的方法之一,对充分发挥重载铁路运输特点, 方便运输组织具有重要的意义。 3 线路加强模式

既有线当初设计时一般标准较低, 且经过多年的运营, 线路设备会出现磨损、老化、不够牢固等病害。开行重载必须对轨道、路基、桥涵进行加强。 3. 1 轨道

我国铁路发展提速、重载运输后,有 4个特点影响到钢轨的服役状态, 即高密度、高速度、高牵引定数和大轴重并举,客、货列车混跑, 使得轮轨之间的接触偏离设计状态,钢轨的服役条件更加苛刻,加大了列车作用在轨道上的荷载, 加剧了线路的变形和零部件的损坏,增加了维修工作量, 同时高密度、大运量的运输方 式又减少了线路维修作业的时间。

因此,首先重载铁路应采用无缝线路,最好是区间无缝线路,解决接头的损伤, 维修费用大大减少, 延长轨道的使用寿命。更重要的是, 减少了由于设备养修而造成对运输的影响,产生的直接经济效益不可估量。目前大秦线和北同蒲线均已铺设区间无缝线路。其次重载铁路应更换为高强度、高质量的轨枕和钢轨。根据年通过总重, 重车方向一般采用75 kg或 60 kg钢轨, 轻车方向也应根据计算采用较高的标准。大秦线的重车线已大部分铺设75 kg钢轨,北同蒲扩能采取改建地段重车线先换铺其余地段逐步换铺 75 kg钢轨的方式。两线轻车线均铺设了 60

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kg钢轨。 3. 2 路基

既有路基经过多年运营,有的地段密实度较高,有的地段还会出现边坡溜坍、冻害等病害,开行重载列车对路基又提出了更高的要求, 对线路改建地段和不改建地段应分别采取不同的措施。对于改建地段,既有线重载路基应采用较高标准,基床表层采用 A组土或级配碎石,同时采用较高的压实度。对于非改建地段应采取有效措施治理既有路基病害。对既有路基进行基床评价, 薄弱地段可采取水泥土挤密桩等措施进行加固。如北同蒲扩能改造针对马邑站进站端线路左侧50~ 100 m以外有粉煤灰沉淀池, 引起邻近路基翻浆冒泥等病害,采用分段扣轨挖除道碴,表层 0. 3m填中粗砂夹铺一层两布一膜复合土工布, 以下打水泥土挤密桩的处理措施 。 3. 3 桥涵

重载列车对桥涵的冲击力明显增加,但既有线桥涵设计承载力一般能满足重载要求, 如果线路不改线,经过资料收集及检算可以利用。若存在病害、水害问题必须进行严格治理,对墩台及涵洞有裂纹的应进行加固处理。此外,桥梁与路基、涵洞与路基的过渡段等薄弱环节应采取适当的加固措施。 4 结论

铁路重载是一个较复杂的系统工程,在运输组织方面抓好重载列车的装车、运输、卸车及车辆回空、机车运用等环节,对提高运输能力和作业效率具有重要意义。在做好运输组织的同时,还需综合考虑通信、信号、接触网等配套设计,本文根据重载线路的不同运输特点, 针对重载铁路的运输组织和线路加强方式进行了研究、分析,提出重载铁路运输组织方式及线路加强措施, 对重载铁路设计和运营将会起到借鉴和参考的作用。

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