大包線開行萬噸列車方案研究

張曉東

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 線路運輸處，陜西 西安 710043）

1 大包線開行萬噸列車的必要性

1.1 大包線現狀

京包線大同—包頭段既有線全長447.95 km，其中大同樞紐屬太原鐵路局管轄，其余均屬呼和浩特鐵路局管轄。本段旅客列車采用DF4D型機車牽引，編掛輛數為13～18輛；貨物列車采用DF8B、DF4B型機車牽引，牽引質量上行為3 800 t、下行為3 500 t；集寧—呼和浩特為雙機牽引區段，摘掛列車(單機)牽引質量為2 000 t。列車追蹤間隔時間為8～10 min。

1.2 大包線開行萬噸列車的必要性

根據大秦線4億t擴能規劃，大秦線以開行 20 000 t 重載列車為主，采用大重量、低密度、固定車底循環運輸的開行模式。因此，要求相鄰線到發大秦線的列車牽引質量盡量統一為 5 000 t、10 000 t 和20 000 t，在湖東站集結為 20 000 t 列車或直接通過。大包線開行萬噸列車可以較好滿足大秦線集運條件，減少大同樞紐及湖東站作業壓力，有效提高運輸能力。

《鐵路主要技術政策》指出：“發展大宗貨物重載運輸和高附加值貨物快捷運輸，運煤專線可開行 10 000 t 或 20 000 t 的重載貨物列車”。大包線開行萬噸煤炭專列，符合鐵路主要技術政策的要求。

2 大包線萬噸列車牽引方式

2.1 牽引動力適應性

大包線的限制坡度：大集段(大同—集寧南)上下行分別為4‰和9‰、集呼段(集寧南—呼和浩特)為9‰、呼包段(呼和浩特—包頭)為6‰。呼包段、大集段煤炭專列采用DF8B型機車單機牽引5 000 t，集呼段采用DF8B+DF4型雙機牽引，白塔—十八臺為補機地段。

為充分利用既有設備、既有線開行萬噸列車，仍采用既有DF8B、DF4B型機車牽引，機車在不同限坡區段對應牽引質量見表1。

表1 各區段不同牽引力使用系數牽引質量比較表

由表1得知，按《牽引計算規程》計算，考慮牽引力使用系數采用0.9，集寧南—包頭西均不能滿足開行萬噸列車條件。若牽引力使用系數采用1.0，集寧南—呼和浩特西采用DF8B三機牽引仍不能滿足開行萬噸列車條件。針對集呼段 9‰ 地段不多且分布不均勻的特點，利用動能闖坡DF8B三機牽引 10 000 t，經模擬牽引計算顯示列車最低速度 31.4 km/h，大于DF8B型機車持續速度 31.1 km/h，可以利用動能闖坡三機牽引10 000 t。但考慮采用DF8B三機牽引需增加DF8B機車臺數，造成既有DF4B型機車閑置，同時利用動能闖坡尚需試驗進一步驗證，因此內燃過渡階段萬噸列車暫按DF8B雙機牽引，其中集呼段加補兩臺DF4B型機車。

2.2 機車附掛方式

目前大秦線開行的萬噸列車有2種牽引方式，一種為兩臺機車均在前面的整列式萬噸列車，一種為兩臺機車一前一中的組合式萬噸列車。大包線研究了整列式和組合式 2 種牽引方式。

整列式牽引方式在雙機牽引地段，2臺機車均在頭部，在補機地段，補機加掛在列車尾部；組合式牽引方式在雙機牽引地段，2 臺機車在一前一中，在補機地段，補機加掛在列車頭部。2 個方案的主要區別在于：整列式萬噸列車由于機車位于列車頭部，列車制動充風時間長，但該牽引方式無需安裝同步操縱設備；組合式萬噸列車雖可有效減少萬噸列車充風時間，但需在機車上安裝同步操縱設備。根據相關科研單位的研究，若采用Locotrol設備，安裝機車同步操縱設備存在以下問題。①若機車安裝Locotrol設備，則前期需要完成包括調研、接口設計、試驗驗證、機車制動機的更換等大量的工作，周期會很長；②大包線沒有GSM-R鐵路數字移動通信平臺，只能采用800 MHz電臺通信方式，但當列車在隧道中運行時，這種通信方式通信性能將會降低。同時經檢算 4 臺(內燃)機車牽引10 000 t，機車、車輛的車鉤強度均有一定的余度，滿足安全要求。因此，機車牽引方式暫按雙機牽引，補機地段尾部加補2臺DF4B型機車的整列式牽引方式。

3 大包線萬噸列車車站分布

3.1 萬噸列車車站分布原則

（1）近、遠結合，兼顧大包電化、集包三四線的車站分布及運輸組織方案，確定萬噸列車的集疏站和會讓站，以減少廢棄工程。

（2）車站分布盡量選擇既有平、縱斷面條件較好，工程量較小的車站，減少工程投資。

（3）車站分布應考慮區間通過能力的均衡性。

（4）萬噸列車集疏站選址應在有大量煤炭產生或集結、便于組合成列，并有配套機務車輛設備的車站。

3.2 萬噸列車煤炭集疏點的選擇

發往大秦線煤炭運量構成表明，大秦線集運的煤炭主要來自包惠段、既有包神線、包頭樞紐及大包沿線，其中大包沿線運量較少，因此煤炭運量主要集結在包頭樞紐。萬噸列車集疏站應選擇在有大量煤炭產生或集結、便于組合成列，并有配套機務車輛設備的車站。通過工程條件及站點分布比較，將包頭地區古城灣站設置為萬噸列車集疏站。

3.3 摘掛補機點的選擇

大包線集呼段既有限制坡度為9‰，現為補機地段，補機點分設在白塔和十八臺。由于9‰地段主要分布于既有白塔—十八臺之間，根據牽引動力適應性的分析，開行萬噸列車后集呼段仍為補機地段，

3.3.1 補機點選擇

考慮近、遠結合的原則，集包三四線建成后，將在呼和浩特地區建成貨物列車外繞線，萬噸列車經貨物列車外繞線運行，呼和浩特地區貨物列車外繞線在臺閣牧和白塔接軌，因此補機點不宜設在呼和浩特地區。補機點選擇主要考慮利用既有白塔站和在臺閣牧新設補機點2個方案。利用既有白塔站具有補機地段走行距離短的優點，但從工程方面分析，既有白塔站受地形限制改擴建比較困難，只能滿足上行方向補機要求，下行到發線不具備延長條件；新設臺閣牧補機點方案工程條件較好，上下行到發線有效長均可延長，萬噸列車可原列返回，能有效緩解本段能力緊張的局面，但補機走行距離較白塔長34.8 km，增加運用機車約 4 臺。經綜合分析，開行萬噸列車后補機點選擇設在臺閣牧車站。

3.3.2 摘機點選擇

十八臺至葫蘆間上行方向為9‰足下坡，經呼和浩特鐵路局制動力試驗，可以滿足下坡制動要求；且補機距離較短，可以利用既有機務實施。摘補機點選擇十八臺站。

3.4 大包線萬噸列車車站分布

大包線共分布萬噸列車車站7處，其中古城灣為萬噸列車集疏站，臺閣牧、十八臺為摘掛補機作業點，其余為越行站。車站分布最大站間距81.4 km(堡子灣—蘇集)，最小站間距48.6 km(臺閣牧—陶思浩)，平均站間距65.7 km。車站分布見表2。

表2 萬噸列車車站分布表

4 萬噸列車開行方案

4.1 萬噸列車開行原則

（1）在不影響旅客列車運行的基礎上盡量增加萬噸列車開行數量。

（2）在集疏站條件允許的情況下，盡量組織萬噸列車集中到發，減少對其他貨物列車通過能力的影響，提高運輸能力。

（3）將萬噸列車定位為最高等級貨物列車。

4.2 萬噸列車開行數量

大秦線2009年已完成貨運量 4億t，大包線發往大秦線的煤炭可組織開行萬噸列車；發往集通、張集、豐沙大的車流及本線地方車流，因不具備開行萬噸列車條件，仍開行5 000 t 和4 000 t 列車。研究年度大包線發往大秦線煤炭運量及萬噸列車對數見表3。

表3 大包線萬噸列車開行對數表

4.3 萬噸列車開行方案

根據萬噸列車開行地點及開行方式的不同，分別討論萬噸列車集中集束到發、分散集束到發及交接口組合3個方案。

4.3.1 萬噸列車集中集束到發方案

集中集束方案是將萬噸列車集中到發，每次盡量多組織萬噸列車連發。本方案將旅客列車集中到發，為開行萬噸列車創造條件，通過運行圖鋪畫，在調整旅客列車開行方案后，2008年萬噸列車分兩次集中到發，每次13列。通過鋪畫滿能力運行圖確定的萬噸列車扣除系數為1.2、旅行速度為44.40 km/h，其他貨物列車旅行速度為31.63 km/h。本方案可以有效提高線路通過能力，旅客列車與重載列車分時段運行，客貨列車旅行速度均較高；但本方案要求相鄰煤炭集運線路集中到發5 000 t 煤炭列車，運輸組織難度大，且古城灣集疏站、臺閣牧、葫蘆等技術作業點要求到發線數量多、站場規模較大，經估算僅古城灣增加集疏線上下行各兩組后增加投資約8 000萬元，同時本方案對旅客列車開行影響較大，旅客列車需集中到發。

4.3.2 萬噸列車分散集束到發方案

分散集束方案是將萬噸列車分組分散到發，每次組織3～4列萬噸列車連發。本方案在滿足既有旅客列車開行方案的基礎上，按每組到發4列萬噸列車，通過鋪畫滿能力運行圖確定的萬噸列車扣除系數為1.5、旅行速度為31.21 km/h，其他貨物列車旅行速度為22.95 km/h。本方案對其他貨物列車運行影響較大，以2008年運量為例，分散集束方案比集中集束方案少開行貨物列車8對/日；但本方案要求萬噸集疏站及技術作業站規模較小，可減少工程投資，同時本方案運輸組織調整難度相對較小，可操作性較強。

4.3.3 交接口組合萬噸方案

根據萬噸列車開行地點不同，提出交接口組合萬噸列車方案，在本段開行 5 000 t 列車至堡子灣站，集結后發往大同樞紐。由于大包線煤炭專列按 5 000 t 開行，線路能力不能適應運量需要，故本方案不可行。

4.4 推薦方案

綜上所述，若按萬噸列車集中集束到發，雖能降低萬噸列車扣除系數，提高貨物列車旅行速度，但對旅客列車開行影響較大，同時萬噸集疏站古城灣及補機摘掛作業站所需到發線數量多、增加投資較大，運輸組織難度大。因此，萬噸列車開行方案推薦采用分散集束到發方案。