黃島站擴(kuò)能改造方案研究

王 磊

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院,濟(jì)南 250022)

1 概述

黃島站是膠(州)黃(島)鐵路的終點(diǎn)站，是為青島港前灣港區(qū)內(nèi)鐵路運(yùn)輸服務(wù)的港灣站，技術(shù)作業(yè)性質(zhì)為區(qū)段站，主要辦理進(jìn)出前灣港區(qū)的貨物列車到發(fā)、解體、編組作業(yè)。黃島站盡端通過進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線與前灣港內(nèi)鐵路連通。前灣港鐵路為港口站，主要辦理港內(nèi)車輛的集結(jié)和向港灣站取送車作業(yè)。

1.1 黃島站

車站站型為縱列式二級二場，Ⅰ場為峰前到發(fā)場，設(shè)到發(fā)線10條(含正線)，機(jī)待線2條，到發(fā)線有效長1 050 m；Ⅲ場為調(diào)車場，設(shè)小能力駝峰1座，調(diào)速制式為脫鞋器+減速頂?shù)狞c(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)調(diào)車線12條，線路有效長超過1 000 m。車站有機(jī)務(wù)折返段和車輛檢修作業(yè)場各1處。

1.2 前灣港鐵路

黃島站盡端通過進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線與前灣港內(nèi)鐵路連通。進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線為Ⅰ級工業(yè)企業(yè)線，單線。前灣港內(nèi)鐵路設(shè)車場2處，其中一期車場為散貨分區(qū)車場，主要辦理煤炭、礦石貨物車流的到發(fā)、調(diào)車作業(yè)，由重、空車到發(fā)場、調(diào)車線、卸煤設(shè)備及空車集結(jié)場組成，設(shè)有線路13條，有效長1 050 m，到發(fā)場與空車集結(jié)場之間設(shè)有雙車位翻車機(jī)2臺，螺旋卸煤機(jī)1臺，車場尾部銜接礦石裝車線4條。

二期車場為集裝箱和雜貨車場，主要辦理集裝箱、雜貨車流的到發(fā)、調(diào)車作業(yè)。現(xiàn)有到發(fā)線8條，線路有效長550 m。詳見圖1。

圖1 黃島站和前灣港平面布置示意

2 運(yùn)輸組織現(xiàn)狀及存在的主要問題

2.1 運(yùn)輸組織現(xiàn)狀

黃島站到達(dá)貨物以下水煤炭為主，出發(fā)貨物以疏港鐵礦石為主。到港整列煤炭一般直接按調(diào)車作業(yè)接入港內(nèi)一期車場至翻車機(jī)，翻后空車列檢整備后推送至港內(nèi)礦石裝車線裝礦石，裝后車列由車站調(diào)機(jī)牽引至黃島站到發(fā)。

黃島站上行疏港礦石運(yùn)量遠(yuǎn)超過到港煤炭運(yùn)量，需大量配空車，日均配空車達(dá)13～15列。整列配空列車接入黃島站Ⅰ場后，由調(diào)機(jī)牽引至港內(nèi)裝車，裝后車列由車站調(diào)機(jī)牽引至黃島站到發(fā)。

2.2 存在的主要問題

2.2.1 既有車場已不能滿足車站作業(yè)需要

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，黃島站辦理的鐵路運(yùn)量與設(shè)計(jì)之初情況發(fā)生了很大變化。原設(shè)計(jì)膠黃線重車方向?yàn)橄滦蟹较颍赞k理煤炭下海作業(yè)為主。2000年以后，因進(jìn)口鐵礦石運(yùn)量增長較快，上行運(yùn)量已逐步增加并超過下行運(yùn)量。貨物流向的變化給車站運(yùn)輸生產(chǎn)帶來極大的影響，上、下行車流共用到發(fā)場和調(diào)車場，上行車流接入黃島站Ⅰ場時(shí)，需經(jīng)下行正線或經(jīng)Ⅲ場1道，進(jìn)路橫切Ⅰ場南咽喉區(qū)。與下行接車、機(jī)車出入段、推峰作業(yè)等存在多處交叉干擾，作業(yè)組織難度大，降低了作業(yè)效率，不利安全。

2.2.2 黃島站車場能力已不能滿足運(yùn)量增長的需要

研究年度，黃島站作業(yè)量見表1。

表1 黃島站作業(yè)量

注：分子為下行，分母為上行。

黃島站既有到發(fā)場承擔(dān)了上下行列車的到發(fā)，調(diào)車作業(yè)時(shí)的推峰等作業(yè)。根據(jù)黃島站作業(yè)量，既有Ⅰ場能力利用率計(jì)算、占用到發(fā)線時(shí)間計(jì)算見表2。

表2 Ⅰ場能力利用率計(jì)算、占用到發(fā)線時(shí)間計(jì)算

根據(jù)到發(fā)線能力利用率計(jì)算公式

K=(T-∑t固)/(1 440M-∑t固)(1-r)，

式中M——平行進(jìn)行同一種作業(yè)的設(shè)備數(shù)量；

r——空費(fèi)系數(shù)，取0.2。

計(jì)算到發(fā)線能力利用率近期0.82，遠(yuǎn)期0.89。

由表2計(jì)算可知，既有運(yùn)輸組織模式下，Ⅰ場到發(fā)線能力近期接近飽和，遠(yuǎn)期能力不足，需進(jìn)行擴(kuò)能改造。

2.2.3 黃島站既有調(diào)車場能力接近飽和

車站改編能力適應(yīng)情況分析見表3。

表3 車站改編能力適應(yīng)情況分析

可以看出，研究年度黃島站改編能力已不足。另外，從調(diào)車分類線數(shù)量來看，調(diào)車場共計(jì)12條線路，承擔(dān)著上、下行到發(fā)前港公司、西港公司、站卸(含貨場、油品基地、油專、泰玻專用線等)，濟(jì)南西及以遠(yuǎn)、膠新線方向、東風(fēng)及以遠(yuǎn)，以及空車、檢修車集結(jié)等多個組號車流的解、編任務(wù)，并組織太原北、邯鄲、東鎮(zhèn)、徐家莊、安陽西、義安等多個到站的礦石始發(fā)直達(dá)列車。隨著作業(yè)量和編組質(zhì)量要求的不斷提高，調(diào)車分類線不足的問題將更為突出。

黃島站駝峰為小能力駝峰，現(xiàn)有股道12條，其中1～6股為編發(fā)線，7～12股為調(diào)車線，另預(yù)留股道4條(13～16股)。并設(shè)有禁溜線、迂回線各1條。進(jìn)路控制系統(tǒng)為7021自動集中控制系統(tǒng)，無測速設(shè)備，控制系統(tǒng)已經(jīng)臨近大修期，設(shè)備老化嚴(yán)重。峰下調(diào)車線調(diào)速制式為脫鞋器+減速頂?shù)狞c(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)車效率低、安全性差。現(xiàn)場調(diào)查主要存在如下問題：駝峰集中設(shè)備老化、損壞嚴(yán)重，進(jìn)路顯示不清；只能采用單勾溜放，否則極易造成車輛串線；峰下鐵鞋制動，工作效率低，工人勞動強(qiáng)度大。

2.2.4 黃島站至港內(nèi)聯(lián)絡(luò)線區(qū)間通過能力已飽和

自黃島站Ⅰ場至前灣港一期車場，運(yùn)營長度6.7 km，單線，繼電半自動閉塞，區(qū)間最大坡度4.8‰，最小曲線半徑400 m。測算區(qū)間通過能力30對/d，使用能力24對/d，日均行車量22對，能力利用率91.7%，通過能力已飽和。

2.2.5黃島港的貨源結(jié)構(gòu)，決定了黃島站、港到達(dá)、出發(fā)列車解編作業(yè)量較大

黃島港目前以發(fā)送礦石為主、到達(dá)煤炭為輔，集裝箱、雜貨所占比例極小，由于到重不足，礦石裝車需大量配空。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，到達(dá)的煤炭重車經(jīng)翻車機(jī)卸空后，進(jìn)行列檢作業(yè)，將扣修車用黃牌標(biāo)出，不辦理挑車作業(yè)進(jìn)行裝礦石。配空車直接接入黃島站，不進(jìn)行技術(shù)作業(yè)進(jìn)入前灣港一期車場，然后推送至裝車線裝礦石。

到達(dá)煤炭重車卸空后夾雜不適合裝運(yùn)礦石空敞車或者列檢扣修的黃牌車，以及夾雜有不適合裝礦石的空車或者列檢扣修車，裝完礦石后須再進(jìn)行挑車作業(yè)。

黃島港裝出的礦石列車由于裝車線有效長和裝車條件的限制，部分列車需要補(bǔ)減軸以滿足不同到站的編組需求。

2.2.6 前灣港內(nèi)車場設(shè)備落后

前灣港內(nèi)一期車場不具備列車直接出發(fā)條件，并且因車場無牽出線且不具備改造條件，不能在該車場對卸后空車和配空車進(jìn)行甩掛調(diào)車作業(yè)。二期車場線路有效長為550 m，不具備大列編組條件，因鐵路站場周邊均為合資公司資產(chǎn)，且布置大量堆場、倉庫等也不具備延長條件，也不能承擔(dān)頻繁的調(diào)車作業(yè)。

2.2.7 港內(nèi)裝車線有效長不足，不能滿足作業(yè)需要

港內(nèi)礦石裝車線共4條，采用了自動化程度較高的裝車設(shè)備。但各股道有效裝車長度均不能滿足5 000 t乃至5 500 t列車裝車需要，降低了作業(yè)能力和效率。隨著相關(guān)路網(wǎng)的不斷擴(kuò)能改造，特別是膠濟(jì)、膠黃線電氣化改造后，相關(guān)通路牽引質(zhì)量提高到5 000 t及以上，問題更為突出。

綜上分析，鐵路系統(tǒng)主要存在的問題是：黃島站缺乏上行作業(yè)系統(tǒng)，黃島站與前灣港間聯(lián)絡(luò)線區(qū)間通過能力不足，港內(nèi)鐵路設(shè)施能力不足、不能滿足直通運(yùn)輸?shù)男枰取?/p>

3 方案研究

3.1 車流組織

根據(jù)黃島站的貨流特點(diǎn)，按鐵道部鐵運(yùn)[2008]12號文“關(guān)于推進(jìn)路企直通運(yùn)輸?shù)闹笇?dǎo)意見”，通過對港內(nèi)一、二期車場進(jìn)行適應(yīng)性改造，盡量實(shí)現(xiàn)進(jìn)出港區(qū)直達(dá)列車在港內(nèi)車場到發(fā)的運(yùn)輸組織方式。

(1)直達(dá)煤炭列車直接通過黃島站接入港內(nèi)一期車場，卸后一般直接用于礦石裝車，利用卸后空車裝礦石的列車部分需在黃島站改編。

(2)礦石直達(dá)空車在黃島站辦理到達(dá)作業(yè)，含扣修車及不適宜裝礦石車輛的列車需在黃島站挑車改編，裝后列車一般在港內(nèi)出發(fā)，通過黃島站。

(3)集裝箱班列近期在黃島站到發(fā)，拆開分解為2列后送入港內(nèi)二期車場，遠(yuǎn)期直接通過黃島站在港內(nèi)二期車場到發(fā)。

(4)其他貨物列車需在黃島站辦理解編作業(yè)。

3.2 黃島站車站工作量

黃島站除承擔(dān)本站貨場及專用線作業(yè)外，將主要為前灣港區(qū)服務(wù)。根據(jù)車流組織原則和運(yùn)輸組織條件，下行未經(jīng)技術(shù)站列檢的配空車需在黃島站解編挑車，利用到達(dá)煤炭列車卸后空車裝車部分需在黃島站解編挑車，其他雜貨車流均需在黃島站解編。由于近期港內(nèi)二期車場有效長不足整列條件，因此近期集裝箱列車需在黃島站到發(fā)場進(jìn)行增減軸。黃島站車工作量見表4。

表4 黃島站列車對數(shù) 對/d

注：分子為下行，分母為上行。

3.3 黃島站改建方案比選

3.3.1 方案說明

(1)Ⅰ方案：站型選用單向二級三場混合式

在車站既有下行系統(tǒng)右側(cè)增設(shè)上行到發(fā)場(Ⅱ場)，到發(fā)場與既有調(diào)車場橫列；上行正線外包，于車站北端銜接膠黃上行正線。

新建上行到發(fā)場(Ⅱ場)按到發(fā)線(含正線)8條規(guī)模設(shè)置，初期建設(shè)6條(含上行正線1條)。到發(fā)場北端設(shè)機(jī)車出入段線、與Ⅰ場間聯(lián)絡(luò)線各1條；南端接進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線二線及預(yù)留的南港上行正線。

既有調(diào)車場擴(kuò)建，新增調(diào)車線13～16股共4條，11～12股延長，線路有效長均滿足1050 m。詳見圖2。

圖2 黃島站站場平面布置—Ⅰ方案

(2)Ⅱ方案：站型選用雙向二級四場縱列式

在車站既有下行系統(tǒng)右側(cè)增設(shè)上行到發(fā)場(Ⅱ場)及調(diào)車場(Ⅳ場)，到發(fā)場與調(diào)車場縱列式布置。為減少企業(yè)拆遷，新建上行調(diào)車場尾部盡量靠近既有Ⅰ場，需拆除機(jī)務(wù)折返段轉(zhuǎn)盤及冷機(jī)線。上行正線外包。

新建上行到發(fā)場(Ⅱ場)按到發(fā)線8條(含正線)規(guī)模設(shè)置。初期建設(shè)5條(含上行正線1條)。到發(fā)場北端設(shè)機(jī)車出入段線，南端接進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線二線，及預(yù)留的南港上行正線。

新建上行調(diào)車場(Ⅳ場)設(shè)小能力自動化駝峰一座，采用減速器+減速頂?shù)狞c(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)；峰下調(diào)車場按12條調(diào)車線規(guī)模設(shè)置，初期建設(shè)6條(其中3條編發(fā)線)；尾部設(shè)有效長1 050 m牽出線1條，同時(shí)設(shè)置機(jī)車出入段線。詳見圖3。

圖3 黃島站站場平面布置—Ⅱ方案

(3)Ⅲ方案：站型選用雙向二級四場混合式

在車站既有下行調(diào)車場右側(cè)增設(shè)上行到發(fā)場(Ⅱ場)及調(diào)車場(Ⅳ場)，新建到發(fā)場與調(diào)車場橫列式布置，上行正線外包。

新建上行到發(fā)場(Ⅱ場)：設(shè)到發(fā)線6條(含正線)。到發(fā)場北端設(shè)機(jī)車出入段線，南端接進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線二線及預(yù)留的南港上行正線。

新建上行調(diào)車場(Ⅳ場)設(shè)小能力自動化駝峰1座，采用減速器+減速頂?shù)狞c(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)；峰下調(diào)車場按12條調(diào)車線規(guī)模設(shè)置，初期建設(shè)6條，調(diào)車場頭部和尾部各設(shè)置有效長1050 m牽出線1條；北端設(shè)機(jī)車出入段線1條。上行調(diào)車場頭部設(shè)置聯(lián)絡(luò)線與下行調(diào)車場連通。詳見圖4。

3.3.2 方案優(yōu)缺點(diǎn)分析(表5)

綜上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，從便于使用，提高作業(yè)效率和通過能力角度，并考慮到黃島站及前灣港遠(yuǎn)期發(fā)展，推薦采用Ⅱ方案，即雙向二級四場縱列式站型方案。

根據(jù)黃島站上行系統(tǒng)作業(yè)車數(shù)，近期Ⅱ場直通車58列，到達(dá)30列，發(fā)車28列，遠(yuǎn)期直通車75列，到達(dá)38列，發(fā)車38列。根據(jù)《鐵路車站及樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50091—2006)相關(guān)規(guī)定，到發(fā)線條數(shù)取4～5條，考慮到機(jī)車走行，部分礦石裝出列車調(diào)車作業(yè)不上峰，利用Ⅱ、Ⅲ場間聯(lián)絡(luò)線作業(yè)，到發(fā)場Ⅱ場設(shè)4條到發(fā)線，預(yù)留到發(fā)線2條。考慮到下行駝峰自動化改造后，調(diào)車場能力有一定的釋放，結(jié)合近期工程投資，近期預(yù)留上行調(diào)車場Ⅳ場。

3.3.3 其他擴(kuò)能方案

為了提高調(diào)車效率，提高作業(yè)安全線，對既有下行駝峰進(jìn)行自動化改造，采用調(diào)車線頭部布置TJK2B型風(fēng)動減速器7+7節(jié)，調(diào)車場內(nèi)布置普通減速頂，組成減速器+減速頂?shù)狞c(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)，采用TW-2型駝峰控制系統(tǒng)。

圖4 黃島站站場平面布置—Ⅲ方案

表5 方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

考慮到路企直通需要，盡量在港內(nèi)組織始發(fā)直達(dá)列車，部分作業(yè)需要港內(nèi)一期車場完成，為提高港內(nèi)一期車場到發(fā)能力，將港內(nèi)一期車場既有調(diào)車線改造為到發(fā)線，新增到發(fā)線1條。由于港內(nèi)用地問題，二期車場預(yù)留到發(fā)線延長1 050 m條件。

為提高黃島站與前灣港間通過能力，將進(jìn)港聯(lián)絡(luò)線增建二線。在港內(nèi)鐵路一、二期車場基本維持既有作業(yè)分工的條件下，新增第二線接入一期車場，維持單線接入二期車場。

為滿足路企直通要求，港聯(lián)線及港內(nèi)鐵路應(yīng)進(jìn)行電氣化改造。

4 結(jié)語

隨著時(shí)代的發(fā)展，既有的站場布局不能適應(yīng)貨物流量和流向的變化，需結(jié)合運(yùn)量及車流變化及時(shí)對既有編組站布局進(jìn)行調(diào)整，對既有站場設(shè)備進(jìn)行改造，提高車站能力，提高運(yùn)輸效率，減少勞動強(qiáng)度，減少作業(yè)交叉干擾。

港灣站改造時(shí)，首先要分析既有港灣站存在的主要問題，分析車流、列流、作業(yè)量、作業(yè)性質(zhì)，結(jié)合目前的鐵路技術(shù)政策和現(xiàn)場條件(包括用地、拆遷等)提出大的改造方案，確定站型，是雙向、還是單向，然后根據(jù)辦理的列車對數(shù)，通過計(jì)算，確定各車場的到發(fā)線數(shù)量，根據(jù)引入線的方向和每方向的車流量確定調(diào)車線的數(shù)量。

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