淺談大準鐵路九蘇木至燕莊段單線雙方向自動閉塞改造工程

苗生宏

（神華準能大準鐵路公司設備管理部，鄂爾多斯市 010300）

1 項目簡介

大準鐵路是國家I級電氣化鐵路，西起薛家灣站，東至大同東站，正線全長264 km，運營里程302 km，是全國首條開行萬噸重載列車的單線電氣化鐵路，是大秦鐵路的主要集運線之一，是蒙西煤炭外運的重要通道。

大準線點岱溝至九蘇木段（163 km）為雙線自動閉塞行車方式，年運輸能力已達2.27億噸。大準線九蘇木至燕莊段仍為單線半自動閉塞行車方式，年運輸能力僅為7 750萬噸，共包含九蘇木、莊頭窯、丹洲營、燕莊等9個車站。近年來，隨著大準鐵路點岱溝至九蘇木區段雙線自閉的開通運營，九蘇木至燕莊區段的運能瓶頸效果凸顯，大大制約了大同口方向運能的進一步釋放。大準鐵路公司審時度勢、大膽探索、銳意創新，分階段實施了大準線九蘇木至燕莊段單線雙向自動閉塞改造工程，即在國家能源集團內部首次將自動閉塞設備應用于單線區段，將九蘇木至燕莊段改造為單線雙方向自動閉塞行車方式，從而統一了點岱溝至燕莊段的行車閉塞方式，解決了九蘇木至燕莊段運輸瓶頸問題，使該區段運輸能力由7 750萬噸/年提升至8 800萬噸/年，大準線全線運能得到了極大釋放，同時關閉了莊頭窯車站，更新改造了大準線所有6502電氣集中聯鎖車站淘汰落后設備，實現了大準線正線全程斷軌及列車占用檢查，避免了車輛遺留的安全隱患，從而對車流高效組織和運輸安全提升具有重要意義[1]。

本項目的實施大大降低了因施工對行車組織的干擾，確保了運輸任務的完成。項目經過100多個施工天窗作業，于2018年7月最終完成九蘇木-丹洲營段單線雙方向自動閉塞改造工程并全線開通使用。2018年8月通過最終驗收，2019年7月完成項目消缺及竣工資料組卷歸檔，并對資料的時效性、邏輯性、同步性進行嚴格審查，同步完成結算工作。2018年11月大準線發送煤炭1 385.1萬噸，創月發送紀錄；2019年5月24日當天大準線發送煤炭57.04萬噸，創日發送紀錄；大準線煤炭運量屢創新高。

本項目共投資7 199.6萬元（其中丹洲營-燕莊段投資2 886.2萬元，九蘇木-丹洲營段投資4 313.4萬元）。項目實施后成功提高了運輸能力，節約了生產投資，增加了經濟效益，為大準鐵路公司增加年收入41 580萬元；關閉了莊頭窯車站并減少車站維護費用25.388萬元/年；減少車務、信號、工務相關人員費用258萬元/年；同時更新了近兩年即將達到壽命期的6502電氣集中聯鎖設備，間接節省專項投資費用3 600萬元；項目在實施過程中，統籌考慮了未來九蘇木至燕莊段增二線改造的可能，使得占本項目約40%的投資費用的設備和材料，在未來進行九蘇木-燕莊段增二線改造工程時可以利舊使用，相當于未九蘇木至燕莊段增二線改造間接節省投資金額約2 879.84萬元。

2019年，本項目共產生經濟效益41 863.388萬元[2]。

2 項目實施背景

2.1 滿足神華準能鐵路運能增長的需要

根據準能集團公司每年的運量數據，大準鐵路大同方向運量占全線全部運量的約60%，原因為大同口為大準鐵路運輸的重要出口。隨著大秦鐵路運量需求逐級固定運量的增加，大同口運輸增量空間已經接近飽和。由于周邊運輸路網的不斷完善，大準鐵路在西煤東運中區位優勢將日益明顯。一方面國鐵蒙冀鐵路全線通車后，會分流大秦線呼鐵局部分運量，大準線大同口貨源將成為大秦線運量的重要保證；另一方面巴準至大準線通道區位優勢明顯，貨源充足。根據調查報告顯示，大準線大同口煤炭運輸需求達8 800萬噸以上[3]。

2.2 滿足丹洲營地區電廠運能需求

內蒙古豐鎮市作為西電東送的重要出口城市，將成為華北地區的重要的電力能源基地。目前豐鎮境內豐鎮、新豐、京隆三個電廠電煤需求每年約700萬噸，遠期需求每年達到1 000萬噸，由于汽運限噸位、成本高，且運輸距離遠、公路崎嶇、運輸條件差等原因，依賴公路運輸無法滿足電廠發展的需要，主要依托大準鐵路運輸。由于大準鐵路運能的限制，一直無法滿足其運量需求。根據電力發展規劃，未來豐鎮市火電裝機容量將達到600萬千瓦以上，相應電煤需求量達1 000萬噸以上。大準線九蘇木至燕莊段僅為單線、運輸為半自動閉塞模式，無力承擔急劇增加的煤炭需求[4]。

2.3 對國家能源集團快速發展提供有力支持

大準線運能的整體提升將為為國家的能源供給做出了重要貢獻。結合集團煤炭開采以低灰、低硫、特低磷、中高發熱量的優質動力煤為主的優越條件，市場競爭力強，且主要礦區位于國家“三西”能源基地的重點發展區，生產和市場前景十分廣闊。目前我國經濟建設要求快速發展轉為高質量發展，對能源的需求將持續增長，這就為國家能源集團煤炭運輸產業的快速發展提供了良好的契機[5]。

3 主要研究內容

3.1 區間行車通過能力研究

原有九蘇木至燕莊段采用半自動閉塞，通過能力已接近飽和。以九蘇木至燕莊段最長區間天成至九蘇木段為例，區間長22.3 km，未改造前開行列車34對。本段通過能力受限于天成站至九蘇木站的區間運輸能力[6]。

通過單線雙方向自動閉塞改造，可以顯著提升區間行車通過能力及開行列車對數。項目實施后，大準線日開行列車對數由60對提升至64對。

3.2 調度集中系統優化

九蘇木站CTC分機進行適應性改造，其他各站TDCS分機進行適應性改造。既有各站的行車調度臺的設置及管轄范圍維持不變，各站間及至中心的通道組網方式不變，根據自閉改造對中心軟件進行適應性修改，優化了調度集中系統[7]。

3.3 區間閉塞系統改造

九蘇木至燕莊段新建單線雙方向自動閉塞系統，區間制式均采用ZPW-2000A四顯示自動閉塞，單線雙方向追蹤運行，與大準雙線區段閉塞方式保持一致。并根據區間閉塞制式及線路情況的變化，對工程范圍內的LKJ數據進行修改，維持既有主體機車信號及列車運行監控裝置控制方式，統一了大準全線電碼化制式，實現了大準正線電碼化全覆蓋，簡化了司乘人員操縱方式，更加方便設備檢修維護[8]。

3.4 聯鎖系統改造

本工程共涉及九個車站，改造后將樊家圐圙站、北黃土溝站、十九溝站已達壽命期的6502電氣集中聯鎖及丹洲營站已達壽命期的三取二計算機聯鎖設備全部更新為二乘二取二硬件安全冗余結構的計算機聯鎖設備。天成站、九蘇木站、黍地溝站、燕莊站既有聯鎖設備利舊使用，結合站場變化修改聯鎖軟件，并關閉了莊頭窯站。一并解決了莊頭窯、樊家、北黃土溝、十九溝站6502電氣集中聯鎖設備超期使用、設備嚴重老化、電纜絕緣性能下降等安全問題[9]。

3.5 信號集中監測系統更新

樊家圐圙站、丹洲營站、北黃土溝站、十九溝站，按現行標準配套改造集中監測車站分機；天成站、九蘇木站、黍地溝站、燕莊站按設備變化更新集中監測系統，新增ZPW-2000區間設備故障智能診斷系統，為下一步實現信號設備故障智能診斷打下了良好基礎。

3.6 單線雙方向自動閉塞小軌道區段斷軌報警研究

大準鐵路公司技術人員根據現場設備的實際運用情況自行設計研發出“單線雙方向自動閉塞小軌道區段斷軌報警電路”，在保證既有聯鎖電路安全運行的前提下實現了調諧區小軌斷軌檢查報警功能。該電路補充既有區間無絕緣軌道電路系統共同實現了大準正線全線斷軌檢查[10]。

4 主要創新點

4.1 首創重載鐵路單線雙向自動閉塞方式行車模式，突破單線運輸能力瓶頸

本項目于國家能源集團范圍內，首創重載鐵路單線雙向自動閉塞方式行車模式。相對于雙線自動閉塞而言，不需要增建二線，工程投資遠小于增建線路，見效快，適用于單線運輸能力不足且急需通過提高運輸能力以緩解運輸壓力的鐵路。九蘇木至燕莊段單線雙向自動閉塞改造后，單線區段可提升運輸能力1 050萬噸/年，突破了單線區段電氣化鐵路運能的瓶頸，增加運輸收入41 580萬元/年，能夠滿足國家能源集團運輸領域階段性增量的需要[11]。

4.2 工程實施與運輸組織模式創新，提升運輸組織效能

若九蘇木至燕莊段選擇進行增二線建設，建設工期計劃2年，工程倒邊撥接3處，對既有運輸將造成一定影響。此外，該工程項目征地達約2 600畝，其中永久用地約1 600畝，臨時用地約1 000畝，在工程實施過程中將存在很多阻力，各種不確定因素影響施工改造。九蘇木至燕莊段實施單線雙向自閉改造工程的實際過程中，不存在征地等事宜，且工程建設周期較短（約4個月），對既有線鐵路運輸影響較小。

而采用大準鐵路九蘇木至燕莊段實施自閉改造后，實現了大準忒路點岱溝至燕莊這一主要運輸區段全部按單線雙方向自動閉塞行車的目標，改變了目前多種閉塞方式行車交叉實施的局面。結合運行圖輔助軟件計算，機車周轉時間可壓縮0.5小時以上，完成同樣運量，大準鐵路可節余機車2臺，車輛105輛。對運輸組織和運輸安全均有重要意義。

4.3 統一閉塞方式，保障行車安全

九蘇木-燕莊段自動閉塞改造完成后，統一了點岱溝至燕莊段閉塞方式，使大準正線區間實現全線自動閉塞方式行車，為下一步國家能源集團啟用集團統建調度信息系統，優化調度集控人員，提升運輸效率奠定了基礎。并結合部分車站站內電碼化設備改造，使大準正線實現全線機車信號行車，解決了部分單線區段司機暸望困難的隱患，提高了運行效率，改善了司機工作條件，為大準線的安全運營發揮了重要作用[12]。

4.4 單線雙方向自動閉塞小軌道區段斷軌報警，彌補行業空白

由于電路局限，大準鐵路線九蘇木—燕莊段單線雙向自動閉塞聯鎖電路中缺乏調諧區小軌道電路檢查條件。當小軌道區段發生斷軌或故障時，聯鎖無法卡控，危及行車安全。大準鐵路公司技術人員根據現場設備的實際運用情況自行設計研發出“單線雙方向自動閉塞小軌道區段斷軌報警電路”，在保證既有聯鎖電路安全運行的前提下實現了調諧區小軌斷軌檢查報警功能。本項目實現了大準正線全線斷軌檢查，為大準線鐵路運輸提供安全保障的同時，也為小軌道區段斷軌的安全卡控提供了一種新的解決方案，彌補了技術空白[12]。

4.5 單線改造和復線建設相配套，避免重復投資

九蘇木-燕莊段單線雙向自動閉塞改造項目共投資7 199.6萬元，在進行本項目的實施過程中，從整體設計、施工材料和設備安裝上，統籌考慮了未來增二線改造的可能。使得占本項目約40%的投資費用的設備和材料，在將來進行九蘇木-燕莊段增二線改造工程時可以利舊使用，相當于為九蘇木-燕莊段增二線改造項目間接節省投資約2 879.84萬元[13]。

4.5 區間信號布點要求

在不考慮鄰線干擾的情況下，以司機手動扳閘轉換機車信號開關最少為原則。布置區間信號機的主要工作就是逐一驗算信號機間距離，滿足以上各種情況下各閉塞分區長度的要求。計軸自動閉塞區段，上、下行信號機設置于同一位置的線路兩側，安裝困難時或者為了方便維護，甚至可采用“背靠背”的方式設置在同側。在區間分割點處，上、下行方向均設禁止停車標志牌，兩標志牌之間31 m范圍內禁止停車。禁停標志牌均放在正向運行線路的左側[14]。

4.6 項目實施與設備更新高效結合，及時消除安全隱患

莊頭窯、樊家、北黃土溝、十九溝站原有6502電氣集中聯鎖車站及丹洲營站計算機聯鎖設備存在超期使用、設備嚴重老化、電纜絕緣性能下降等安全問題。按照傳統設備更新方式計算，九蘇木-燕莊段信號設備更新近兩年共需投資約3 600萬元。

本項目打破傳統思維，將九蘇木-燕莊段信號設備更新與九蘇木-燕莊段單線雙向自動閉塞改造有效結合，無須單獨另外對6502電氣集中聯鎖設備進行專項改造投資。項目實施完畢后，成功將原有6502電氣集中聯鎖設備統一更新為二乘二取二硬件安全冗余結構計算機聯鎖設備，保證了信號設備能夠符合技術標準，并在規定的壽命期內能夠保持性能良好，質量穩定，安全可靠地進行應用，避免了因半自動和自動閉塞方式不通用造成的設備維護問題[15]。

5 結束語

單線雙方向自動閉塞具有較好的經濟效益和社會效益。一是能夠解決由于目前單線鐵路普遍采用的64D半自動技術不能檢查區間斷軌檢查，單線雙方向由于有軌道電路的存在可以很好的做到斷軌檢查；二是采用單線雙方向自動閉塞技術可以在不用增建二線的前提下增加運量，大大緩解運量接近飽和大準鐵路，經濟效益顯著；三是單項雙方向自動閉塞目前在鐵路上實施非常少，對我國后續單線鐵路經濟不足且運量較大的情況下提供參考，具有非常好的社會效益。