露天礦區鐵路專用線主要技術標準及運輸組織模式研究

趙睿澤

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102627）

1 項目概況

項目位于四川省南充市境內，主要服務于南充市興源石材有限公司，承擔興業礦區和豐源礦區礦石及荒料的運輸業務。線路自規劃石料產業園南端引出后向東走行，經興業礦區設站后繼續向東至豐源礦區前設豐源站，新建線路長度14.137 km，橋梁長度0.724 km，橋梁比例5.12%。

2 設計鐵路主要技術標準

2.1 限制坡度的選擇

本項目地處山區，沿線所經地形起伏較大，線路起終點地面高程分別為370 m、650 m，航空距離9.82 km，相對高差280 m，自然縱坡陡峭。考慮本項目為服務于礦區運輸的專用鐵路，可采用較大限制坡度用以降低工程投資，減少礦區企業出資壓力。

根據國內鐵道行業標準《鐵路專用線設計規范（試行）》（TB 10638-2019）規定：內燃鐵路限制坡度不得大于25‰，電力鐵路不得大于30‰。但考慮本線僅為礦區運輸服務，研究年度不與國鐵線路接軌并辦理過軌運輸，故亦可參照國家標準《冶金露天礦準軌鐵路設計規范》（GB 50512-2009）中規定：內燃鐵路限制坡度不應大于30‰，電力鐵路限制坡度不應大于40‰。

不同的限制坡度方案直接影響了線路走向及建設規模，也決定項目工程投資及運能規模。本次研究結合上述規范要求，結合沿線地形條件，提出對25‰、30‰、40‰三個限坡方案進行詳細比選分析。

2.2 對線路走向的影響

石料產業園至興業礦區與興業礦區至豐源礦區段均位于木華江北岸，地形起伏較大，地勢呈現東北高、西南低的趨勢。不同鐵路限制坡度對線路長度有一定影響，對鐵路整體走向影響較小。

2.3 對建設規模的影響

限制坡度的不同直接影響線路牽引質量及運能規模，在礦區運量需求確定的前提下，直接影響了線路的正線數目，即線路的建設規模。

根據建設單位對礦區開采能力的預估，本專用線豐源至興業段貨流密度近、遠期分別為500萬噸、1 000萬噸；興業至石料產業園近、遠期貨流密度分別為1 500萬噸、3 000萬噸。根據國內目前主型大功率內燃、電力機車最大限坡牽引及制動對應牽引質量情況，計算各坡度方案下線路運能適應情況見下表1。

表1 各坡度方案運能適應情況表 單位：對/日、萬噸/年

由上表可以看出，采用25‰坡度電力牽引方案研究年度單線規模即可滿足運能需求；內燃方案遠期興業至石料產業園區間能力不足。30‰限坡方案內燃、電力牽引格局下近期單線能力均可滿足運輸要求，遠期興業至石料產業園區間均不足。40‰限坡方案電力牽引格局近期單線規模即可滿足運輸要求，遠期興業至石料產業園區間能力不足。

由于本項目區間長度較短且坡度較大，無增設車站擴能條件，故針對各方案能力不足情況主要考慮兩種擴能方案：①增加補機，雙機牽引提高列車牽引質量，延長到發線有效長度方式擴能；②區間增建二線方式擴能。從節省工程投資角度分析，增加補機提升列車單列輸能方式優勢明顯。經計算25‰方案遠期雙機牽引提升牽引質量后單線能力均可滿足運能需求；30‰方案電力牽引格局下近期單線能力可以滿足運輸要求，遠期雙機牽引提升牽引質量后興業至石料產業園區間輸送能力仍不足，需增建二線；40‰方案遠期能力仍不足，考慮再次增加補機三機牽引方案受長大坡段制動影響存在運營風險，且目前國內無相關運營經驗，故40‰方案遠期興業至石料產業園區間宜采用增建二線擴能。

2.4 各方案工程技術經濟效益分析

本次限坡方案研究針對近期單線規模進行工程投資及運營投入差異分析，詳見表2。

表2 限坡方案技術經濟比較表

可以看出，從工程經濟效益角度分析，各方案靜態投資總體差異相對較小。30‰方案較40‰方案靜態投資僅增加600萬元，但運營條件有較大改善；較25‰方案投資節省約4400萬元，占比達10.1%。運營投入25‰方案較30‰方案節省有限，30‰方案較40‰方案優勢較為明顯。

2.5 研究小結

結合以上分析，本次研究從各坡度方案對沿線地形的適應情況，對礦區運量需求的適應性、國家能源政策和鐵路主要技術政策以及建設運營投資差異等綜合考慮，本線限制坡度宜采用30‰限坡、電力牽引方案。

3 鐵路主要技術標準

3.1 鐵路主要技術標準的比選

3.1.1 限制坡度

結合前述建設方案研究結論，本線限制坡度推薦采用30‰方案。

3.1.2 正線數目

結合前述建設方案研究內容，30‰限坡方案條件下，近期單線單機牽引即可滿足運輸需求，遠期通過延長到發線有效長度，增加補機提升列車單列輸能方式單線可以滿足運輸需求。即本次研究正線數目推薦為單線。

3.1.3 最小曲線半徑

線路最小曲線半徑200 m。

3.1.4 牽引種類、機車類型及牽引質量

本線研究年度不與國鐵路網接軌，主要服務南充市興源石材有限公司，是為礦區大宗礦石運輸服務的專用鐵路。結合前述建設方案坡度研究內容，從國家能源政策和鐵路主要技術政策綜合分析，本次研究牽引種類按電力牽引。

根據限制坡度研究結論，HXD系列電力機車牽引2 800 t能夠較好地適應30‰的坡度和本項目的預測運量，因此，本專用線機車類型采用HXD系列，近期單機牽引2 800 t、遠期雙機牽引3 900 t。

3.1.5 到發線有效長度

本專用線近期牽引質量推薦采用2 800 t，到發線有效長度采用450 m與之相匹配，預留遠期650 m條件。

3.1.6 閉塞類型

本線為單線鐵路，采用半自動閉塞能夠確保行車安全，并滿足運輸能力的要求，閉塞類型推薦為半自動閉塞。

4 鐵路主要技術標準的推薦意見

（1）正線數目：單線。

（2）限制坡度：30%。

（3）最小曲線半徑：200 m。

（4）牽引種類：電力。

（5）機車類型：HXD系列。

（6）牽引質量：近期2 800 t，遠期3 900 t。

（7）到發線有效長度：450 m，預留650 m條件。

（8）閉塞類型：半自動閉塞。

5 運輸組織

5.1 車站分布

本項目線路全長14.137 km，新建車站3座。研究年度車站性質及開關站情況見表3。

表3 車站性質及開關站表

5.2 運輸組織模式及運營管理方式

（1）本線為單線鐵路，研究年度僅開行貨運列車，按貨運專線組織運輸。

（2）運營管理方式。運營管理方式的選擇對項目資產管理、運輸組織方案、運輸成本、運輸效率等各個方面都有直接的影響，最終影響項目的經濟效益。本線由南充市興源石材有限公司出資建設，為充分利用既有資源、減少運營投資、降低企業運輸成本，本次研究建議本線建成后由南充市興源石材有限公司負責運輸生產管理。

6 研究年度貨物列車開行方案及貨車對數

6.1 研究年度貨物列車開行方案

研究年度貨物列車開行方案見表4。

表4 貨物列車開行方案 單位：列/日

6.2 研究年度貨物列車對數

研究年度本線開行貨物列車對數見表5。

表5 貨物列車對數表 單位：對/日

7 設計能力與貨運需求適應性分析

7.1 通過能力適應性分析

研究年度本線設計通過能力見表6。

表6 設計通過能力表 單位：對/日

從上表可以看出，本線設計通過能力能夠滿足研究年度的運輸需求。

7.2 輸送能力適應性分析

貨物列車按HXD系列近期單機牽引2 800 t、遠期雙機牽引3 900 t計算，設計輸送能力與研究年度貨運需求的適應情況見表7。

表7 輸送能力與預測貨運需求適應情況表 單位：萬噸/年

從上表可以看出，遠期雙機牽引提升牽引質量后興業至石料產業園區間輸送能力仍不足，需增建二線。

8 結束語

通過對本專用線的鐵路主要技術標準、貨物列車開行方案、設計通過能力、設計輸送能力與本項目貨運需求的適應性分析等方面進行研究，確定合理的技術標準和運輸組織模式，為露天石料產業園提供了一種成本低、運量大、穩定可靠的運輸方式，對促進鐵路物流發展，降低企業運輸成本，促進石料產業園區和地方經濟發展具有重要意義和作用。