黃島站擴能改造方案研究

王 磊

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院,濟南 250022)

1 概述

黃島站是膠(州)黃(島)鐵路的終點站，是為青島港前灣港區(qū)內鐵路運輸服務的港灣站，技術作業(yè)性質為區(qū)段站，主要辦理進出前灣港區(qū)的貨物列車到發(fā)、解體、編組作業(yè)。黃島站盡端通過進港聯(lián)絡線與前灣港內鐵路連通。前灣港鐵路為港口站，主要辦理港內車輛的集結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，設到發(fā)線10條(含正線)，機待線2條，到發(fā)線有效長1 050 m；Ⅲ場為調車場，設小能力駝峰1座，調速制式為脫鞋器+減速頂?shù)狞c連式調速系統(tǒng)，設調車線12條，線路有效長超過1 000 m。車站有機務折返段和車輛檢修作業(yè)場各1處。

1.2 前灣港鐵路

黃島站盡端通過進港聯(lián)絡線與前灣港內鐵路連通。進港聯(lián)絡線為Ⅰ級工業(yè)企業(yè)線，單線。前灣港內鐵路設車場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)、調車作業(yè)，由重、空車到發(fā)場、調車線、卸煤設備及空車集結場組成，設有線路13條，有效長1 050 m，到發(fā)場與空車集結場之間設有雙車位翻車機2臺，螺旋卸煤機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 運輸組織現(xiàn)狀及存在的主要問題

2.1 運輸組織現(xiàn)狀

黃島站到達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車作業(yè)接入港內一期車場至翻車機，翻后空車列檢整備后推送至港內礦石裝車線裝礦石，裝后車列由車站調機牽引至黃島站到發(fā)。

黃島站上行疏港礦石運量遠超過到港煤炭運量，需大量配空車，日均配空車達13～15列。整列配空列車接入黃島站Ⅰ場后，由調機牽引至港內裝車，裝后車列由車站調機牽引至黃島站到發(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

隨著我國國民經濟不斷發(fā)展，黃島站辦理的鐵路運量與設計之初情況發(fā)生了很大變化。原設計膠黃線重車方向為下行方向，以辦理煤炭下海作業(yè)為主。2000年以后，因進口鐵礦石運量增長較快，上行運量已逐步增加并超過下行運量。貨物流向的變化給車站運輸生產帶來極大的影響，上、下行車流共用到發(fā)場和調車場，上行車流接入黃島站Ⅰ場時，需經下行正線或經Ⅲ場1道，進路橫切Ⅰ場南咽喉區(qū)。與下行接車、機車出入段、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)場承擔了上下行列車的到發(fā)，調車作業(yè)時的推峰等作業(yè)。根據(jù)黃島站作業(yè)量，既有Ⅰ場能力利用率計算、占用到發(fā)線時間計算見表2。

表2 Ⅰ場能力利用率計算、占用到發(fā)線時間計算

根據(jù)到發(fā)線能力利用率計算公式

K=(T-∑t固)/(1 440M-∑t固)(1-r)，

式中M——平行進行同一種作業(yè)的設備數(shù)量；

r——空費系數(shù)，取0.2。

計算到發(fā)線能力利用率近期0.82，遠期0.89。

由表2計算可知，既有運輸組織模式下，Ⅰ場到發(fā)線能力近期接近飽和，遠期能力不足，需進行擴能改造。

2.2.3 黃島站既有調車場能力接近飽和

車站改編能力適應情況分析見表3。

表3 車站改編能力適應情況分析

可以看出，研究年度黃島站改編能力已不足。另外，從調車分類線數(shù)量來看，調車場共計12條線路，承擔著上、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)，濟南西及以遠、膠新線方向、東風及以遠，以及空車、檢修車集結等多個組號車流的解、編任務，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)直達列車。隨著作業(yè)量和編組質量要求的不斷提高，調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股為調車線，另預留股道4條(13～16股)。并設有禁溜線、迂回線各1條。進路控制系統(tǒng)為7021自動集中控制系統(tǒng)，無測速設備，控制系統(tǒng)已經臨近大修期，設備老化嚴重。峰下調車線調速制式為脫鞋器+減速頂?shù)狞c連式調速系統(tǒng)，調車效率低、安全性差。現(xiàn)場調查主要存在如下問題：駝峰集中設備老化、損壞嚴重，進路顯示不清；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，工人勞動強度大。

2.2.4 黃島站至港內聯(lián)絡線區(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黃島港的貨源結構，決定了黃島站、港到達、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)場調查，到達的煤炭重車經翻車機卸空后，進行列檢作業(yè)，將扣修車用黃牌標出，不辦理挑車作業(yè)進行裝礦石。配空車直接接入黃島站，不進行技術作業(yè)進入前灣港一期車場，然后推送至裝車線裝礦石。

到達煤炭重車卸空后夾雜不適合裝運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，部分列車需要補減軸以滿足不同到站的編組需求。

2.2.6 前灣港內車場設備落后

前灣港內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行甩掛調車作業(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，且布置大量堆場、倉庫等也不具備延長條件，也不能承擔頻繁的調車作業(yè)。

2.2.7 港內裝車線有效長不足，不能滿足作業(yè)需要

港內礦石裝車線共4條，采用了自動化程度較高的裝車設備。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。隨著相關路網(wǎng)的不斷擴能改造，特別是膠濟、膠黃線電氣化改造后，相關通路牽引質量提高到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)絡線區(qū)間通過能力不足，港內鐵路設施能力不足、不能滿足直通運輸?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，按鐵道部鐵運[2008]12號文“關于推進路企直通運輸?shù)闹笇б庖姟保ㄟ^對港內一、二期車場進行適應性改造，盡量實現(xiàn)進出港區(qū)直達列車在港內車場到發(fā)的運輸組織方式。

(1)直達煤炭列車直接通過黃島站接入港內一期車場，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)礦石直達空車在黃島站辦理到達作業(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列后送入港內二期車場，遠期直接通過黃島站在港內二期車場到發(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

黃島站除承擔本站貨場及專用線作業(yè)外，將主要為前灣港區(qū)服務。根據(jù)車流組織原則和運輸組織條件，下行未經技術站列檢的配空車需在黃島站解編挑車，利用到達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)右側增設上行到發(fā)場(Ⅱ場)，到發(fā)場與既有調車場橫列；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)模設置，初期建設6條(含上行正線1條)。到發(fā)場北端設機車出入段線、與Ⅰ場間聯(lián)絡線各1條；南端接進港聯(lián)絡線二線及預留的南港上行正線。

既有調車場擴建，新增調車線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)右側增設上行到發(fā)場(Ⅱ場)及調車場(Ⅳ場)，到發(fā)場與調車場縱列式布置。為減少企業(yè)拆遷，新建上行調車場尾部盡量靠近既有Ⅰ場，需拆除機務折返段轉盤及冷機線。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)模設置。初期建設5條(含上行正線1條)。到發(fā)場北端設機車出入段線，南端接進港聯(lián)絡線二線，及預留的南港上行正線。

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

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

新建上行到發(fā)場(Ⅱ場)：設到發(fā)線6條(含正線)。到發(fā)場北端設機車出入段線，南端接進港聯(lián)絡線二線及預留的南港上行正線。

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

3.3.2 方案優(yōu)缺點分析(表5)

綜上技術經濟比選，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30列，發(fā)車28列，遠期直通車75列，到達38列，發(fā)車38列。根據(jù)《鐵路車站及樞紐設計規(guī)范》(GB50091—2006)相關規(guī)定，到發(fā)線條數(shù)取4～5條，考慮到機車走行，部分礦石裝出列車調車作業(yè)不上峰，利用Ⅱ、Ⅲ場間聯(lián)絡線作業(yè)，到發(fā)場Ⅱ場設4條到發(fā)線，預留到發(fā)線2條。考慮到下行駝峰自動化改造后，調車場能力有一定的釋放，結合近期工程投資，近期預留上行調車場Ⅳ場。

3.3.3 其他擴能方案

為了提高調車效率，提高作業(yè)安全線，對既有下行駝峰進行自動化改造，采用調車線頭部布置TJK2B型風動減速器7+7節(jié)，調車場內布置普通減速頂，組成減速器+減速頂?shù)狞c連式調速系統(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)缺點比較

考慮到路企直通需要，盡量在港內組織始發(fā)直達列車，部分作業(yè)需要港內一期車場完成，為提高港內一期車場到發(fā)能力，將港內一期車場既有調車線改造為到發(fā)線，新增到發(fā)線1條。由于港內用地問題，二期車場預留到發(fā)線延長1 050 m條件。

為提高黃島站與前灣港間通過能力，將進港聯(lián)絡線增建二線。在港內鐵路一、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)線及港內鐵路應進行電氣化改造。

4 結語

隨著時代的發(fā)展，既有的站場布局不能適應貨物流量和流向的變化，需結合運量及車流變化及時對既有編組站布局進行調整，對既有站場設備進行改造，提高車站能力，提高運輸效率，減少勞動強度，減少作業(yè)交叉干擾。

港灣站改造時，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，結合目前的鐵路技術政策和現(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車線的數(shù)量。

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