南呂梁山隧道病害整治期間運力保障方案研究

李文慧

(中國鐵路設計集團有限公司 線路站場樞紐設計研究院，天津 300142)

1 概述

1.1 瓦日線南呂梁山隧道及相鄰車站概況

南呂梁山隧道位于瓦日線 (瓦塘鎮—日照港) 蒲縣—龍馬區間內，起訖里程 K284+561～K308+002，長度為 23.441 km。南呂梁山隧道為瓦日線上最長隧道，設計為雙洞單線隧道，線間距 30 m。蒲縣—龍馬區間站間距 32.62 km，兩端車站均為萬噸站，其中，蒲縣站設有 5 條到發線 (含 2 條正線)，到發線有效長 1 700～1 953 m，車站兩端咽喉區正線間均設雙八字渡線；龍馬站設有 4 條到發線 (含 2 條正線)，到發線有效長 1 700～2 050 m，小里程咽喉區正線間設雙八字渡線，大里程咽喉區正線間設單渡線。此外，蒲縣—龍馬區間內絕大部分處于緊坡地段，重車運行方向上坡 6‰，輕車運行方向上坡 8‰～12.6‰；區間包含 4 座橋梁、3 座隧道，大部分橋梁、隧道工點為相連工程。瓦日線距離南呂梁山隧道最近的既有萬噸組合分解站為洪洞北站，距龍馬站 29.699 km[1-2]。

1.2 南呂梁山隧道病害整治期間運輸能力

瓦日線正線數目為雙線，設計年輸送能力約為2 億 t，通過能力 180 對/d。目前，南呂梁山隧道內出現多處病害，需要封道整治且時間較長，整治期間只能采取單線運輸方式，對正常運行時的運輸能力產生極大影響。病害整治期間，蒲縣—龍馬區間按單線運行，貨物列車牽引質量維持 5 000 t，區間按單線半自動閉塞辦理，蒲縣—龍馬區間開行 5 000 t 列車的最大運能如表 1 所示。

1.3 南呂梁山隧道病害整治期間運量預測

在南呂梁山隧道病害整治期間，瓦日線 2018年計劃開行 10 列萬噸列車 (6 列單元萬噸列車，4 列組合萬噸列車)，4 列 5 000 t 列車，預計南呂梁山隧道以西貨物發送量約 3 000 萬 t。同時，呂臨能化臨縣北專用線 2018年1月2日開通；魏瓦 (魏家灘—瓦塘) 聯絡線即將開通，運量具有一定的增長空間。根據專用線企業 2018年提供運輸需求，南呂梁山隧道運量預測如表 2 所示。

表?1 ?蒲縣—龍馬區間開行?5?000?t?列車的最大運輸能力Tab.1 Capacity of 5 000 t train of Puxian to Longma section

表?2 ?南呂梁山隧道運輸預測Tab.2 Forecast of the transport capacity in the south Lyuliang mountain tunnel

2 蒲縣—龍馬區間運輸能力保障方案

針對瓦日線南呂梁山隧道病害整治期間運輸能力和預測情況，由于維持開行 5 000 t 列車的輸送能力不能滿足運輸需求，因而需要進一步研究蒲縣—龍馬區間運輸能力保障方案。提高運輸能力可采用增加單次牽引定數，縮短追蹤間隔等方法，由此提出南呂梁山以西萬噸列車運輸組織、蒲縣—龍馬區間增設線路所和蒲縣—龍馬區間單線雙向自動閉塞 3 個方案。

2.1 南呂梁山以西萬噸列車運輸組織方案 (方案Ⅰ)

南呂梁山隧道病害整治期間，蒲縣—龍馬站按單線運行，閉塞方式按單線半自動閉塞辦理。南呂梁山以西運輸組織形式有 2 種，一種是全部組織萬噸列車；另一種是部分組織萬噸列車、部分組織 5 000 t列車。南呂梁山以西運輸組織形式如表 3 所示。

方案Ⅰ在未增加投資的基礎上，通過運輸組織優化，輸送能力雖然能夠達到 3 000 萬 t/a，但不能達到中國鐵路太原局集團有限公司 2018年運量需求的增長空間。

表?3 ?南呂梁山以西運輸組織形式Tab.3 Form of transport organization in the west of the south Lyuliang mountain

2.2 蒲縣—龍馬區間增設線路所方案(方案Ⅱ)

2.2.1 增設線路所

綜合分析蒲縣—龍馬區間線路平縱斷面及工程條件，南呂梁山隧道小里程側 (蒲縣端) 不具備增設線路所的條件，大里程側 (龍馬端) 僅在南頂隧道內(K309+633～K310+267) 計 634 m 的直線段具備增設線路所的條件。為盡可能縮短蒲縣—龍馬區間單線段長度，考慮于 K309+700 處增設線路所[3-4]。

南呂梁山隧道上行線封閉期間，上行列車利用封閉線路做安全線，于南頂隧道 (單洞雙線) 內K309+700 處插入 12 號單開渡線 1 組，插入渡線處線間距 4.00 m。上行線封閉期間增設線路所示意圖如圖 1 所示。

南呂梁山隧道下行線封閉期間，于南頂隧道內K309+700 處插入 12 號單開道岔 1 組，插入渡線處線間距 4.00 m，下行線封閉期間增設線路所示意圖如圖 2 所示。

圖?2 ?下行線封閉期間增設線路所示意圖Fig.2 Schematic diagram of adding block post during the closing of the downline

受制于線路條件，線路所處無法設置安全線，可采用 3 種方法加以解決。

（1）線路所道岔納入車站管理。考慮到線路所位置交叉列車均為貨車，可以不設置安全線，該信號機距離道岔77 m。

（2）采取復顯示信號機紅燈代替安全線的形式，且復顯示信號機距離道岔 1 277 m。該方法比較線路所道岔納入車站管理，上行列車運行時分需要增加 1 min。

（3）考慮在龍馬站等待越行。這種方法需要占用上行列車運營時分 5 min。

2.2.2 運輸能力適應性情況

為提高區間通過能力，在蒲縣—龍馬區間增設線路所，線路所距離龍馬站約 5.3 km。蒲縣至線路所按單線半自動閉塞辦理，線路所至龍馬站按雙線半自動閉塞辦理[5-6]。線路通過能力如圖 3 所示。

由于增設線路所后，受條件限制，蒲縣—龍馬上行線無法設置安全線，為保證行車安全，需要設置重復信號，因而上下行列車不同時通過線路所的時間延長約1 min。蒲縣—龍馬區間增設線路所后運輸能力如表 4 所示。

方案Ⅱ中，如果全部開行萬噸列車，則可以開行萬噸列車15 對/d，輸送能力為 3 750 萬 t/a；如果部分開行萬噸列車，則可以開行萬噸列車11對/d，5 000 t 列車 4 對/d，輸送能力為3 200 萬 t/a。

2.2.3 存在問題

圖?3 ?線路通過能力Fig.3 Line carrying capacity

表?4 ??蒲縣—龍馬區間增設線路所后運輸能力Tab.4 Transport capacity of adding block post in Puxian to Longma section

（1）增設線路所處線間距僅有 4.00 m，下行線封閉期間，插入的兩道岔間夾直線長只有 5.75 m，不能滿足道岔跟端至末根長岔枕距離 L 長 (圖號為專線4307 的道岔 L 長為 6.9 m) 的要求，如果采用這種布置方式，需要道岔廠家對長岔枕區特殊設計及生產。

（2）上行線封閉期間，受隧道限界影響，道岔轉轍機只能安裝在正線間，而正線間距僅為 4.00 m，轉轍機尾部 (動作桿) 與相鄰線的軌枕沖突，轉轍機外邊緣距相鄰線鋼軌僅 0.25 m，需要對 2 根軌枕進行鋸除。

（3）上下行線封鎖切換時，信號系統需進行二次修改；封鎖解除時，需要拆除線路所信號系統，其他信號系統進行第三次修改，施工過渡復雜。

（4）方案Ⅱ線路所距離龍馬站太近，提高運輸能力有限。

2.3 蒲縣—龍馬區間單線雙向自動閉塞方案 (方案Ⅲ)

2.3.1 采用單線雙向自動閉塞

為進一步提高南呂梁山隧道病害整治期間蒲縣—龍馬區間單線運輸能力，采用蒲縣—龍馬區間單線雙向自動閉塞運輸組織方案，需要在南呂梁山隧道內增設反向區間通過信號機，出隧道后至龍馬站；受雙線線間距 (4.00 m) 的影響，不能設置反向區間通過信號機，出隧道后第一架區間通過信號機至龍馬進 (出) 站信號機作為一個閉塞分區。

2.3.2 運輸能力適應性情況

蒲縣—龍馬區間按單線雙向追蹤，能力計算參數：以上行線運行為例，下行 5 000 t 列車追蹤間隔采用 12 min，下行萬噸列車追蹤間隔采用 14 min；上行列車追蹤間隔參照中國鐵路太原局集團有限公司資料，5 000 t 列車采用 8 min，萬噸列車采用 10 min。連續追蹤 3 列為例，線路通過能力如圖 4 所示。

根據線路通過能力模擬計算，蒲縣—龍馬區間采取單線雙向自動閉塞運輸能力如表 5 所示。

在方案Ⅲ中，如果全部開行萬噸列車，連續追蹤3 列，可開行 25 對/d 萬噸列車，輸送能力為 6 350 萬 t/a；如果部分開行萬噸列車，連續追蹤 4 列，開行 21 對/d萬噸列車，9 對/d 5 000 t 列車，輸送能力為 6 400 萬 t/a。由此可見，這 2 種開行方式都可以滿足瓦日鐵路運量的進一步增長。

圖?4 ?線路通過能力Fig.4 Line carrying capacity

表?5 ?蒲縣—龍馬區間采取單線雙向自動閉塞運輸能力Tab.5 Carrying capacity of single-line double-direction running automatic block in Puxian to Longma section

2.4 推薦方案

綜上所述，方案Ⅰ不增加工程，僅通過運輸組織將 5 000 t 列車變為萬噸列車，但無法滿足路局運輸需求；方案Ⅱ增設線路所方案雖能提高通過能力，但是提高幅度有限，還存在 4.00 m 線間距插入渡線的一些問題，性價比低；方案Ⅲ通過增設信號設備可顯著提高通過能力，能夠滿足隧道在病害整治期間路局對運輸能力的需求，性價比高。研究推薦方案Ⅲ，即蒲縣—龍馬區間單線雙向自動閉塞方案[7-8]。

3 結束語

鐵路運營過程中經常遇到因各種病害整治需長時間封鎖線路施工，針對這種常見的影響鐵路正常運營的情況，研究從運輸組織的角度，提出了 3 種解決方案[9-11]，保證在特殊時期即能滿足運輸需求，又能有效保障運輸收益。由于增設線路所對提高通過能力作用有限，研究沒有嘗試將增設線路所和單線雙向自動閉塞相結合，或許可以在單線雙向自動閉塞方案基礎上進一步提高運輸能力，但受制于增設線路所方案，提升能力有限且增加投資較多。通過研究行車組織方案，對封閉線路施工期間如何保證運量提供借鑒。

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