山鋼萊蕪分公司專用鐵路編組站改造方案研究

趙振剛

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司 濟南設(shè)計院，山東 濟南 250022)

1 概述

1.1 專用鐵路編組站現(xiàn)狀

山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司(以下簡稱“萊鋼”)專用鐵路(萊鋼站—萊鋼編組站—新鋼站—顏莊站)位于濟南市鋼城區(qū)，由萊鋼運輸分公司負(fù)責(zé)運營管理和設(shè)備養(yǎng)護維修，于20 世紀(jì)70 年代隨鋼廠同步建設(shè)，接軌于磁萊鐵路(磁窯—萊蕪)萊鋼站北咽喉，設(shè)萊鋼編組站1 座。2000 年以后隨著萊鋼型鋼區(qū)建設(shè)，專用鐵路向北擴建，新增了顏莊接軌站，形成外部南、北2 個接軌站，內(nèi)部南、北2 個運輸組織中心的格局。專用鐵路南部運輸組織以萊鋼編組站為中心，北部運輸組織以新鋼站為中心，主要辦理鐵礦石、焦炭、煤炭到達作業(yè)和鋼材發(fā)送作業(yè)。2019 年完成到達運量1 981 萬t，其中萊鋼編組站1 310 萬t，新鋼站671 萬t；發(fā)送鋼材75 萬t，全部由萊鋼編組站完成。萊鋼編組站通過萊鋼站接軌磁萊鐵路，既有站中心里程K3+174，主要承擔(dān)列車到發(fā)、調(diào)車、裝卸線取送車、機車出入段等作業(yè)，車站呈東西向布置，設(shè)到發(fā)兼調(diào)車線15 條，有效長209 ～ 844 m；站場西側(cè)北端設(shè)有機務(wù)段，南端設(shè)有車輛段；設(shè)貨物線4 條；一鐵區(qū)調(diào)車場、鋼材庫線在編組站西咽喉接軌；1 ～ 4 號翻車機卸車線、解凍庫線、噴煤場線、油庫線在編組站東咽喉接軌。既有萊鋼專用鐵路平面示意圖如圖1 所示。

1.2 萊鋼達產(chǎn)后專用鐵路編組站設(shè)計運量

根據(jù)萊鋼新舊動能轉(zhuǎn)換項目規(guī)劃，將實施鋼鐵新舊產(chǎn)能置換，實施完成后，萊鋼設(shè)計鋼鐵產(chǎn)能1 290 萬t/a。專用鐵路進行同步改造，改造主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：正線數(shù)目為單線，設(shè)計速度40 km/h，限制坡度7.5‰，最小曲線半徑300 m，內(nèi)燃牽引，機車類型HXN3B，牽引質(zhì)量5 000 t，到發(fā)線有效長1 050 m，閉塞類型為采用電話聯(lián)系，按調(diào)車辦理。萊鋼達產(chǎn)后，專用鐵路貨物設(shè)計運量及流向圖如圖2 所示，萊鋼編組站設(shè)計運量如表1 所示[1]。

由表1 可知，萊鋼編組站設(shè)計運量為到達量2 173 萬t/a，發(fā)送量450 萬t/a，分別占萊鋼專用鐵路總到達量、總發(fā)送量的67.1%和64.3%。萊鋼編組站將繼續(xù)承擔(dān)專用鐵路南部運輸組織中心的功能，日均辦理5 000 t 貨物列車到發(fā)數(shù)量為19 對/d，卸車列數(shù)為18 列/d，裝車列數(shù)為5 列/d，在擬建的礦石、煤炭卸車場和鋼材庫線辦理。

圖1 既有萊鋼專用鐵路平面示意圖Fig.1 Schematic Plan of existing dedicated railway of Laiwu branch

圖2 專用鐵路貨物設(shè)計運量及流向圖Fig.2 Designed capacity and traffic directions of cargo bydedicated railway

表1 萊鋼編組站設(shè)計運量 萬t/aTab.1 Designed traffic volume of dedicated railway of Laiwu branch

1.3 萊鋼編組站主要問題

萊鋼編組站自20 世紀(jì)70 年代建成后經(jīng)多次改擴建和設(shè)備升級，但站場總體布局未發(fā)生大的變化。因建成時間較長，隨著鐵路技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，既有萊鋼編組站已嚴(yán)重制約運量進一步增長，不能適應(yīng)新舊動能轉(zhuǎn)換要求。存在的主要問題如下。

（1）無貫通正線導(dǎo)致列車速度慢。編組站兩側(cè)咽喉區(qū)正線未貫通，列車通過作業(yè)均經(jīng)道岔側(cè)向辦理，限制了通過列車的速度，存在著較大的安全隱患，同時增加了道岔養(yǎng)護維修工作量。

（2）到發(fā)線、裝卸線有效長不足導(dǎo)致停車與卸車?yán)щy。既有編組站到發(fā)線條數(shù)雖有15 條，但線路平均有效長僅509 m，遠(yuǎn)低于磁萊鐵路的1 050 m 到發(fā)線有效長標(biāo)準(zhǔn)。因到發(fā)線有效長不足，經(jīng)萊鋼站到發(fā)的5 000 t 貨物列車需要在編組站頻繁進行解體和編組作業(yè)，增加了到發(fā)線占用時間，延長了車站停時，降低了作業(yè)效率[2-3]，造成能源、資源的浪費。車站現(xiàn)設(shè)有翻車機4 處，裝卸線有效長296 ～ 420 m，均不能滿足5 000 t 貨物列車整列裝卸要求，卸車作業(yè)需將車列多次解體，卸后空車牽出后再多次編組，降低了作業(yè)效率。

（3）站坪坡度超限存在停車安全隱患。既有到發(fā)線有效長范圍內(nèi)站坪坡度1.6‰ ～ 2.7‰，不符合《鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范》第3.3.2 條“到發(fā)場宜設(shè)在平道上，困難條件下可設(shè)在不大于1‰坡道上”的要求，增加了車站作業(yè)人員防溜工作量，存在一定的安全隱患[4]。

2 專用鐵路編組站改造方案

2.1 改造目標(biāo)及控制因素

（1）改造目標(biāo)。根據(jù)新舊動能轉(zhuǎn)換項目總體規(guī)劃和內(nèi)部運輸要求，結(jié)合地形、征地拆遷等建設(shè)條件，研究確定萊鋼編組站改造目標(biāo)如下：①正線貫通，至萊鋼站方向預(yù)留增建二線條件；為滿足內(nèi)部運輸要求，萊鋼編組站至鋼鐵站新建聯(lián)絡(luò)線2 條。②為滿足車列到發(fā)和內(nèi)部運輸要求，萊鋼編組站到發(fā)線數(shù)目維持15 條不變，到發(fā)線有效長標(biāo)準(zhǔn)與磁萊鐵路統(tǒng)一，采用1 050 m。困難條件下，不應(yīng)小于1 000 m。新設(shè)牽出線，有效長不小于550 m。③新設(shè)的礦石、煤炭卸車區(qū)具備整列裝卸條件。根據(jù)新舊動能轉(zhuǎn)換項目規(guī)劃，配合高爐改造，在編組站以東、新設(shè)置的聯(lián)絡(luò)線南側(cè)指定位置設(shè)礦石、煤炭卸車區(qū)。設(shè)雙車翻車機4 臺，配套設(shè)置卸車線束2 束(2 重2 空1 走行)，共10 條線。有效長標(biāo)準(zhǔn)1 050 m，困難條件下，不應(yīng)小于1 000 m。設(shè)解凍庫線4 條，落地庫線1 條。④對站場縱斷面坡度進行軟化改造，編組站到發(fā)線有效長范圍內(nèi)坡度不大于1‰，咽喉區(qū)坡度不大于5.5‰ (限制坡度7.5‰減2‰)，裝卸線有效長范圍內(nèi)坡度采用平坡。

（2）控制因素。改造方案研究的控制因素如下：①編組站西咽喉上跨橋。在編組站西咽喉K2+353.77處，設(shè)有1 ～ 30 m 道路上跨鐵路橋梁1 座。該橋建于2008 年，使用狀態(tài)良好，建設(shè)單位要求本次改造不影響該橋。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，橋下既有鐵路中心至橋臺邊緣距離6.55 m，線路可利用的撥移空間較小，控制線路平面改造方案。②西咽喉曲線。專用鐵路正線在既有西咽喉外方為曲線，曲線半徑300 m，緩和曲線長度30 m，緩直點距離最外方道岔岔心87.702 m。曲線兩側(cè)為既有貨運設(shè)施和深路塹，撥移改造空間較小，控制線路平面改造方案。③新設(shè)礦石、煤炭卸車區(qū)位置、標(biāo)高。在編組站東側(cè)新設(shè)礦石、煤炭卸車區(qū)，位置由鋼廠總圖專業(yè)確定。受北側(cè)既有市政道路控制，卸車區(qū)位置不具備大幅調(diào)整的條件，控制站場平面改造方案。經(jīng)測量，卸車區(qū)重車線警沖標(biāo)至編組站西咽喉曲線間距離約2 800 m，編組站改造及新設(shè)卸車區(qū)需要在2 800 m 范圍內(nèi)布置完成，包括2 個咽喉區(qū)，編組站到發(fā)線有效長1 050 m，卸車線有效長1 050 m，2 個咽喉區(qū)總長需壓縮至700 m以內(nèi)。同時卸車區(qū)位于路塹地段，根據(jù)鋼廠總圖專業(yè)要求，應(yīng)盡量抬高裝卸線標(biāo)高，減少卸車區(qū)挖方高度，控制縱斷面改造方案。④編組站東部上跨既有城市道路雙泉路，位于路塹地段。應(yīng)盡量抬高線路標(biāo)高，控制縱斷面改造方案。

2.2 改造方案

萊鋼編組站改造方案主要從正線平面改造、站場平面改造、縱斷面改造3 個方面進行研究。

2.2.1 正線平面改造方案

（1）維持既有編組站直線方向不變，因I—8 道向西延長后與西咽喉外方正線曲線距離最短，因而選擇I—8 道作為站內(nèi)正線，與西咽喉既有正線貫通連接。改造后，西咽喉上跨橋下新設(shè)正線至橋臺4.76 m，不需對既有上跨橋進行改造。考慮至萊鋼站既有正線南側(cè)建筑物較多，至萊鋼站預(yù)留二線設(shè)于既有正線左側(cè)。

（2）東咽喉礦石、煤炭卸車場西側(cè)設(shè)置至鋼鐵站聯(lián)絡(luò)線2 條。至鋼鐵站聯(lián)絡(luò)線右線與卸車區(qū)最西側(cè)線路線間距31.5 m，聯(lián)絡(luò)線間線間距5 m。

（3）考慮編組站東咽喉設(shè)置需要，跨雙泉路處直線邊設(shè)置為與既有鐵路平行，線間距采用33 m，直線長度約440 m。

按照上述改造，可以實現(xiàn)正線東西向貫通，并布置了咽喉區(qū)設(shè)置條件。萊鋼編組站正線平面改造方案示意圖如圖3 所示。

2.2.2 站場平面改造方案

（1）到發(fā)線功能分組。根據(jù)建設(shè)單位要求，到發(fā)線條數(shù)維持既有15 條。西咽喉均與正線貫通，東咽喉如全部連通礦石、煤炭卸車場，則咽喉區(qū)長度較長，影響到發(fā)線有效長[5-6]。考慮到發(fā)線條數(shù)較多，選擇部分連通卸車線方案。結(jié)合正線位置、作業(yè)能力，對編組站到發(fā)線進行分組如下：①考慮卸車區(qū)直進直出需要，正線及南側(cè)的1 道至IX 道共9 條到發(fā)線，以承擔(dān)礦石、煤炭卸車區(qū)車列到發(fā)作業(yè)為主，以承擔(dān)鋼鐵站方向車列到發(fā)作業(yè)為輔，連通礦石、煤炭卸車區(qū)及鋼鐵站方向。②正線北側(cè)10 道至15 道共6 條到發(fā)線，不承擔(dān)礦石、煤炭卸車區(qū)作業(yè)，以承擔(dān)鋼鐵站方向車列到發(fā)作業(yè)為主，調(diào)車、存車作業(yè)為輔，僅連通鋼鐵站方向。③為提高運輸靈活性，全部到發(fā)線設(shè)置為雙進路，均連通萊鋼站和鋼鐵站方向。

（2）東咽喉平行進路設(shè)置。東咽喉承擔(dān)著礦石、煤炭卸車區(qū)車列到發(fā)、至鋼鐵站聯(lián)絡(luò)線車列到發(fā)、牽出線調(diào)車等作業(yè)。為滿足通過能力要求，提高運輸組織效率[7-9]，平行進路布置為以下5 個：①礦石車列到(發(fā))作業(yè)進路；②煤炭車列到(發(fā))作業(yè)進路；③聯(lián)絡(luò)線到達作業(yè)進路；④聯(lián)絡(luò)線發(fā)送作業(yè)進路；⑤牽出線調(diào)車作業(yè)進路。

（3）道岔選擇。道岔型號與既有保持一致，采用9 號道岔。受站坪長度控制，采用組合道岔以縮短咽喉區(qū)長度。東西咽喉共設(shè)置一渡兩交組合道岔1 組、一渡三交組合道岔1 組、交分道岔3 組；礦石、煤炭卸車場采用對稱道岔2 組。正線、到發(fā)線道岔均采用60 kg/m 軌混凝土岔枕道岔，減少養(yǎng)護維修工作量。

改造后編組站15 條到發(fā)線有效長1 021 ～ 1 159 m，平均1 077 m；礦石、煤炭裝卸線有效長1 031 ～1 069 m，平均1 050 m，均達到了改造目標(biāo)。

萊鋼編組站站場平面改造方案示意圖如圖4 所示。

圖3 萊鋼編組站正線平面改造方案示意圖Fig.3 Schematic diagram of main line plane reconstruction scheme of marshalling station of Laiwu branch

2.2.3 縱斷面改造方案

編組站東端上跨既有城市道路雙泉路，為減少雙泉路下挖改造工作量，盡量抬高站場縱斷面。編組站西咽喉區(qū)坡度根據(jù)《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》，采用限制坡度7.5‰減2‰，即5.5‰，編組站到發(fā)線有效長范圍內(nèi)坡度按困難條件采用1‰。為減少裝卸場翻車機處挖方高度，東咽喉區(qū)坡度采用5‰，礦石、煤炭卸車場卸車線坡度設(shè)計為平坡。站場縱斷面呈“西抬東落”的特點，西咽喉最大抬道高度0.64 m，東咽喉最大落道量0.8 m，翻車機處挖方深度約20 m。設(shè)計坡度如圖4 中坡度標(biāo)所示，均達到了改造目標(biāo)。

圖4 萊鋼編組站站場平面改造方案示意圖Fig.4 Schematic diagram of station plane reconstruction scheme of marshalling station of Laiwu branch

2.3 方案總結(jié)

上述方案較好地解決了萊鋼編組站目前運輸生產(chǎn)中存在的問題，達到了預(yù)定的改造目標(biāo)。主要經(jīng)驗如下。

（1）既有站場改造，線位應(yīng)充分利用既有線，或以既有線為基準(zhǔn)平行布置。例如，編組站正線選擇充分利用既有線、東咽喉正線與既有線平行布置，聯(lián)絡(luò)線與礦石、煤炭裝卸線平行布置，可以充分利用既有土地和地形，避免大拆大改。

（2）站坪長度受限時，可以對到發(fā)線進行功能分組，在滿足使用要求的前提下，減少不必要的進路設(shè)置，以縮短咽喉區(qū)長度。例如，改造方案中，在1 道至IX 道可以滿足礦石、煤炭卸車場到發(fā)能力的情況下，10 道至15 道可不連通卸車場。

（3）為提高運輸組織的靈活性，應(yīng)對咽喉區(qū)功能進行分析，設(shè)置足夠的平行進路。

（4）站坪長度受限時，為縮短咽喉區(qū)長度，可以靈活采用交叉渡線與交分道岔組合的多種組合道岔類型，貨物線可以采用對稱道岔。

3 結(jié)束語

萊鋼編組站是萊鋼重要的鐵路運輸基礎(chǔ)設(shè)施，是萊鋼專用鐵路運輸組織的中心。對萊鋼編組站進行改造，不僅能解決既有站場在運輸生產(chǎn)中存在的問題，而且能為鋼鐵產(chǎn)能新舊動能轉(zhuǎn)換提供運輸支持。萊鋼編組站改造后，實現(xiàn)了正線貫通、整列到發(fā)、整列卸車、到發(fā)線坡度1‰、卸車線為平坡等目標(biāo)，運輸能力、效率和安全性將得到全面提升，對貫徹國家“公轉(zhuǎn)鐵”政策措施，促進企業(yè)實現(xiàn)新舊動能轉(zhuǎn)換，提高經(jīng)濟和社會效益具有重要的意義。