裝車場咽喉區過渡工程方案優化與實施

趙 亞 桐

(中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308)

1 工程概述

唐山曹妃甸實業港務鐵路專用線改造工程是曹妃甸礦石碼頭整體項目的配套工程，是國家“公轉鐵”藍天保衛站的需要，同時也是“貨運增量行動”相關的鐵路專用線改造重點項目[1,2]。本工程是曹妃甸礦石碼頭整體項目的配套工程，接軌于曹妃甸南站，在既有2條鐵路裝車線北側新建4條盡頭式的鐵路裝車線，新建鐵路裝車線中部設置裝車樓(筒倉)，并設置配套到礦二堆場的皮帶運輸廊道、相應的轉接塔等設施設備，在新建鐵路裝車線有效裝車長度內設置鐵牛牽引裝置滿足列車自動化裝車的牽引動力需求。項目建成后，可以承擔更多比例的礦石疏港運量，為華北區域企業生產提供可靠、穩定且強大的礦石原料運輸保障體系，保證相關鋼鐵企業正常運轉[3,4]。

該工程及咽喉區位置示意圖如圖1所示。

2 過渡工程實施的重難點分析

咽喉區是礦石裝車場至接軌曹南站道岔匯聚的區域，是行車及調車作業的必經之地，也是裝車場最重要的區域之一。而咽喉區的布置是否合理，不僅直接影響作業的安全、效率以及取送車能力，同時影響到發線使用的均衡性。作為本項目關鍵控制性工程，過渡工程主要為咽喉區的改造和站后配套施工，需要對專用線接軌端咽喉區道岔進行調整，使既有裝車線和新建4條裝車線與曹南站、機務折返段和首鋼工業站連通。主要工程量包括拆除既有線路0.87 km，新鋪單開道岔13組(其中復式交分1組)，拆除道岔3組，線路撥接120 m。由于施工內容繁雜且難度較大，本文從空間維度和時間維度等方面對過渡工程實施的重難點進行了分析[5-7]。

2.1 作業空間受限

咽喉區周邊交叉施工多，有外部單位的起重作業、鋼結構安裝作業、鋪軌作業、裝車作業等，往來人員和進場大型機械復雜，施工可開展作業面受到平面和立體方向的多重制約。咽喉區作業場地長260 m，寬40 m，可開展作業范圍受限，從平面和立體空間，對作業范圍進行了分析。

2.1.1平面分析

1)咽喉區西北方向為億噸級的五礦交易中心，主體為鋼結構工程，施工期間有多個500 t履帶式起重機和100 t汽車吊在咽喉區西北側進行安裝作業，如圖2①所示。

2)皮帶走廊吊裝作業位于咽喉區西南側K146+640位置，在軌道上部進行吊裝作業,如圖2②所示。

3)東南方向為礦石碼頭2條5 000 t級裝車線，與實港1道線間距僅15 m，中間設置圍墻隔開，圍墻距離實港1道僅10 m。且該位置為礦石碼頭裝車線的盡頭，有多個大型機械進行平車作業，如圖2③所示。

4)東北方向為首鋼工業站聯絡線，正在進行鋪軌作業，如圖2④所示。

2.1.2立體空間分析

1)既有裝車線預留電氣化條件，上部設置接觸網硬橫梁，電壓高達27.5 kV，距離軌面6 m，如圖3所示。

2)鋼結構工程和皮帶走廊通過多個汽車吊進行吊裝，其中皮帶走廊距離股道上部僅有20 m，風險性較大，見圖4。

2.2 連續作業時間受限

新建實港3道4道內側為實港1道2道既有裝車線，是曹妃甸甸頭區域礦石碼頭三期堆場配套的鐵路專用線，位于曹妃甸南站西南端。實港1道2道為盡頭式裝車線，從咽喉區起，大里程方向，中部設有2線裝車樓一座，兩端滿足5 000 t編組長度要求。車流組織形式為調機將曹南站和首鋼工業站配送的空車頂送至專用線裝車線，通過鐵牛牽引，進行筒倉自動化裝車，完成后調機牽引至曹南站和首鋼工業站，進行列檢和貨檢等作業后，換掛機車后發車。

實港1道2道裝車作業繁忙，根據前期現場調研，當前貨運列車對數為15列左右，為24 h不間斷作業，理想狀態下平均整列裝車時間為210 min。另一方面，調車頂送完畢后，返回車站，往返咽喉區頻率倍增。根據不完全統計，目前調車作業為前夜4取4送、后夜4取4送、上午3取3送、下午4取4送。此外，調車組交接班時間為早上8:00，綜合以上因素，在盡量不影響行車和裝車作業的條件下，可實施過渡工程的天窗點為早上7:00—9:00，僅2 h。

2.3 其他方面

2.3.1人員因素

人員因素:現場作業隊伍普遍素質不高，風險意識不強；施工場地周邊有其他單位交叉施工作業，無關人員多，管理難度大。

2.3.2其他因素

除此之外，根據北京鐵路局和建設單位要求:曹妃甸實業港務鐵路專用線的作業由曹妃甸南站和首鋼工業站共同承擔，站場改造過渡工程實施期間應最大限度減少對既有運量的影響。

3 過渡工程方案優化

3.1 設計方案優化

3.1.1原設計方案

原設計方案中，對專用線接軌端咽喉區道岔進行調整，使所有裝車線連通曹南站和機務折返段，新建4條裝車線連通首鋼工業站，還建安全線1條，如圖5所示。既有到發線按雙向進路考慮，擴建裝車線進路按調車作業辦理[8-11]。

3.1.2方案優化

為了提升專用線運輸能力，提高過渡工程施工效率，減少對營業線運量的影響。結合曹妃甸南站運輸組織現狀，對設計方案進行了優化，如圖6所示。將裝車場原咽喉區方案調整為:

1)保留既有42號、44號道岔，維持實港1道、2道停車線股道有效長不變；

2)原設計74號單開道岔，改設為1組9號復式交分道岔。取消原設計首鋼聯絡線上設置的安全線。

3.1.3方案比選

通過設計方案的優化，提高了專用線的整體運輸能力、運輸效率和靈活性，主要體現在以下3個方面:

1)有利于充分利用既有設施，減少廢棄工程，原方案新鋪道岔15組、拆除5組，優化后方案新鋪道岔13組、拆除3組，減少了2組道岔廢棄，如表1所示。

表1 前后工程量對比

2)按照雙進路設計，有效保證進路。如此優化后，到發線可供上下行兩個方向的列車使用，首鋼工業站方向來車可直接進入實港1道、2道，同時有利于優化外運通道，保證運量，近期能力滿足要求，遠期能力緊張得到有效緩解。

3)改善了運輸組織，有利于運營管理。該進路方式和岔區布置的優化，使得貨車取送作業更加方便，調車作業效率得到有效提高，裝車場咽喉區功能得到進一步加強。

3.2 施工方案優化

3.2.1原施工方案

按照原設計以及現場實際情況，制定了過渡工程施工方案[12,13]，一共分為5步，均為封鎖要點施工。

1)過渡方案第1步，如圖7所示:修建與既有線運輸無干擾的實港3道～6道線路及90號道岔；要點拆除48號道岔并堵豁，拆除48號道岔后機走線線路；保持首鋼聯絡線與1道、2道的通路，安全線拆除擋8，插入88號道岔，接通3道、4道進路；修建部分機走線線路，插入72號、74號道岔。

2)過渡方案第2步，如圖8所示:封鎖實港2道(4)號岔前至(46)號道岔部分道路；插入64號、70號、68號、76號道岔，連接渡線70～72，74～76；以上實施完畢，開通實港2道。

3)過渡方案第3步，如圖9所示:封鎖實港1道(2)號岔前至(42)號道岔部分線路；插入62號、66號道岔，連接渡線62～64，66～68；實施完畢，開通實港1道。

4)過渡方案第4步，如圖10所示:封鎖首鋼工業站聯絡線，預鋪安4道安全線線路；保留46號道岔，拆除渡線46號～50號，50號岔及部分聯絡線；實施實港3道78號、82號、86號道岔，使機務段線與3道連通；實施首鋼聯絡線部分線路撥道，插入80號道岔，連接安4道安全線；實施完畢后，首鋼聯絡線開通。

5)過渡方案第5步，如圖11所示:要點施工，拆除實港2道(46)號道岔，插入84號道岔；要點拆除(44)號、(42)號道岔，并堵豁；施工完畢。

3.2.2方案優化

為了提高咽喉區改造過渡工程施工效率，就要制定更加可行、更加合理的封鎖施工方案，優化方案中的各項施工步驟[14]。封鎖施工方案不僅要考慮工務施工的可行性、合理性，還要考慮配套電務施工的相關問題，以及對營業線運輸的影響。因此，基于設計方案的優化、現場實際情況和可利用條件，對施工方案進行了優化。在改造施工中采取分步封閉咽喉區道岔和軌道、分步開通的方法，分區域成片鋪設道岔，并將各工序的節點不斷提前，需要改造的道岔進行原位鋪設，需要插入的道岔提前側位預鋪，利用集中修天窗點，減少要點施工的次數，并充分做好施工前的各項準備工作。優化后的施工方案共分為3步:

1)過渡方案第1步，為要點施工前各項準備，如圖12所示:原位鋪設單開道岔68號、88號、94號、96號；鋪設74～80復式交分道岔，安裝轉轍設備；曹妃甸南站46號道岔(不含)至首鋼工業站4號道岔(不含)間鋪設基本軌270 m，為線路撥接做準備。第1步對線路無影響。

2)過渡方案第2步，如圖13所示:工務方面:第一步，成段更換鋼軌、更換道岔(拆除46號、48號道岔)；插入82號、86號道岔；曹妃甸南站46號道岔(不含)至首鋼工業站4號道岔(不含)間進行線路撥接；復式交分道岔74～80/88號道岔間鋪設基本軌；68號岔前處安裝臨時車擋；84號岔前處設置臨時車擋；86號道岔直股開通；其中74～80復式交分道岔曹妃甸南站82號道岔至首鋼工業站4號道岔方向啟用。車站聯鎖設備改造，精調線路，試驗后啟用新聯鎖。

3)過渡方案第3步，如圖14所示:拆除實港1道、2道DK146+170處平過道。62號、66號、64號、66號、72號、84號道岔側位預鋪、橫向滑移，共鋪設P60-9道岔6組。電務方面:配合插入62號、66號、64號、66號、72號、84號道岔，安裝軌道跳線，鋼軌絕緣，連接軌道電路，做好聯鎖試驗工作，施工完畢。

3.2.3方案比選

通過施工方案的優化，簡化了施工過渡流程，有利于站改工程按期完成。主要體現在以下幾個方面:

1)原過渡工程的方案共分為5步，對既有營業線干擾大，過渡要點次數多，且實施復雜。而優化后的新方案減少為3步，過渡工程的實施內容更為有序和集中，有效縮短要點時間，減少要點施工的次數，提高了施工效率。

2)本方案結合施工圖紙、現場實際情況及施工條件，對施工步驟進行優化，方案安全、合理、高效、可行。既滿足了工務、電務的改造施工，又滿足了營業線不中斷行車的條件，裝車線與曹南站和首鋼工業站始終保持通路。最大限度的減少過渡工程實施期間對營業線裝車作業的影響，保證了裝車線的運量。

3)咽喉區工務改造的同時，每一步施工過渡都需要進行附聯實驗，更改計算機軟件，修改單元控制臺，信號工程繁雜，且行車安全不能保證[15]。過渡工程由5步減少為3步，有效降低了由于電務設備改造帶來的風險[16]。

3.3 營業線裝車作業的優化

為了進一步增加過渡工程可利用的連續作業時間，對負責營業線裝車作業的相關單位進行現場調研:實港1道、2道上部的裝車樓鐵路裝車作業主要包括以下6個環節:封堵、加固、推車、放倉、平車、推車。并且這6個環節均對裝車效率構成影響。在不發生故障的理想裝車環境下，平均整列裝車時間為210 min。過渡工程實施前，通過有效的溝通協調，裝車作業單位進一步提高裝車效率，為過渡工程預留更充裕的天窗點時間[17]。裝車作業采取了如下措施:

1)進一步增加相關設備投入，加強現場勞力組織。過渡工程實施期間，加大對裝車設備的檢修和維護，減少裝車作業設備故障率，最大限度保證裝車作業不間斷，減少對過渡工程施工效率的制約；

2)改善過渡工程實施期間的裝卸車組織，組織好去向、車、貨的銜接，貨調結合過渡工程實施安排，根據請車計劃，安排好每日裝車作業，并及時和現場保持溝通，將混配、上水礦石卸船作業給鐵路裝車帶來的影響降至最低；

3)及時協調解決發生的問題，組織裝車和平車同時作業，進一步提高裝車效率。此外還有加強不良天氣裝車組織盯控等措施。

通過以上有效措施，優化了裝車作業流程，提高了營業線裝車效率，從調妥到具備掛車條件壓縮至180 min/列。結合該成果，經過與相關站段的溝通，過渡工程實施期間每日預留天窗點時間確定為早上6:00～9:00，可作業時間延長至3 h。

4 過渡工程實施

4.1 實施準備

由于過渡工程為鄰近營業線施工，現場一方面按照方案，做好機具和原材料的管理，優化組織和人員配置，對接運營及管理單位，辦理相關施工手續；另一方面嚴格執行“十不準”原則，設置物理隔離，安排防護人員，積極做好各項安全措施和培訓教育[18-20]。

4.2 實施過程

按照制定的對策，過渡方案順利組織實施。經過充分的準備，按照施工計劃，按期開始實施道岔插鋪。在過渡工程實施階段，現場一方面進行全程協調和監督，另一方面使用無人機，進入咽喉區作業范圍，對現場進行全程航拍，對咽喉區施工現場進行集中監控。咽喉區過渡實施過程，如圖15～圖19所示。

4.3 實施效果

通過方案優化，分步數量由5步減少為3步，封鎖次數由5步減少為2步，廢棄道岔由5個減少為3個，新鋪道岔由15個減少為13個。經過為期3 d的要點施工，道岔插鋪、線路撥接完工，過渡工程順利完成。

5 結語

作為唐山曹妃甸實業港務鐵路專用線改造項目的關鍵控制性工程，咽喉區過渡工程的實施面臨著現場作業空間和時間受限，實施難度較大等難點。為過渡工程實施創造良好條件，提高施工效率，本文有效的結合過渡工程對過渡工程設計方案、施工方案及裝車作業流程等方面進行優化，順利實施并達到一定效果:

1)充分利用既有設施，減少了廢棄工程，降低施工成本；

2)進路方式和岔區布置的優化，改善了運輸組織，有利于運營管理，調車作業效率得到有效提高，裝車場咽喉區功能得到進一步加強；

3)提高了施工效率，有效縮短要點時間，減少了實施步驟和要點施工的次數；

4)最大限度的減少過渡工程實施期間對營業線裝車作業的影響，保證了裝車線的運量；

5)縮短施工周期，降低了鄰近營業線施工的各項安全風險。綜上，過渡工程方案的優化有效地采用了最佳的規劃和設計理念，尤其在各階段的管控環節上，工作盡可能得到前置，有利于設計、施工發揮各方面優勢，克服了以前設計與施工分立、相互制約和脫節的矛盾，讓咽喉區過渡方案優化和施工組織推進都達到最優且目標一致，更好的保證了過渡工程順利完成，項目建成通車。