大准铁路开行两万吨列车相关问题研究

摘 要 大准铁路是以开行万吨列车为主的电气化铁路，是我国西煤东运的重要通道。近年来随着大准铁路点岱沟至九苏木段增二线完成以及巴准、准池铁路的接入运营，远期大准铁路货运量将达3亿吨以上。本文结合大准铁路运能及运输需求情况，对开行两万吨列车的必要性进行了分析；同时结合大准铁路现状，对开行两万吨列车需要研究解决的车站设置、供电能力、机车选型、机车同步操纵、线路维修等问题进行了分析阐述，提出将老牛湾车站改造为两万吨车站、采用AT供电方式提升供电能力、配属HXD型电力机车、建立无线通信平台及推行大型机械养护等思路方法，为大准铁路开行两万吨列车提出科学建议。

关键词 铁路；两万吨；列车；能力

中图分类号U2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）126-0076-03

1 大准铁路基本情况

大准铁路东起山西省大同市燕庄车站，西至内蒙古准格尔旗薛家湾站，是准格尔矿区煤炭外运的主要通道，正线全长264.2km，最高允许运行速度为80km/h，限制坡度为上行4‰，下行9‰（点支线12‰）。与国铁有两大交接口，一是与大同枢纽大同东站接轨，连接大秦线、丰沙大线；二是与呼铁局丰镇站接轨，连接京包线、集通线；建设中的新巴准铁路、准池铁路，分别与大准铁路点岱沟、外西沟站接轨。

目前管内共开通运营的车站22个，车站到发线有效长1050m、1700m，其中1700m到发线车站15个，万吨列车牵引定数为11000吨，普通列车为6100吨。主要装车点有点岱沟、南坪、唐公塔站及薛家湾准东专用线，目前点岱沟站年装车能力在3000万吨以上，南坪站年装车能力在3500万吨以上。

现支配电力机车71台，内燃机车21台，通勤客车8辆，货车477辆，救援列车1组，接触网检测车1台。牵引供电系统由7座牵引变电所、7座10千伏配电所组成；TDCS、TMIS及供电远动等行车系统已投入使用。

机车交路情况：采用肩回式立折交路，即以薛家湾、点岱沟、南坪为本段，到达燕庄、丹洲营、九苏木返回本段的半肩回运转制交路。

2 大准铁路运输能力分析

2.1大准铁路运输能力现状

1）点岱沟至九苏木区段运输能力情况。点岱沟至九苏木区段为双线自闭区段，采用四显示追踪行车，参考大秦、朔黄铁路追踪时间，万吨列车追踪间隔时间取13分钟，经计算点岱沟至九苏木双线区段最大通过能力为2.27亿吨。

Q ：列车载重量，计算中万吨列车取8160万吨，普通列车取3800万吨；：货运量波动系数（取1.05）；：区间通过能力使用系数（取0.9）；：根据大准铁路实际情况（取2）；

2）九苏木至燕庄段输送能力情况。大准铁路九苏木至燕庄区段为单线区段，包括九苏木、庄头窑、天成、樊家、丹州营、北黄土沟、十九沟、黍地沟、燕庄等9个站，通过运行图模拟铺画与公式计算相结合的方法对主要站间输送能力进行计算，燕庄口年输送能力为7000万吨。各主要区段输送能力如下：

2.2 远期运输需求预测情况

1）大准铁路管内电煤运输预测。大准铁路管内目前共有神华国华、大唐托克托、京隆、京能岱海、华能丰镇、国电新丰和建设中的和林电厂等7座电厂，目前管内电厂煤炭需求运量为2800万吨，2013年因大准线能力紧张，大准线管内仅发送煤炭1900万吨，缺口在三分之一以上。根据内蒙古自治区电力工业发展规划，2020年大准线管内煤炭运输需求为4700

万吨。

2）管外煤炭各方向煤炭运输能力预测。目前大准铁路仅燕庄一个交出口（丰镇口以零星货物为主），2013年燕庄口运量为6500万吨，占大准线发运量的近80%。准池铁路和准通线建成通车后，大准铁路后方将形成大秦、准通、朔黄三个出口，届时大准铁路将形成以准池铁路为主方向，燕庄口和准通线为辅方向的运输格局。其中准池方向远期年运量1.6亿吨；燕庄口远期发运量为7000万吨，准通线远期运量7000万吨以上。

综合考虑管内电厂运量，大准铁路点岱沟至外西沟段运输能力需求在3.5亿吨左右。

3 大准线开行两万吨列车必要性分析

3.1开行两万吨列车是未来运输能力的需要

我国“三西”地区煤炭外运主要依赖铁路，铁路煤炭运量占总外运量的70%以上。结合我国煤炭行业“十二五规划”的总体思路，随着既有煤矿的扩建及新煤矿的增添，蒙西各个矿区的煤炭产量都会有相当程度的增长。在神朔铁路运输能力已经饱和的情况下，从鄂尔多斯腹地煤炭到达秦皇岛和黄骅港，大准铁路运输通道的运距优势非常明显：鄂尔多斯地区煤炭经大准通道到达秦皇岛距离较“大包通道”约缩短150公里。天然的地理优势，决定着大准线随着鄂尔多斯煤炭开发的不断深化，通道的运量逐步增长，预计最大区段货流密度（点岱沟至外西沟段）将达到3.5亿吨以上，当前能力将不能满足运量需要，考虑进行三、四线改造投入太大，研究开行两万吨列车是行之有效的增运措施。

3.2前方通道朔黄铁路运输需要

朔黄线远期运能为4.6亿吨以上，其后方通道为神朔线和准池线。神朔线运输能力为3亿吨，由于该线技术条件限制，只具备万吨列车开行条件，需在神池南站组合两万吨列车，但神池南站两万吨条到发线数量不足（重车线21条、空车线18条），过多的解编作业将对朔黄通道运输能力形成制约，所以准池线开行两万吨列车，能够有效缓解神池南站的解编作业压力，加快车流周转，提升运输效率，因此大准铁路点岱沟至外西沟段必须开行两万吨列车。

3.3综合运输经营需要

近年来，我国重载运输方面积累了丰富的经验，综合考虑带动科技进步、节省投资、有利于环保等多方面因素，在铁路扩能方案中加大牵引定数已成主流趋势。目前大准线万吨列车日开行对数达到25对，开行技术已经非常成熟，运输组织技术也趋于完善，万吨列车的开行为大准线每年带来了丰厚的利润。在运能需要时，做为我国西煤东运主要通道，大准铁路开行两万吨列车进行两万吨扩能改造，无论是从提高蒙西煤炭外运通道能力来说，还是从带动铁路盈利水平提升来讲均是十分必要的。

4 开行两万吨列车需研究解决的相关问题

4.1 两万吨车站设置问题

对于重载铁路来说，车站的作用主要是满足线路上少量客车越行货车的需要；满足天窗维修时，维修机械停放、走行的需要；满足非正常情况下车流调整的需要。开行两万吨列车，相应线路区段必须设有两万吨车站。

1）大准线两万吨车站选址。两万吨车站选址应综合考虑合理站间距、车站承担的作业内容等因素，从施工条件及成本、运输组织、远期规划等方面比选确定。两万吨车站站间距过大会引起作业组织不便，过小会影响行车效率。大秦线两万吨列车站间最大距为88.8km，最小位42.8km，平均站间距离为60.2km。目前大准铁路点岱沟至外西沟区段，外西沟为两万吨车站，大红城预留两万吨车站改造条件；另外距离点岱沟车站最近的两万吨车站为巴准铁路纳林川车站，距点岱沟站40公里，即在纳林川至大红城110公里区段没有两万吨车站，对该区段的运输组织、车流调整及天窗施工将带来诸多不便。

根据巴准铁路至大准铁路车站分布情况，考虑点岱沟、龙王渠车站受地形条件限制不具备再次改造条件，建议对老牛湾车站进行两万吨改造，该车站东距两万吨站大红城车站45公里，西距两万吨站纳林川车站68公里，符合两万吨站间距设置的要求。

2）两万吨车站站场改造。为满足开行两万吨列车条件，需要对技术作业站进行相应改造，站场改造时应充分满足车站对车辆编组、分解等作业的需求，对线路、站房做出合理规划。结合大准线运输实际，一方面建议两万吨车站股道增设腰岔，以提高股道效率；另一方面建议关键道岔的型号改为18号道岔，以提高进出站列车通过速度。

4.2牵引供电加强改造问题

1）既有供电设施及相关情况。大准线点岱沟至外西沟段牵引网采用带回流线的直接供电方式，设有窑沟、大红城、外西沟三个牵引变电所，薛家湾、王桂窑、鸡鸣驿三个分区所。牵引变电所牵引变压器采用三相V/V结线方式，具体安装容量为：窑沟牵引变电所（16+25）MVA，大红城牵引变电所（25+20）MVA，外西沟牵引变电所（25+25）MVA。

2）线路供电方案分析。区段内列车追踪间隔时间按照两万吨列车追踪时间15min、万吨列车13min、5000吨列车10min计算。若不对既牵引变电所变压器进行增容改造，所有供电区段都不符合“牵引网最低电压水平正常供电不低于20kV、非正常供电不低于19kV”的要求。

3）供电能力加强建议。在维持既有供电方案的情况下，预选导线配置组合已经不能满足点岱沟-窑沟、窑沟-王桂窑、大红城-庙沟三个供电区段的载流需求；另外牵引网压降损失过大，点岱沟至外西沟段的三个牵引变电所牵引变压器安装容量也均无法满足扩能需求，需重新进行供电方案研究。

结合本线导线载流需求、牵引网电压需求以及既有供电设施情况，建议将牵引网的供电方式改为AT供电方式，并对相应的牵引供电设施进行调整，对既有牵引变电所、分区所进行改造，新增AT所；同时牵引网新增F线及PW线。

4.3 两万吨列车配属机车选型研究

随着神华路网初步形成，打通长大交路，并考虑开行两万吨列车，必须提早对机车更新、选型方案进行规划。

大准铁路现有主力机型是SS4B，该型机车牵引及制动功率大，起动平稳，加速快，工作稳定可靠，为大准铁路运输任务的完成提供了可靠的保障。但是随着长大交路的实现和两万吨列车的开行，SS4型电力机车也越来越不适应大准铁路运输生产力发展的要求，建议选用更为先进的HXD型电力机车。

1）SS4型机车购置成本较高。参考大秦线机车使用情况，两万吨单列需要4台SS4型机车或者2台HXD机车牵引。目前两台SS4型机车购置成本远大于1台HXD机车的成本，如果继续增购SS4型机车，购置费用高，经济效益低下；但HXD机车配属机车数量相对较小，机车运用、整备、检修难度均较小；

2）SS4型机车维修保养成本增长快速。随着铁路重载技术的推广，未来和谐系列电力机车将是货物运输的主型机型。目前 “韶山系列”直流机车陆续停产，必然导致将来SS4B机车零配件更换不易，维修成本攀升；

3）HXD型大功率交流机车增运增效明显。一是单机功率大，单机可牵引万吨列车，双机可牵引两万吨列车，节约机车使用台数。二是列车的结集、分解、机车摘挂等作业简单，效率高。三是节约电力成本，机车功率与牵引定数之间匹配较为经济，牵引同重列车用电量节约10%以上。综合考虑各方面因素，结合两万吨列车的开行，未来逐步推进HXD型大功率电力机车承担大准线的运输任务。

4.4机车同步操纵问题

机车无线同步操控系统是通过无线链路的数据通信来实现严密的逻辑控制。在重载线路上，同步操作控制包括各牵引机车的同时启动、加减速、制动等，如果牵引机车操作不同步，就会造成车箱间的挤压或者拉钩现象，影响运输安全，降低运输效率。我国大秦线使用基于GSM-R网络的Locotrol机车同步操控系统实现两万吨列车编组。目前大准线采用重联线方式传输解决机车同步操纵问题，此技术仅适合于单元万吨列车开行，大准线若开行两万吨列车，须解决机车无线同步操纵技术。

采用机车同步操控技术开行两万吨组合列车必须解决好山区连续隧道和弯道区段无线通信质量、长大坡道周期制动和牵引的同步性等关键问题。无线数据通信子系统作为机车无线同步操控系统的一个部分，其作用是为同步操控提供无线通信手段，是开行无线同步操控重载组合列车的关键。大准铁路点岱沟至外西沟段曲线及隧道较多，在两万吨列车开行前，需要建立一个网络覆盖、容量和质量都有保障的无线通信平台，杜绝通信盲区出现，满足机车同步操控系统的需要。

4.5线桥隧设备强化及维护问题

1）线桥隧设备的强化。开行两万吨列车对桥梁、线路有着更高的要求。两万吨列车开行前需对大准线部分桥梁及曲线地段进行检测试验以及改造强化，重点研究点岱沟至外西沟段小曲线半径线路，特别是连续小曲线“S”弯的改造问题。根据重载列车开通条件，建议将60kg/m无缝线路更换为75kg/m跨区间无缝线路，减少伤轨次数，缓解维修与运输的矛盾。

两万吨列车的开行对桥墩受到的冲击力也在不断加剧。加之大准线许多桥梁原设计为柔性墩，更不适应两万吨重载运输的开行。为确保行车安全，在两万吨列车的开行之前，需对大准铁路隐患较大的桥墩进行全面检测，拿出加固实施方案并进行工程改造。

2）推行大型机械作业，强化线路维护。两万吨列车的开行使轨道结构承受更大的荷载，从而使线路维修养护工作量加大。在天窗次数减少，运输任务增加的情况下，建议充分利用轨检车、机车添乘仪、轨道静态检测仪等各种检测手段，采用大型养路机械进行线路维修养护工作，提高工作效率，提高线路养护、维修质量，满足当前铁路运输重载需求，使原来“零敲碎打”式的维修模式向专业化、机械化转变。

5 结论

大准铁路做为我国西煤东运重要通道，从满足运量需求、控制运输成本、满足路网需要等方面有着开行两万吨列车的强烈诉求，建议提前研究大准铁路两万吨列车开行方案，解决两万吨车站设置、供电能力、机车选型、机车同步操控、线路加强养护等问题，具备两万吨列车开行条件，同时逐步优化专用线接入方式，避免交叉干扰，确保正线安全、畅通，实现大准铁路通道运输能力最大化，运输经营最优化。

参考文献

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