鐵路專用線及配套裝車系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用探究

秦力超

(中交鐵道設計研究總院有限公司，北京 100040)

1 專用線工程概況

1.1 研究范圍

(1)安澤站(安澤站中心DK413+250=CK0+000)至唐城站設計終點CK24+442.22，正線線路長度為24.368 km。

(2)安澤站(安澤站中心DK413+250=SC1K0+000)至桃曲線路所(SC1K4+007)疏解線，線路長度為4.007 km。

(3)安澤站相關配套擴建工程。

(4)唐城工業(yè)站相關配套工程。

1.2 線路地理位置和徑路概述

永鑫鐵路專用線位于山西省安澤縣境內，本線從山西中南部鐵路通道安澤站西端引出，沿沁河、藺河北上，止于安澤縣唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)。本線是霍東礦區(qū)東部煤炭外運的重要徑路。

永鑫鐵路專用線的建設對于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運輸成本、提高經(jīng)濟效益，對于促進安澤唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，拉動安澤經(jīng)濟發(fā)展，促進霍東礦區(qū)煤炭資源開發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局均具有積極意義。

項目建成后，將成為山西中南部鐵路通道的煤炭集運系統(tǒng)的組成部分，對支撐通道煤碳來源，提高通道集約化運輸，擴大通道對腹地輻射影響力具有重要意義。本線向北延伸可與沁源至沁水鐵路連接，溝通沁源～沁縣(兩沁)鐵路和侯月通道，形成貫通區(qū)域南部的新通路，對于完善區(qū)域路網(wǎng)有重要意義

2 路網(wǎng)概述

2020年：大西客運專線、山西中南部鐵路通道、太中銀線、包西鐵路通道、準朔、準神、神瓦、準東二期、和順～邢臺～黃驊港鐵路建成。大準線、神朔線、朔黃線、包蘭線包惠段電化、大包線電化、大秦4億t、邯長線等既有鐵路擴能改造完成。

2030年：相關路網(wǎng)根據(jù)需要進一步完善。結合地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展趨勢和相關企業(yè)發(fā)展規(guī)劃，建議本線遠景年輸送能力為1 500×10t。

3 專線地質地形地貌

3.1 地形地貌

線路自安澤站引出至和川處于中低山區(qū)，地勢起伏較大，溝谷深切，多呈U型溝；經(jīng)和川至唐城，位于黃土丘陵區(qū)及藺河河谷階地區(qū)，地形起伏較小，沖溝發(fā)育，邊緣為黃土臺地。地面標高910～1 140 m，相對高差約230 m，自然坡度約60°，隧道進出口邊坡坡度約40°，山坡上植被總體上不發(fā)育，局部生長稀疏灌木或荊棘及雜草。

3.2 氣象特征

線路通過地區(qū)屬中溫帶干旱、半干旱氣候區(qū)。以寒冷干燥，大陸型氣候為特征。晝夜溫差變化較大，表現(xiàn)為降雨量少，蒸發(fā)量大，空氣干燥，春秋季節(jié)多風，夏季短促而炎熱，冬季漫長且嚴寒。平均氣溫9.9 ℃，最冷月平均氣溫-3.6 ℃；極端最高氣溫38.7 ℃，極端最低氣溫-12.6 ℃；年平均降雨量465.8 mm，年最大降水量810.0 mm，年平均蒸發(fā)量1 506.3 mm；瞬時最大風速13.7 m/s，主導風向南風，平均風速1.3 m/s；最大積雪深度10 cm；土壤冰凍期從當年10月下旬到次年的3月下旬，季節(jié)最大凍土深度61 cm。

根據(jù)沿線近10～30年氣象資料，按對鐵路工程影響的氣候分區(qū)標準，鐵路沿線區(qū)段屬寒冷地區(qū)。

3.3 地質構造

線路所經(jīng)區(qū)段位于華北地臺沁水構造盆地西翼，緊臨太岳山徑向構造帶霍山隆起東緣南段，區(qū)域總體構造主要為一走向北東，傾向南東的單斜構造。受本區(qū)基底構造的控制，在此單斜背景下發(fā)育有一系列新華夏構造體系，構造形跡復雜，次級褶皺極為發(fā)育。

線路所經(jīng)區(qū)段附近共分布有2組褶皺群，這些褶皺群可再進一步分成10組褶皺。褶皺以北北東向為主，有2群7組，其余為近南北向的，有1群3組。說明本區(qū)構造線方向以北北東、北東為主。

3.4 水文地質特征

(1)地表水

勘測期間溝谷有地表流水，為融雪水。沁河水量較大。沿途地表河流有沁河、藺河、李桓河等。線路主要跨越的是藺河，流長28 km，比降6.6‰，河寬3～20 m，流域面積277 km，季節(jié)性支流，正常年份有清水流出；桃曲附近跨越李桓河，河寬20 m，水面寬20 m，深0.3 m，速度0.2 m/s，流量為2.4 L/S，季節(jié)性支流，正常年份有清水流出。

(2)地下水

線路區(qū)段內地下水主要為碎屑巖及基巖裂隙水，勘察期間埋深大于50 m，地下水主要依靠大氣降水補給。沿線水文地質條件受巖性、構造和地貌等條件的制約，其特點是。

①二疊系砂巖與砂質泥巖含水性直接影響隧道施工涌水和外水壓力大小。一般地說，砂巖節(jié)理裂隙貫通性、延伸性和張開性均較砂質泥巖要好的多，因而砂巖組成弱含水層，而泥巖為相對隔水層，形成多層裂隙含水結構。

②區(qū)內巖層波狀起伏，為次級褶皺組成復式背斜，地下水由嶺頂向兩側流動，地下水位亦波狀起伏，向斜軸部可形成承壓自流水。

③線路所經(jīng)區(qū)段各含水層之間水力聯(lián)系較弱，巖體含水性，砂巖透水性較砂質泥巖強。根據(jù)收集的壓水試驗資料換算，砂巖滲透系數(shù)介于0.081～0.11 m/d，砂質泥巖0.006～0.013 m/d，二者相差10～20倍。此外，據(jù)統(tǒng)計在垂向分布上滲透性呈淺強深弱的趨勢。

線路所經(jīng)區(qū)段屬多層含水的水文地質結構，為弱含水砂巖與相對隔水泥巖相互間層，施工中要注意節(jié)理密集帶集中突然涌水，隧道施工涌水可能會導致地表某些地段地表水斷流，以至影響當?shù)鼐用裆钣盟?/p>

3.5 工程地質特征

(1)危巖落石

巖石風化以物理風化為主。砂巖抵抗風化能力較砂質泥巖強，當砂泥巖互層且上砂下泥情況下，由于泥巖暴露于大氣中失水收縮易發(fā)生碎片狀或碎屑狀剝落，形成凹龕。這種現(xiàn)象在溝邊或陡坡地段多見，發(fā)展下去則不利于斜坡穩(wěn)定，上部砂巖易于崩落。本區(qū)段巖石風化厚度一般為5～10 m，最厚可達20 m。隧道進出口地段地勢陡峻，仰坡高陡，邊坡上分布危巖落石，軟硬巖風化不均造成坡面負地形，局部已發(fā)展成危巖落石，建議接長明洞、清理危巖及錨固處理，進口邊仰坡控制高度為10～12 m，仰坡坡率1∶ 1～1∶ 1.25，邊坡坡率1∶ 1.25。

(2)崩塌

崩塌災害發(fā)育類型主要分公路路岸人工切坡破碎巖及風化巖崩塌、坡積土崩塌和河谷階地區(qū)各村莊、居人區(qū)黃土坎上發(fā)生的土體崩塌幾類。土質崩塌較多，巖質崩塌相對較少。巖質類崩塌平面多為條形，表現(xiàn)為切面陡直，巖層極度破碎，控制結構面均為Ⅳ、Ⅴ級結構面、巖層風化面或因人工爆破形成的碎裂面。下圖為和川境內第安線57 km處的巖質崩塌點的照片，此處常有掉塊落下，具有代表性。坡積土、黃土崩塌是因降水沿坡體進入到地質體內部后破壞了土體間的凝聚力而導致的局部土體坍塌。

4 本線主要技術標準的推薦意見

(1)鐵路等級：工企I級(參照國鐵Ⅱ級)；

(2)正線數(shù)目：單線；

(3)限制坡度：重車方向6‰，輕車方向13‰；

(4)最小曲線半徑：一般600 m，困難350 m；

(5)牽引種類：電力；

(6)機車類型：HXD；

(7)牽引質量：5 000 t、10 000 t；

(8)到發(fā)線有效長度：1 700 m；

(9)閉塞類型：自動站間閉塞。

5 項目建設的意義和作用

5.1 項目建設對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的意義和作用

永鑫鐵路專用線是永鑫煤焦化有限公司的專用鐵路，主要承擔企業(yè)生產(chǎn)的煤炭、焦炭和煤化工產(chǎn)品及部分生產(chǎn)原材料。項目的建設對于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運輸成本、提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

唐城煤焦化工業(yè)園區(qū)是安澤縣的主要工業(yè)基地，項目的建設對于促進該園區(qū)相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，拉動安澤縣經(jīng)濟發(fā)展具有長遠意義。

霍東礦區(qū)是山西省主要的煤炭儲備基地之一，本項目地處礦區(qū)東部，本項目的建設對于促進沿線煤炭資源開發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局具有積極意義。

5.2 項目建設對區(qū)域路網(wǎng)的意義和作用

永鑫鐵路專用線接軌于擬建的山西中南部鐵路通道，項目建成后，將成為山西中南部鐵路通道煤炭集運系統(tǒng)的組成部分，對支撐通道煤碳來源，提高通道集約化運輸，擴大通道對腹地輻射影響力具有重要意義。

根據(jù)中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，擬建的沁源至沁水鐵路經(jīng)過本區(qū)域，如果本線向北延伸與沁源至沁水鐵路連接，則可溝通沁源～沁縣(兩沁)鐵路和侯月通道，形成貫通區(qū)域南部的新通路，對于完善區(qū)域路網(wǎng)有重要意義。

6 運輸組織模式和運用管理方式

(1)我國現(xiàn)狀專用線運營管理方式

從我國專用線的運營現(xiàn)狀來看，其運營管理方式有自管和委托代管兩種，以委托代管為主。本線運營管理方式的選擇對這兩種模式進行研究。

(2)本線運營管理方式的選擇

自管與代管方式主要優(yōu)缺點分析見表1。

表1 自管與代管方式優(yōu)缺點分析表

綜合分析，結合本線實際情況，本次設計暫推薦采用代管方式，即永鑫集團負責項目建設和資產(chǎn)管理，運輸組織、調度指揮委托太原鐵路局代管。

7 專線線路施工方案

7.1 影響線路方案的重要因素

(1)永鑫焦化廠

永鑫焦化廠位于山西省安澤縣唐城鎮(zhèn)，本線煤炭、焦炭來源分兩部分，一是永鑫自產(chǎn)煤炭、焦炭，二是吸引周邊安澤縣北部、古縣東部、沁源縣西部的煤礦和焦炭廠的運量。

(2)環(huán)境敏感點、保護區(qū)

麻衣寺省級文物保護區(qū)、麻衣寺省級森林公園范圍對本線走向有較大影響，結合環(huán)境選線，本次研究比較了繞避方案，詳見線路方案比選。

(3)水文

對線路方案有影響的河流主要有藺河和沁河，為減小橋隧工程，線路沿藺河北上至唐城鎮(zhèn)，繞避森林公園方案需兩跨沁河。

(4)水利工程

引沁入汾水利工程在安澤站東端咽喉附近與山西中南部鐵路交叉，鐵路在上。引沁入汾在麻衣寺東側2 km附近建成水庫一座，繞避森林公園方案兩跨沁河處位于該水庫下游1 km。

7.2 線路方案的對比選擇

(1)引入安澤站疏解方案

本線在山西中南部鐵路安澤站接軌，引入安澤站疏解方案研究了安澤站東端疏解和安澤站西端疏解兩個方案。

安澤站西端疏解方案：專用線重車走行線引入安澤站西端北側，輕車疏解線從專用線CK2+750桃曲線路所出，向西南展線，經(jīng)上桃曲東側，從安澤站西端引入安澤站，疏解線線路全長4.007 km。

安澤站東端疏解方案：專用線重車走行線引入安澤站西端北側，輕車疏解線從安澤站東端北側引出，下穿山西中南部鐵路后，向東在山西中南部鐵路沁河特大橋上設高壁線路所(DK417+100)，疏解線線路全長3.994 km。

8 專用線及配套集運系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用

(1)項目建設對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的意義和作用

永鑫鐵路專用線是永鑫煤焦化有限公司的專用鐵路，主要承擔企業(yè)生產(chǎn)的煤炭、焦炭和煤化工產(chǎn)品及部分生產(chǎn)原材料。項目的建設對于支撐企業(yè)發(fā)展、節(jié)約運輸成本、提高經(jīng)濟效益具有重要意義。

霍東礦區(qū)是山西省主要的煤炭儲備基地之一，本項目地處礦區(qū)東部，本項目的建設對于促進沿線煤炭資源開發(fā)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局具有積極意義。

(2)項目建設對區(qū)域路網(wǎng)的意義和作用

根據(jù)太原鐵路局批準的對本項目與國鐵接軌審查意見，批復的本項目裝車方式為煤炭：快速定量裝車系統(tǒng)；焦炭：裝載機裝車。車流組織原則：整列萬噸空車由本務機牽引按列車方式直接接入裝車站對位裝車，裝好后整列重車由本務機牽引自專用線內直接開車。專用線由安澤站接軌，站中心距離為22.350 km，根據(jù)本專用線近遠期承擔的運量及遠景輸送能力要求，單線往返走向時分較長，因此，裝車站及安澤站應設會讓或停車等待條件。這樣以來就大大減輕了主線的作業(yè)壓力，大部分作業(yè)直接在專用線上完成，這樣就可以大大提高了路網(wǎng)的運輸能力。

此外，同樣在山西中南部鐵路通道上接軌的柳林孟門鐵路專用線、蔡家崖鐵路專用線、興縣鐵路專用線、蒲縣鐵路專用線等鐵路專用線同樣采取了同樣的接軌及車流組織方式及配套的裝車系統(tǒng)。

9 結 語

綜上所述，專用線及裝車系統(tǒng)作為路網(wǎng)中的補充，是路網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分，是路網(wǎng)貨物來源的重要支撐，對提高路網(wǎng)運輸能力，運輸效率均起到了重要的作用。同時，鐵路專用線的建設投資主要由企業(yè)承擔，企業(yè)有了自主經(jīng)營權，這樣在提高了企業(yè)的建設積極性的同時，也為國家減少投資壓力，加快了建設的周期，真正實現(xiàn)了雙贏的目的。本文在研究的過程中，就基于實際的工程案例，對專用線及集運系統(tǒng)在路網(wǎng)中的作用進行了探討。希望本文的研究可以為相關工程項目提供一些有用的參考。