程家兴，徐 娜

(中铁第六勘察设计院集团有限公司 线路站场设计院，天津 300308)

1 概述

山西省原平市周边煤炭资源丰富，煤质优良，埋藏较浅，全市煤炭资源地质总储量29.94亿吨，煤炭每年产能在5 600万t左右，主要供给国家能源集团，以及华南、华东各大电厂，煤炭外运需求十分旺盛。目前，原平市境内有朔黄铁路(朔州—黄骅港)、同蒲铁路(大同—蒲州镇)、京原铁路(石景山南—原平)经过，但煤炭除少量经同蒲铁路的轩岗站和朔黄铁路的宁武站实现外运外，大部分采用公路运输，环境污染较为严重，经常造成交通拥堵。随着国家环境保护及“公转铁”运输结构调整政策的不断深入，原平地区正在探索通过建设铁路专用线，提高地区煤炭外运能力，逐渐形成以铁路为主的格局，将公路运输逐渐向铁路转移。通过铁路组织煤炭集中外运，减少中间环节和运输损耗，不仅可以降低煤炭销售及运输成本，而且能够提高煤炭运输便利化水平，降低对环境的污染。

原平市恒合源物流有限公司(以下简称“恒合源公司”)是一家专业煤炭物流公司，主要从事煤炭洗选、筛选、加工、销售以及物流运输等业务。恒合源公司为促进原平周边地区煤炭的统一规划与绿色可持续发展，整合周边中低产能配煤厂，提高煤炭附加值，实现煤炭集、运功能，拟于原平市新建恒合源煤炭物流港，配套实施恒合源煤炭物流港铁路专用线工程(以下简称“恒合源专用线”)，该工程位于山西省原平市段家堡乡境内，已列入山西省重点工程项目。

经调查分析，恒合源专用线建成后近期(2030年)将承担煤炭外运业务3 000万t/a，远期(2040年) 5 000万t/a，主要发往黄骅港方向。结合运量和后方通道技术标准，研究确定恒合源专用线为单线电气化铁路，设计速度为40 km/h，最小曲线半径500 m (困难曲线半径300 m)，限制坡度4.0‰/12.0‰，闭塞类型采用场间联系，机车类型为HXD或SS4，牵引质量10 000 t (预留20 000 t)，到发线有效长度 1 800 m (预留2 800 m)[1]，设计轴重25 t[2]。

2 恒合源专用线接轨方案研究

2.1 接轨站选择

原平市段家堡乡周边既有铁路有朔黄铁路和同蒲铁路，其中同蒲铁路原平—长畛段为单线电气化铁路，山区单线铁路最大输送能力为2 700万～ 3 200万t/a，结合恒合源专用线运量预测分析，同蒲铁路不能满足恒合源专用线运能需求，为此建议恒合源专用线与朔黄铁路接轨。既有铁路示意图如图1所示。

图1 既有铁路示意图Fig.1 Schematic diagram of existing railway lines

恒合源煤炭物流港主要依托于朔黄铁路龙宫站周边的煤矿进行建设，拟建选址地块距离龙宫站不足 1 km，且紧邻崞五线(X311)，交通便利，为此恒合源专用线可选择于龙宫站接轨。根据朔黄铁路发展有限责任公司(以下简称“朔黄公司”)的开行要求，恒合源专用线近期应按开行万吨列车办理，远期按开行2万吨列车办理。

2.2 接轨方案提出

2.2.1 龙宫站既有概况

朔黄铁路西起山西省神池县神池南站，与神朔铁路相连，东至河北省黄骅市黄骅港口装车场。正线总长598 km，为国家I级干线、双线电气化铁路，重载铁路路基。2019年，朔黄铁路煤炭运量突破3亿t。

龙宫站为朔黄铁路的中间站，站房位于线路右侧，车站设到发线8条，其中I道至5道为万吨到发线，6道至8道为5 500 t到发线。站对左有神原煤业货场1座，配有装卸线1条，满足整列装卸条件。车站在神池南端出站后即为芦沟村特大桥，黄骅港端咽喉区渡线及其以远位于芦庄一号隧道内。既有龙宫站平面布置示意图如图2所示。

图2 既有龙宫站平面布置示意图Fig.2 Diagram of existing Longgong Station layout

2.2.2 接轨方案

受龙宫站两端桥梁和隧道限制，车站基本不具备2万t扩能改造条件，为此，恒合源专用线需于龙宫站外新建到发场，并与朔黄铁路上下行分别连接，因而接轨方案需对龙宫站进行改建，龙宫站改建方案示意图如图3所示。

图3 龙宫站改建方案示意图Fig.3 Reconstruction scheme of Longgong Station

（1）朔黄铁路下行接轨点。下行(黄骅港—神池南方向)接轨点如果选择于黄骅港端咽喉区接轨，则恒合源专用线新建到发场被动接车，受制于龙宫站前方车站，对朔黄铁路行车组织要求很高，经过与朔黄公司沟通，不建议采用该方案。为此，将下行接轨点作为恒合源专用线起点，选择龙宫站站房同侧神池南端咽喉区接轨，自既有5道到发线延长引出，并于接轨点设置安全线1条。

（2）朔黄铁路上行接轨点。上行(神池南—黄骅港方向)接轨点如果选择于神池南端咽喉区接轨，受地形及龙宫站既有条件限制，需拆除神原煤业货场。经现场调查，神原煤业为私企单位，拆迁协调难度极大。为保障专用线工程能够顺利实施，将上行接轨点作为恒合源专用线终点，选择龙宫站站房对侧黄骅港端咽喉区接轨，利用既有4道连接道岔与朔黄正线连通。

2.3 接轨方案分析

恒合源专用线起点自龙宫站神池南端咽喉区站房同侧接轨引出，设恒合源站1座，终点于龙宫站黄骅港端咽喉区站房对侧接轨接入，该接轨方案具有以下优势。

（1）龙宫站改建工程较小。虽然恒合源专用线远期运量可达5 000万t/a，但恒合源站接发列车仅利用龙宫站1条到发线走行，同时考虑龙宫站既有到发线能力有一定的余量，与朔黄公司协商后一致认为，恒合源专用线可不增设到发线，仅对两端咽喉区进行适应性改造。

（2）对龙宫站既有运输组织影响较小。该接轨方案不利用龙宫站到发线进行接发车作业，仅利用站房同侧既有5道到发线走行通过，且无折角车流，无切割正线情况，不对龙宫站原有接发车作业产生影响。

3 恒合源站平面布置方案研究

3.1 影响因素分析

3.1.1 装车设备

恒合源专用线运输货物品类为煤炭，目前国内粉状类货物铁路装车设备有高站台与高滑坡站台配推土机及装载机、低站台配装载机、链斗式装车机、皮带＋移动装车机、取料机＋皮带＋筒仓构成的快速装车系统等形式。

不同的装卸设备适用于不同运量需求，自动化程度越高的装卸设备，初期投入成本也就越高，但装卸效率快速而环保，且对车站配线和场地要求更低，适合运量较大的车站，反之亦然。此外，不同的装卸设备对应不同的作业形式，还需设置与之相适应的股道配置。

综合考虑上述装车设备，取料机＋皮带＋筒仓构成的快速装车系统，在一个相对封闭的环境中装车，无污染，符合国家环保政策，并且装车效率高、节能、自动化程度高、定员少，装车线以及到发线规模少，近年来已经成为主要的装车方式。因此，恒合源专用线装车设备选择取料机＋皮带＋筒仓构成的快速装车系统。

3.1.2 车站布置形式

装车站布置形式就到发场(或到达场、出发场)与装卸场的相对位置关系，一般有横列式、纵列式、环形式和混合式。当采用移动式装车设备时，车站布置宜采用横列式图型；当采用定量装车设备时，车站布置宜采用纵列式或环形式图型；当有多个装车区域时，车站布置可采用混合式图型。

与快速装车系统相匹配的装车站布置形式有纵列式和环形式[3-4]，其中环形式一套快速装车系统年装车能力为1 500万～ 1 800万t，装车效率较高，为此研究选择环形式布置形式。车站需设空车到达场1座，重车出发场1座。

3.1.3 线路走向

车站布置形式应与线路走向相互匹配。山区自然条件相对平原地区较为恶劣，通常地形、地貌复杂，山谷相连，平坦开阔范围极少，且多已被开发利用，新建山区铁路较为困难。此外，山区地势狭窄，沟谷狭长，高填深挖难以避免。在山区选线和布置车站时，不仅要考虑施工工艺，还要充分考虑复杂的工程地质条件，特别是要考虑山区地质灾害的影响，同时结合车站的性质、规模及未来发展需求而最终确定。

结合拟建车站周边地形、地貌条件，综合考虑接轨点位置、车站整体布置形式等因素，确定线路走向为：专用线自龙宫站下行5道北侧接轨引出，跨越G338国道、下穿朔黄铁路后于红池村西侧设空车场，在红池村南侧设环形装车线后，线路左转经芦沟村后并行龙宫站设置重车场，之后线路接入龙宫站上行侧南咽喉，线路全长10.034 km。

3.1.4 车场规模

在固定的装车设备和车站工作组织前提下，到发场、装卸场等每条股道的作业能力是一定的，货运量的大小直接决定车场规模。空车到达至重车出发整个作业过程共包括3个作业单元，分别为到达作业、装车作业和出发作业单元[5]，经计算确定总技术作业时间为293 min，在此基础上确定车场规模如下。

（1）环形装车线数量。结合近、远期运量，并根据上述快速装车系统装车能力，近期需设置环形装车线2条，远期3条，由于受地形限制，环形装车线需设置于隧道内，且该处地质条件较差，不具备设置3线隧道的条件，为此确定设置环形装车线2条。远期增加的运量通过在重车出发场中部设置2套纵列式快速装车系统，装车作业选择万吨单元列车来完成。

（2）空车场规模。完成1列车作业时间约为5 h，扣除天窗时间并综合考虑到发线能力利用率，每条到发线每天可办理3.2列，为此空车场规模近、远期分别为3.6条(万吨列车)、3.0条(2万吨列车)，因而在设计空车场时设置4条到发线(2条万吨列车、 2条2万吨列车)，近、远期均能够满足运量要求，远期列车集中到达时，可利用2条装车环线临时停车，方案较为灵活。

（3）重车场规模。经计算，重车场规模近、远期分别为3.6条(万吨列车)、6.0条(万吨列车)，综合考虑初期到发线需兼机车走行线使用，同时装车作业过程中占用到发线，并且朔黄铁路区间通过能力较为紧张，存在重车等待时间较长的情况，本着近远结合的原则，重车场近期设置6条万吨到发线；远期重车场到发线有效长度延长至1 550 m + 1 550 m， 同样可以满足运量要求。

3.2 车站平面布置方案

3.2.1 车站平面布置方案

综上，恒合源站空车场设到发线4条，其中中间2条满足2万吨列车接车条件，有效长度为2 800 m， 外侧2条满足万吨列车接车条件，有效长度为1 800 m。 空车场尾部设机待线1条，有效长度85 m。重车场通过2条环形装车线与空车场纵列式布置，环形装车线有效长度满足1 800 m。重车场近期设到发线6条，满足万吨列车发车条件，有效长度为1 800 m，远期满足2万吨列车接发和分解组合条件[6-7]，有效长度满足1 550 m + 1 550 m。近期环形装车线与重车场咽喉连接处设快速装车系统2套，轨道衡2处；远期中部预留快速装车系统2套，轨道衡4处。重车场北侧设机务折返所1处，与空车场和重车场通过机车走行线连通。另于机务折返所外侧设边修线1条，有效长度100 m。恒合源站平面布置示意图如图4所示。

3.2.2 车站作业方式

（1）初期(运量未达3 000万t前)。由本务机车牵引朔黄铁路万吨或2万吨(2万吨列车需在空车场分解为2个万吨单元)空车到达本线空车场，经过列检后换挂内燃调车机车牵引，经装车环线完成装车作业，进入重车场，换挂本务机车，经技术作业后按计划发车。

（2）近期(2030年)。由本务机车牵引朔黄铁路万吨或2万吨(2万吨列车需在空车场分解为2个万吨单元)空车到达本线空车场，经列检后由本务机车牵引，经装车环线完成装车作业，进入重车场，经技术作业后，由本务机车牵引按计划发车。

（3）远期(2040年)。由本务机车牵引朔黄铁路2万吨空车到达本线空车场，分解为2个万吨单元，经列检后由本务机车牵引，经装车环线完成装车作业，进入重车场，组合为2万吨列车，经技术作业后，由本务机车牵引按计划发车。

3.3 车站平面布置分析

恒合源站设空车到达场和重车出发场各1座，并通过环形装车线纵列式连接，具有以下优势。

（1）正线长度短。该车站布置形式可实现2万吨列车接发车、装车、分解组合功能，能够充分利用山区狭长沟谷地形设场，正线长度仅10.034 km，并且无需设置疏解线。

（2）作业组织便利。单方向接车、装车、发车流水作业，车站作业敌对进路少，多为平行进路，车站工作组织简单、流畅。

（3）装卸效率高、工程数量小。恒合源站预计装车量近期3 000万t/a，远期5 000万t/a；全线铺轨仅31.16 km，占地仅65 hm2。

（4）与接轨站交流方便。恒合源站“环抱”龙宫站，两站距离短，瞭望视线好，站间联系便利。

4 结束语

恒合源专用线结合周边既有车站概况和本线运量，综合考虑工程周边地形条件、车站工作组织形式、装卸作业效率等多方面因素[8]，最终选取合理的接轨方案并制定相应的车站平面布置方案，不仅能实现原平地区煤炭铁路外运，也能保障朔黄铁路货源的稳定。恒合源专用线接轨方案及车站平面布置方案研究可以对类似的专用线接轨思路和车站平面布置方案起到借鉴作用，为加快大型工矿企业和物流园区铁路专用线建设提供参考。