山区重载铁路专用线设计探讨

摘要：随着国民经济的发展，重载铁路技术得到更多的应用，但目前关于山区重载铁路专用线设计的经验较少。文章通过对山区重载铁路专用线设计有关问题进行探讨，以期对相关设计有一定帮助。山区重载铁路专用线存在着所经区域地形起落大、地质条件复杂、采区、采空区等众多控制因素，文章论述了重载铁路专用线列车编组大、长度长，列车牵引质量大、轴重大的特点，对重载铁路技术标准和煤炭车站布置图形等关键问题进行了研究。通过分析研究，提出了山区重载铁路专用线关于轻重车限制坡度、曲线半径、到发线有效长技术标准的选择方案，以及结合车站布置和相关需求提出了装车塔式、移动装车机快速装车系统的选择方案。

1 概述

1988年大同至秦皇岛铁路一期工程建成至今，我国重载铁路已经走过了20多年的历史。目前我国干线重载铁路中大秦铁路和朔黄铁路为既有铁路，万吨重载的山西省中南部通道已于2014年12月建成通车，国家发改委于2014年10月31日批复的新建蒙西至华中地区铁路煤运通道也是一条万吨重载铁路。重载铁路一般具备以下特点:

编组大则列车的长度长，这就要求铁路车站具有较长的到发线有效长，和较长的站坪长度。建技［2011］126号《重载铁路设计规范(修改稿)》中规定:“重载列车到发线有效长度，当牵引质量为1万t时，采用1 700 m;当牵引质量为2万t时，应采用2 800 m”。

重载列车牵引质量1万t以上，列车牵引质量大，对机车的牵引、制动性能有较高的要求，同时要求线路具有较小的纵坡。

列车的轴重加大，对轨道、桥梁等结构的强度有较高的要求。

牵引质量:10 108.8 t(重车);2 548.8 t(空车)。(3)C80车辆单元万吨列车

(2)单 HXD1，或单 HXD2+C63×60辆 +单HXD1，或单HXD2+C63×60辆+普通列尾。

直进直出、整列装卸、整列到发的设计理念，决定了专用线的一些设计参数必须与接轨的干线重载铁路的设计参数一致，以满足重载列车也能在专用线上运行。而对一般山区煤矿专用线需尽量靠近煤矿井口设站，以方便煤炭运输。沿线的地形、地质条件与干线相比更为复杂，自然纵坡大，地形起伏大，沟谷纵横，对铁路重载的实现有很大的制约，主要表现在以下2个方面:

(1)沿线的自然纵坡一般都很大，而重载铁路由于牵引质量很大，需要较小的限制坡度，这使得线路克服地形高差十分困难。

(2)由于快装系统的要求，煤炭装车站站坪长度很长，而在地形复杂的山区布置如此长的煤炭装车站是很困难的，往往会产生巨大的桥隧工程、填挖方工程以及改河、改沟工程。

2 技术标准的选择

对专用线直进直出的要求，决定了专用线的一些技术标准必须与接轨的干线重载铁路的技术标准相一致，以满足重载列车也能在专用线上运行，而专用线自身的独特性，又使得专用线技术标准的选择不能完全照搬接轨干线铁路的技术标准。

表1 国内部分重载干线铁路的技术标准

重载单线年输送能力可设计为40 Mt左右，单线可满足一般专用线的输送能力要求，故一般专用线均按单线设计。

新建重载铁路专用线起点位于接轨站，终点为靠近煤矿井口的煤炭装车站，货流方向轻重分明，空、重车的牵引质量也相差很大，为单方向的重载铁路运输，且由于专用线的特性，将来也不会发生大的变化。限制坡度一般与接轨铁路的限制坡度相匹配，同时为了减少工程投资，其限制坡度可结合地形，分方向选用限制坡度，重车方向选用小的限制坡度;轻车方向在重车制动能力允许的条件下，尽可能地选用较大的限制限坡。参考有关资料显示，一般轻车方向最大坡度可为重车方向最大坡度的3～4倍。

同时，为保证万吨列车安全运行，当轻车方向选用较大的限制坡度时，应根据线路条件，对万吨列车在下坡坡道上的制动给予高度重视、认真研究，并进行必要的下坡制动检算。

重载铁路专用线通过运量及列车轴重大、曲线半径过小时，轨道结构稳定性差，钢轨的磨损十分严重，考虑养护维修和运行安全等方面的因素，应尽可能采用较大的最小曲线半径。但专用线需尽量靠近煤矿井口设站，一般都要深入山区走行，地形起伏很大，曲线半径直接影响到工程难度和工程量，且专用线一般行车速度较低。结合多条重载铁路的设计经验，山区重载铁路专用线最小曲线半径一般地段取600 m，困难地段下取400 m。

到发线有效长度是控制重载列车长度的关键条件之一。为了达到专用线直进直出的目标，专用线到发线有效长度应与接轨干线铁路的到发线有效长度一致，配合牵引质量1万t的列车长度，一般重载铁路专用线车站到发线有效长度按1 700 m设计。

3 专用线煤炭装车站布置图形

专用线煤炭装车站一般需尽量靠近煤矿井口设置，地形条件都很困难，装车站布置需结合不同的装车方式，根据不同的地形地质条件，选择合适的布置图形。目前运量较大的专用线装车站，一般都要求采用快速装车系统，现有的快速装车系统主要有2种:装车塔式快速装车系统和移动装车机装车系统。不同的装车系统由于装车机的工作方式不同，使得装车站的布置图形有所不同。

装车塔式快速装车系统的特点是:装车机不动，列车低速通过装车塔，装车塔给通过的每一辆车完成装车及计量工作。结合装车机械，装车站一般按图1布置。装车站前部设到发线，到发线的数目根据装车站运量确定，有效长一般按1 700 m考虑，尾部设快速装车系统和装车环线，装车环线最小半径按300 m考虑。

该系统采用环线装车的优点是:列车装车时间短，装车效率高，同时，机车车辆停放时间减少，加快了机车车辆周转，提高了运输效率;其缺点是故障率较高，清仓困难，且站坪长、占地多、装车线中间的土地利用差、对地形条件的适应性差;尤其是在山区，很难找到合适的开阔地点设置环线，环线往往都位于桥和隧道上，导致投资增加，将来养护维修的难度也增加了。

移动装车机快速装车系统的特点是:列车不动，移动装车机移动给每一辆车完成装车及计量工作。结合装车机械，装车站一般可按图2布置。正线两侧布置到发线兼装车线，整列装车，有效长按1 700 m考虑，移动装车机可通过装车臂的收缩给相邻的2条装车线装车。

移动装车机的优点在于故障率低，且站坪短、占地少、对地形条件的适应性好，能够有效地减少工程投资，且由于近年来厂家的改进，克服了原来不能用于电气化铁路的缺点，得到了广泛的应用;其主要缺点是装车速度较装车塔略低，增加了车辆停放时间，降低了车辆的利用率。

4 重载煤炭铁路专用线选线注意问题

重载煤炭铁路专用线在选线时除坚持地质选线、重大工程优先选址、环保选线等一般选线原则外，尤其要重视铁路压覆矿产及采空区的问题。由于专用线靠近煤矿井口设站，线路难免会经过矿区，线路应注意尽量绕避煤炭采区和采空区，以避免压覆矿产给煤矿带来的经济损失，以及采空区对铁路工程带来的不良影响。特别是涉及到不同煤矿的产权问题，往往成为线路方案是否可行的关键性问题。

5 结束语

在重载铁路专用线技术标准与接轨干线重载铁路的技术标准相匹配的前提下，根据重载铁路专用线行车速度较低的特点，并结合地形地质条件，得出以下结论:重载铁路专用线采用单线、并分方向选用限制坡度;最小曲线半径一般条件下为600 m，困难地段为400 m;到发线有效长度为1 700 m;结合不同的装车方式，煤炭装车站可选用环线装车或直线装车布置;需特别注意对采区和采空区的绕避，在满足功能需要的前提下，选择合理的线路方案。

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Discussion on Problems of Design of Heavy-haul Special Railway Line in Mountainous Area

CHEN Jingyu XU Zhiming
(Kunming Survey，Design And Research Institute Co.，Ltd.，CREEC，Kunming 650200，China)

Abstract：With the development of national economy，heavy-haul railway technology is more and more applied，but at present there is less experience about the design s of heavy-haul special railway in mountainous area，discussion on problems related to design of heavy-haul special railway in the mountainous area is conducted so as to provide helpthe relevant design.The region where heavy-haul special railway in the mountainous area goes through is controlled by factors such as large terrain ups and downs，complex geological conditions，mining areas and gobs.This paper discusses the characters of the heavy-haul special railway line，including large marshalling，long length，large train tractive tonnage and large axle load.The key problems such as heavy-haul special railway technical standard and coal station layout graphics are studied.Based on the analysis and research，options of technical standards such as limiting gradient，curve radius and effective length of arrival-departure track are proposed，and options of loading tower，mobile car charger rapid loadout system are put forward according to the station layout and related requirements.

Key words：heavy-haul railway;railway station layout;railway location design