浩吉铁路襄州北至坪田段扩能改造方案研究

B站影视 欧美电影 2025-05-21 12:00 2

摘要:浩吉铁路(浩勒报吉南—吉安)是我国“北煤南运”的战略运输通道,由中国国家铁路集团有限公司、陕西铁路物流集团有限公司、中国神华能源股份有限公司、大秦铁路股份有限公司等投资建设,于2015年9月开工建设,2019年9月开通运营,全线长1813km,起自内蒙古鄂尔多

浩吉铁路(浩勒报吉南—吉安)是我国“北煤南运”的战略运输通道,由中国国家铁路集团有限公司、陕西铁路物流集团有限公司、中国神华能源股份有限公司、大秦铁路股份有限公司等投资建设,于2015年9月开工建设,2019年9月开通运营,全线长1813km,起自内蒙古鄂尔多斯境内浩勒报吉南站,途经内蒙古、陕西、山西、河南、湖北、湖南、江西等7省(区),终至江西省吉安市京九铁路(北京西—九龙)吉安站。

浩吉铁路与东乌铁路(海线勒斯壕—棋盘井)、新上铁路(新街—上海庙)、靖神(神木西—靖边北)、包西铁路(包头—新丰镇)、太中银铁路(太原—中卫/银川)、南同蒲铁路(太原—孟塬)、陇海铁路(兰州—连云港)、宁西铁路(永宁镇—新丰镇)、焦柳铁路(焦作—柳州)、汉丹铁路(汉口—丹江)、长荆铁路(长江埠—荆门)、京广铁路(丰台—广州)、沪昆铁路(上海—昆明)、京九铁路(北京西—九龙)交汇,是沟通“长江经济带”和“丝绸之路经济带”的重要干线,是“北煤南运”的新通道。

随着浩吉铁路的建成运营,我国基本形成以“西煤东运”和“北煤南运”为核心、依托“七纵五横”的干线布局、覆盖主要煤炭产区与消费区的综合运输体系,打破了湖南、湖北、江西(“两湖一江”)等地区的煤炭需求主要依靠“西煤东运”及“海进江”通道的单一性。

目前承担“西煤东运”的大秦铁路(韩家岭—柳村南)、唐包铁路(唐山—包头)的运输能力已经趋于紧张,且陕西、内蒙古和山西的煤炭经大秦铁路、唐包铁路及铁水联运运至“两湖一江”,绕行距离远、运输时间长、运费较高,难以充分满足“两湖一江”地区煤炭运输需求的进一步增长。然而,浩吉铁路作为我国“北煤南运”的直达运输大能力通道,其丰富的运能尚未完全发挥,存在进一步增量、引导下水煤运输需求由直达运输替代和促进“西煤东运”通道运输增量向“北煤南运”通道转移的能力和可行性,需要进一步研究浩吉铁路的集疏运能力瓶颈及其扩能措施。

浩吉铁路集运系统主要由陕西省、内蒙古自治区等产煤地区的沿线货场、煤矿专线以及衔接的铁路网线路等构成,集运站主要有乌审旗南、纳林河、海则滩、靖边北、河津西等车站,既有集运专用线8条,衔接东乌铁路、新上铁路、靖神铁路、包西铁路、太中银铁路、南同蒲铁路等集运铁路。

经过近年来集运系统的建设和优化,2023年浩吉铁路本线集运量达6424万t(含靖神等煤矿专用线铁路),占全部集运量的67%,其余与相邻铁路网线路的跨线集运运量为3131万t,占全部集运量的33%。

疏运系统主要由“两湖一江”等煤炭销售地的沿线货场、电厂专用线以及宁西铁路、汉丹铁路、焦柳铁路、京广铁路、沪昆铁路、京九铁路等铁路网线路衔接,由于受到浩吉铁路到达疏运站及专用线项目建设滞后的影响,2023年浩吉铁路本线疏运量为1988万t,其中襄州北—坪田段为1426万t、占全部疏运量的21%,其余与相邻铁路线路的跨线疏运运量为7567万t、占全部疏运量的79%。浩吉铁路现状集疏运布局及运量构成示意图如图1所示。

图1 浩吉铁路现状集疏运布局及运量构成示意图

浩吉铁路采用委托运输管理模式,以构林南站为界。构林南站以北由中国铁路西安局集团有限公司承担,并由其下属的延安运营维修段负责运维管理;构林南站及以南由中国铁路武汉局集团有限公司(以下简称“武汉局集团公司”)承担,并由其下属的襄州北运营维修段负责运维管理。浩吉铁路集疏运以襄州北站为界,襄州北站位于陕蒙晋等煤源地与“两湖一江”煤炭销售地的分界处,北段主要为集运系统,南段主要为疏运系统。

浩吉铁路下行为重车方向,上行为空车方向,主要开行集运段的靖神铁路、浩吉铁路沿线等运至浩吉铁路襄州北站以南的疏运段沿线各站及汉丹铁路、焦柳铁路、京广铁路等的煤炭始发直达列车。

2023年浩吉铁路运量达到9555万t,本线集运和跨线接运的煤炭发送量占比分别为67%和33%;本线发送量的21%直达本线沿线江陵站、坪田站等煤炭疏运车站,其他79%的煤炭均通过下线至焦柳铁路、汉丹铁路、京广铁路等干线疏运。

由此可见,浩吉铁路现状集运端运量以本线自身集运为主,疏运端运量以与铁路网线路的跨线运量为主。浩吉铁路自身集运系统建设较为完善,疏运系统较多依赖于铁路网线路,而自身疏运端货场及专用线建设较为滞后,受制于铁路网线路能力多趋于紧张或饱和以及运营管理等因素影响,疏运段增量存在瓶颈。

2021—2023年浩吉铁路集疏运量分析表如表1所示。

浩吉铁路靖边东站至襄州北站为双线、开行万吨列车,襄州北站至坪田站为双线、开行5000t列车,坪田至吉安为单线。襄州北站为万吨列车组合和分解站,负责万吨列车的组合和分解。

(1)车流组织

浩吉铁路列车编组计划为:组织构林南站以北至襄州北站的煤炭单元万吨始发直达列车7对/d;组织浩吉铁路开往汉丹铁路、焦柳铁路(通过郜营站)的煤炭5000t始发直达列车30对/d;组织浩吉铁路集运段至浩吉铁路沿线江陵站、岳阳北站、余坪站、分宜北站的煤炭5000t始发直达列车分别为16对/d、18对/d、4对/d、3对/d;组织浩吉铁路开往沪昆铁路(通过新余西站)的煤炭5000t始发直达列车9对/d;组织浩吉铁路开往京九铁路(通过吉安站)的煤炭5000t始发直达列车7对/d。

空车组织固定回空,即重车到达目的地卸空后,原列返回装车地,固定车底循环使用。万吨列车由上游到达襄州北站后,分解为5000t列车向下游运输,回空列车在襄州北站进行组合作业,襄州北站现状图定办理万吨组合分解列车7对/d、5000t通过列车73对/d,虽然现状车站作业能力满足需要,但规划增量较大,襄州北站作业能力将不足。

(2)输送能力

目前浩吉铁路靖边东—襄州北双线段平图能力180对/d,现状不开行客车,图定开行5000t货车93对/d、万吨货车7对/d,平图能力利用率57.2%;襄州北—坪田段双线平图能力180对/d,现状图定开行5000t货车57对/d,平图能力利用率31.7%。浩吉铁路通过能力利用情况如表2所示。

(3)机车交路与车辆技检作业

襄州北站的电力机车担当浩勒报吉南站、靖边东站至欧庙、掇刀、江陵、松木桥、坪田、吉安等站间的5000t半循环货机机车交路;担当襄州北至浩勒报吉南站、靖边东站间的万吨肩回货机机车交路;担当襄州北站至欧庙、掇刀、江陵、松木桥、坪田、吉安等站间的5000t肩回货机机车交路。襄州北站办理列检作业。

浩吉铁路襄州北站以北集运段牵引质量大、运输能力大、增量潜力高,襄州北站以南疏运段牵引质量低、运输能力相对较小,衔接的其他路网干线疏运能力趋于饱和,集疏运系统能力不相匹配,且万吨列车均需在襄州北站组合分解,导致运输组织效率低下,运营成本高。浩吉铁路集疏运存在以下的薄弱环节。

(1)集疏运能力不匹配

浩吉铁路集运系统规划接轨专用线等项目30个,衔接的靖神铁路、新上铁路等均在研究扩能改造,规划集运运量达2亿t以上。浩吉铁路疏运段连接的焦柳铁路、汉丹铁路、京广铁路等干线的运输能力均已经趋于饱和,接运量增长已到达平台期,制约了浩吉铁路进一步扩展其市场辐射面的可能性。

(2)点线能力不协调

浩吉铁路通过能力以襄州北站为界,南北牵引质量不统一,万吨列车需要在襄州北站分解组合,规划集运段(蒙陕晋)至疏运段(鄂湘赣)的货流密度占比达71%,集疏运系统运输能力不协调,襄州北站组合分解作业能力不足。

(3)运输组织效率低

2023年浩吉铁路完成9555万t运量,受集运端运输组织、空车供给等多种因素影响目前仅开行7对/d万吨列车,线路能力虚靡,万吨列车开行数量较少,运输组织效率尚有提升空间。

(4)机车车辆供应不足,限制进一步增量

浩吉铁路股份有限公司(以下简称“浩吉铁路公司”)目前配置HXD1型8轴机车211台,C80B型货车2000辆,如进一步增量则有较大缺口;货车车型主要为全路的通用敞车(C64和C70型),空车全路调配,出现重车卸空后不能及时返回浩吉本线装车点,导致发往浩吉铁路本线的排空敞车不足。空车不能及时有序返回,造成坪田站回空的列车经常集中到达,以及单机放空的情况时有发生。

为推动铁路“联网、补网、强链”的高质量发展目标,提高区域综合交通网运输能力,补强“北煤南运”战略运输通道,提升铁路货运效率效益,推进运输绿色低碳转型,优化调整运输结构,充分发挥浩吉铁路“北煤南运”大通道能力,浩吉铁路公司制定了“十四五”增量目标及《浩吉铁路集疏运系统建设规划行动方案(2023—2025)》,结合浩吉铁路运量完成情况以及相关集疏运项目规划设计情况,预测2035年浩吉铁路煤炭运量将达到2.4亿t的规模,煤源地为内蒙古西部、陕西、山西(三西)地区,主要去向为豫鄂湘赣地区,其中集运段(内蒙、陕西、山西)至疏运段(湖北、湖南、江西)的货流密度占比达71%,最大货流密度区段为运城至三门峡段。

浩吉铁路疏运系统规划接轨专用线等项目39个,疏运运量主要集中于江陵、松木桥、坪田等车站,浩吉铁路襄州北至坪田段的本线疏运系统将是未来增量的主要车站。浩吉铁路规划集疏运运量构成示意图如图2所示。

图2 浩吉铁路规划集疏运运量构成示意图

综上分析,浩吉铁路集运系统建设较为完善,集运端规划增量目标有较好保障,疏运端受与相邻铁路网跨线能力制约,疏运端规划增量主要集中于浩吉沿线尤其是襄州北至坪田段沿线的到达运量。因此,需要进一步研究浩吉铁路襄州北至坪田段能力瓶颈及其扩能措施。

按照浩吉铁路货运增量目标,如果维持目前牵引质量标准及运输组织模式,浩吉铁路运输能力主要受到襄州北—坪田段区间通过能力及襄州北站组合分解能力的共同制约。

按照目前浩吉铁路的牵引质量,靖边东—襄州北以开行万吨列车为主,襄州北—坪田组织5000t列车,测算既有运输能力与规划运量的适应性,计算公式为:

式中:K为通过能力利用率;N为平行运行图通过能力;n为总列车对数;n万吨为万吨列车对数;ε万吨为万吨列车扣除系数,取1.4;n摘为摘挂列车对数;ε摘为摘挂列车扣除系数,取3.0;t天窗为综合维修天窗时间,取180min;T周为运行图周期,取7min。

在襄州北站以北区段,集运段浩吉铁路沿线及新上铁路、靖神铁路组织万吨列车,占预测区段货流密度的74%,日行车量为125对/d,其中万吨列车70对/d,襄州北以北区段能力接近饱和。在襄州北站以南区段,按现状牵引质量5000t测算,日行车量为141对/d,襄州北以南区段能力紧张。现状区间通过能力与货运增量目标适应性分析如表3所示。

襄州北站为浩吉铁路区段站、车站等级为二级、万吨列车组合分解站,由武汉局集团公司襄州运营维修段管辖,是全线集疏运的重要分界点。车站含到发场、列检作业场,负责万吨列车的组合和分解及列检作业。

目前襄州北站有到发线17条、正线2条,在建到发线9条,最终将实现到发线28条(含正线2条),其中上、下行万吨列车组合分解线均为4束,到发线有效长满足1700m。襄州北站平面布置示意图如图3所示。

图3 襄州北站平面布置示意图

每列5000t列车占用到发线时间为150min,每列10000t列车分解占用到发线时间为180min,每列10000t列车组合占用到发线时间为240min,襄州北站到发线能力利用率将达到96%。

为满足浩吉铁路货运增量目标,襄州北站以北段应以开行万吨列车为主,襄州北—坪田段如果维持既有5000t列车组织模式,虽然区间通过能力暂时可以满足需求,但从整个集疏运系统看,作业效率低下,运营成本高,且襄州北站万吨列车组合分解能力不能适应浩吉铁路货运增量需求。因此,需要对本线襄州北站以南的疏运段进行扩能改造,扩能改造目标为满足浩吉铁路货运增量需求、提高浩吉铁路的效益与效率,使疏运系统与集运系统能力相互匹配协调。

基于“因地制宜、挖潜创新、综合扩能”的指导方针,结合浩吉铁路现状及我国重载铁路运营经验,为系统提升浩吉铁路整体的运输能力与运输效率,消除浩吉铁路襄州北站与襄州北至坪田段的点线能力瓶颈,有以下2种扩能改造方案:一是对襄州北站进一步扩能改造(增建到发线);二是提高襄州北站以南的疏运段的牵引质量、增开万吨直达列车无改编通过襄州北站。

维持既有浩吉铁路运输组织模式,对襄州北站进一步改扩建,增加车站到发线规模,提高车站万吨列车组合分解能力,以适应浩吉铁路货运增量需求。襄州北站日均需要办理70对/d万吨列车的组合分解作业,以及20对/d普通列车通过作业、2对/d普通列车到发作业。

为满足货运增量对车站作业能力的需要,襄州北站需要在最终到发线28条(含正线2条)规模的基础上,在上下行方向再各增加1束组合分解线。襄州北站东侧紧邻焦柳铁路,车站南端出站后为全长446m的邓湖1号大桥。根据浩吉铁路平面、纵断面条件,襄州北车站进一步改扩建困难,实施难度大,且该方案无法实现提高运输效率、降低运营成本的目标。襄州北站现状示意图如图4所示。

图4 襄州北站现状示意图

襄州北至坪田段牵引质量提高至10000t,开行部分万吨列车无改编通过襄州北站直达卸车地,按照襄州北至坪田段到达运量特征,可组织24对/d万吨列车直达卸车地,襄州北站万吨组合分解作业量减少为46对/d,到发线能力利用率降低为82%,同时襄州北至坪田段能力利用率为72%、输送能力可提升10%。

该方案通过减少襄州北站的分解组合万吨列车对数,降低襄州北站作业压力,同时提升浩吉铁路疏运段襄州北至坪田段运输能力,实现襄州北站能力与区间能力的点线能力协调,满足浩吉铁路货运增量目标。同时万吨列车无改编通过襄州北站,有利于提高浩吉铁路的运输组织效率,加速车辆周转,节省运输成本,符合铁路货运重载化的发展趋势。浩吉铁路襄州北至坪田段部分车站已经预留开行万吨列车的条件,故该方案工程易于实施。

方案1通过襄州北站改扩建、增加组合分解作业能力,以适应货运增量后的作业量需求,但维持现状北段万吨、南段5000t、万吨列车于襄州北站组合分解的运输组织模式,与浩吉铁路规划70%以上运量为到达本线襄州北以南疏运运量的特征不符,运输效率低下,点线能力不协调,且襄州北车站进一步改扩建工程条件困难,实施难度大。

方案2通过提高襄州北至坪田段牵引质量至10000t,开行部分万吨列车无改编通过襄州北站,降低襄州北站作业压力,同时提升浩吉铁路疏运段襄州北至坪田段运输能力,可实现浩吉铁路全线的点线能力协调,有利于补强“北煤南运”战略运输通道,实现铁路“联网、补网、强链”的高质量发展目标,提高区域综合交通网运输能力,同时可提高浩吉铁路的运输组织效率,加速车辆周转,节省运输成本,浩吉铁路襄州北—坪田段部分车站已预留开行万吨列车的条件,工程易于实施。

综上所述,方案2是浩吉铁路襄州北—坪田段扩能改造的优选方案。

根据浩吉铁路襄州北—坪田段扩能改造方案2,疏运段运量主要集中在江陵、松木桥、坪田等站。因此,基于既有线改建以较小投入满足基本需求的原则,襄州北—坪田段增开万吨直达列车扩能改造方案可选择对部分车站进行开行万吨列车改造(以下简称“万吨改造”)。

襄州北—坪田段设计预留万吨改造条件的车站有:欧庙、仙居、掇刀、沙洋、荆州东、江陵、石首、华容县、君山、坪田共10个车站,此外松木桥站运量较大,具备万吨改造提高运输效率的必要性。襄州北—坪田段增开万吨直达列车扩能改造方案,将重点针对以上车站研究万吨改造方案。因此,结合以上各个车站疏运运量需求,以及与车站接轨的专用线是否具备或预留万吨列车卸车条件,在满足襄州北站组合分解能力和襄州北—坪田段区间能力的情况下,研究万吨列车开行方案和有必要改扩建的疏运接轨车站。襄州北—坪田段各站技术特征及到达运量情况如表4所示,浩吉铁路襄州北—坪田段现状及规划接轨专用线情况如表5所示。

从运量特征分析,江陵站疏运运量最大,其接轨的专用线均预留有万吨条件,是改造优先级最高的站点,松木桥站及坪田站疏运运量次之,其接轨的华容煤炭铁水联运储配基地专用线及岳阳港区专用线预留有万吨条件,改造优先级较高;其他运量较大的车站有沙洋、欧庙,其中沙洋站接轨的汉江沙洋港疏港铁路预留有万吨条件,欧庙站接轨的湖北能源宜城电厂专用线没有预留万吨条件。此外,石首站预留有万吨改建条件且其接轨的石首港多式联运专用线预留有万吨条件。

结合现状运营经验,考虑均衡运输的需要,适当增加万吨车站分布,以满足襄州北至坪田段开行万吨列车的运输组织灵活性。

(1)优先进行万吨改造的车站

按照襄州北至坪田段万吨扩能改造方案,首先选择预留万吨条件、接轨专用线具备万吨条件、运量较大的江陵、松木桥、坪田站进行万吨改建,可开行万吨列车为24对/d。襄州北站万吨组合分解作业量减少为46对/d,襄州北站下行到发线能力利用率降低为82%,但由于上行万吨列车组合作业时间较下行万吨列车分解作业时间长,上行到发线能力利用率仍达到93%,襄州北上行到发线能力利用率仍较紧张。襄州北至坪田段最大区段列车对数为115对/d,其中万吨列车24对/d,区间能力利用率72%,输送能力可提高至2.1亿t。

针对襄州北上行到发线能力利用率仍较紧张的问题,组织开行部分回空列车组合作业。结合目前浩吉铁路与国铁干线间机车车辆运用的实际情况,浩吉铁路与京广铁路、京九铁路、沪昆铁路的跨线列车由于按国铁路网减少空车走行的原则统一组织空车调配,空车不能及时有序返回浩吉铁路装车地,造成坪田站回空的列车经常集中到达,以及浩吉铁路与国铁干线间于坪田站进行机车换挂、浩吉铁路机车单机放空的情况时有发生。因此,选择坪田站承担部分回空列车的万吨组合作业,以减轻襄州北站上行万吨列车组合作业压力,同时能够优化浩吉铁路机车车辆运用效率、降低运营成本。

(2)其他需要万吨改造的车站

经过上述万吨车站改造,浩吉铁路襄州北至坪田段万吨车站间距为最大249.6km、最小54.8km、平均131.6km。由此可见,万吨车站间距不甚均衡,不利于车站到发线均衡利用、万吨列车开行时段的灵活选择及进一步提高万吨列车开行对数。

考虑襄州北至江陵万吨站间距为249.6km,万吨站间距较大,在重载铁路综合维修天窗前,万吨列车需要提前在万吨站待避,由于襄州北至江陵段缺少待避车站,全日可供万吨列车开行时段减少了3.5h左右,且万吨列车开行时间与天窗时间不协调时,将产生较长的待避时间,降低了万吨列车开行效率。为提高万吨列车开行的时段空间范围、运输组织灵活性及开行效率,优化浩吉铁路集疏运及装卸作业的高效衔接,降低万吨列车运行风险,有必要缩短万吨车站最大间距,结合运量情况及万吨站间距的均衡性,在襄州北至江陵间增加欧庙站及掇刀站进行万吨改造。

(3)万吨改造车站选址方案

综合以上分析,最终选择欧庙、掇刀、江陵、松木桥、坪田站进行万吨扩能改造,万吨站间距最大为101.6km、最小为54.8km、平均为78.9km,万吨站间距较为均衡。改造后可开行靖边东方向—襄州北以南的万吨直达列车,降低襄州北站万吨列车组合分解作业量,实现点线能力协调。浩吉铁路襄州北—坪田段万吨改造车站选址示意图如图5所示。

图5 浩吉铁路襄州北—坪田段万吨改造车站选址示意图

车站进行万吨扩能改造后,襄州北站组合分解作业量减少40%,襄州北—坪田段运输能力提升10%以上,使浩吉铁路全线点线能力趋于平衡,为全线规划运量目标2.4亿t奠定基础。

4 结语

从浩吉铁路整体来看,集运系统增量来源主要有靖神铁路扩能、新上铁路扩能、沿线规划集运专用线以及疆煤外运通道等带来的增量,集运系统已形成双线、万吨标准的大能力通道;疏运系统在衔接的国铁干线能力限制的情况下,增量的来源主要为沿线新建企业需求,可以通过适时对襄州北—吉安段其余预留万吨条件的车站进行万吨改建,增加万吨列车开行对数,提高浩吉铁路本线沿线煤炭疏运能力,以进一步增加浩吉铁路集疏运运量,较好地实现浩吉铁路整体效率效益的提升。

本文转自《铁道经济研究》——浩吉铁路襄州北至坪田段扩能改造方案研究,作者:岳晓东,杨丽娟,沈晓鹏;仅用于学习分享,如涉及侵权,请联系删除!

来源:交通与运输

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