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陜北某煤礦既有線運輸能力分析及改擴建措施研究

文檔作者：何祥衛(wèi) 文檔來源：中鐵第四勘察設計院集團有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月14日
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· 線路／路基·
陜北某煤礦既有線運輸能力分析及改擴建措施研究
何祥衛(wèi)
(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢430063)
摘要：以陜北某煤礦既有運煤專用線為背景，為緩解其運輸壓力，在研究分析該線既有運輸能力的現(xiàn)狀和特征的
基礎上，根據(jù)歷史運量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用時間序列模型對其遠期運量進行了預測。同時，考慮到煤礦正在進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)
換，業(yè)已開工建設的焦化甲醇工程將對專用線的運量及運輸結構產(chǎn)生不可忽視的影響。基于上述考慮．對該既有
線提出相應的改擴建措施：增設小型會讓站和下行方向采用雙機牽引。研究結果表明．改建措施能顯著提高線路
限制區(qū)間的運輸能力，從而提高整條線路的運輸能力，滿足煤炭以及相關副產(chǎn)品的運輸需要
關鍵詞：鐵路專用線；時間序列模型；運量預測；改擴建措施
中圖分類號：U292．5 文獻標識碼：A 文章編號：1004—2954(2011)10—0027—03
Study on Transp0rtati0n Capability and Reconstruction M easures of a
Coal M ine Existing Line in Northern Shanxi
He Xiangwei
(China Railway Fourth Survey and Design Institute Group Co．，Ltd．，Wuhan 430063)
Abstract：This paper takes an existing special railway line of a coa]mine in northern Shanxi as the
research object．In order to release the transportation pressure，based on analyzing current transport
capacity and its characteristics，the long—term freight capacity was forecasted using time series model
according to the historical transportation statistics．Meanwhile，considering the coal mine is in the process
of industrial transformation，and the coking methanol project under construction will greatly influence the
transport capacity and structure of the special railway，some coresponding reconstruction measures were
proposed due to the above concerns，namely，building more small crossing stations and using dual—
locomotive traction in down direction．The research results showed that the measures can improve the
transport capacity of restricted sections obviously，and thereby the transport capacity of the whole line will
be increased to meet the transportation needs of coal and related products．
Key words：Special railway line；Time series model；Freight capacity forecast；Reconstruction measures
1 既有鐵路專用線概況
本文研究的既有線是1條運煤鐵路專用線，位于
陜西省境內(nèi)，在西延線(國鐵I級)接軌，沿線分布有
5個車站，線路全長約50 km。該專用線為單線，國鐵
Ⅱ級標準，限制坡度，上行6‰ ，下行12％。；最小曲線半
徑350 m；內(nèi)燃DF 機車牽引；到發(fā)線有效長850 m；牽
引定數(shù)，上行4 000 t，下行1 700 t。
2 運輸能力分析
2．1 既有運量
該鐵路專用線近期(2015年)設計輸送能力15
收稿日期：2011—08—11
作者簡介：何祥衛(wèi)(1969一)，男，高級工程師，1993年畢業(yè)于長沙鐵道
學院土木工程系鐵道工程專業(yè)。
鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 2011(10)
Mt／年。目前，專用線承擔產(chǎn)煤運煤任務。自2001年
以來，該線運量連年增長，至2010年10月，運量已超
過1 000萬t(圖1)。
設計年度
圖1 運輸能力與運量適應曲線
2．2 運量增長分析
近年，由于煤礦正在進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)換，焦化甲醇工程
27
·
線,Ig／~ 基· 何祥衛(wèi)一陜北某煤礦既有線運輸能力分析及改擴建措施研究
已經(jīng)開工建設。根據(jù)焦化項目可行性研究報告，該工
程竣工后，將有部分原料(精洗煤)和所有的焦炭、甲
醇、焦油和粗苯等產(chǎn)品(總量達3 Mt／年)依靠既有鐵
路專用線運輸。加之原煤礦產(chǎn)量連年增長，在不久的
將來，該鐵路專用線將無法滿足煤炭及相關副產(chǎn)品的
運輸要求，所以，專用線擴能改造勢在必行。
在進行鐵路運輸規(guī)劃或者擴能改建時，運量的
預測是重要的設計指標。傳統(tǒng)的運量預測方法主要
有定性預測、定量預測以及兩者相結合的綜合預測
方法，如時間序列模型、灰色預測模型、馬爾科夫預
測模型以及組合預測模型¨’ 等。也有許多學者將
神經(jīng)網(wǎng)絡、蟻群算法等新型智能算法都應用到運量
預測中 。由于運量統(tǒng)計樣本較少，結合本鐵路專
用線自身特點，本文采用時間序列模型分析預測其
貨運量變化趨勢。
2．2．1 時間序列模型
時間序列分析是一種描述動態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計特性的理
論和方法，其突出優(yōu)點是方便和實用。他可以從有限
的樣本數(shù)據(jù)中擬合成具有一定精度的時間序列模型，
因此又稱為小樣本理論。
目前，常用的時間序列模型有3類：自回歸模型
(AR過程)、滑動平均模型(MA過程)和自回歸一滑動
平均的混合模型(ARMA過程)。采用時間序列模型
建模主要包括數(shù)據(jù)的預處理、模型識別、參數(shù)估計和參
數(shù)檢驗4部分。目前常用的建模方法是潘迪特一吳賢
銘建模(簡稱Pw 建模)方法。他將AR(P)模型視為
q=0的ARMA模型，同時將MA(q)模型視為P=0的
ARMA模型，省去了模型的判別過程。實踐證明該模
型方便有效，得到廣泛應用 。模型流程如圖2所示。
2．2。2 運置增長預測
根據(jù)近年煤礦產(chǎn)量增長情況和焦化工程所引發(fā)運
量，依據(jù)PW 模型計算，預測2015年鐵路運量將達到
16 Mt(圖1)，已經(jīng)超出鐵路近期(2015年)設計運量
15 Mt。所以，有必要在這一兩年考慮線路擴能改建
措施
3 既有線改擴建措施研究
提高單線鐵路輸送能力的措施主要可從2個方面
考慮：① 提高線路的通過能力；② 增加列車的牽引質(zhì)
量。其中提高通過能力的措施有增加會讓站、延長到
發(fā)線有效長、增建雙線插入段，甚至修建雙線；常見增
加牽引質(zhì)量的措施則是采用多機牽引或補機推送 。
考慮煤礦遠期產(chǎn)能和投資額，增建二線投入與產(chǎn)出效
益比不高。因此可在增設小型會讓站和下行方向雙機
牽引的基礎上，配合加強貨流組織和調(diào)度指揮措
施 ，來滿足企業(yè)的遠期運輸需要。
圖2 PW 建模方法流程
3。1 增設小型會讓站
在單線鐵路區(qū)間增設會讓站可以縮短限制區(qū)間長
度，減小運行圖周期，從而提高區(qū)段通過能力。增設會
讓站的效果在很大程度上決定于區(qū)間的均等程度和地
形條件。區(qū)間長度很不均等時，在限制區(qū)間增設會讓
站可以顯著提高通過能力。反之，當區(qū)間長度比較均
等時，增設會讓站對通過能力提高的作用不顯著 。
本鐵路沿線分布有A、B、C、D和E等5個車站，其中
A、B站為煤礦裝車站，C站為列車編組站，D站為中間站，
E站為正線接軌站，4個區(qū)間既有通過能力見圖3。
圖例：
【)IJ
50
中間站
① 40
30
既有能力 囤
2O
10
站 距離／km
既有線站問通過能力 閉塞方式
限制坡度： 匹、— 純運行時分}=
重車方向(上行)6％。 行
輕車方向(下行)l2‰ 圖
機車類型：D 周 起停車附加及車站間隔時分
牽引質(zhì)量：G=4000t 期 合計
站間通過能力
A B C D E
， ‘ L ， ‘ ‘
l4．295 4 553 17 167 l0 310
繼電半自動
18 7 4．8 204 】2．8
12．9 4．2 15 7 103
t7 17 l7 l7
48．6 26 53．1 40．1
28 53 25 34
圖3 既有通過能力
28 鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 201 (10)
何祥衛(wèi)一陜北某煤礦既有線運輸能力分析及改擴建措施研究
由站間距離和既有通過能力分析，線路中存在較
為明顯的限制區(qū)間，即CD區(qū)間，所以在此區(qū)間增加小
型會讓站既可有效提高線路通過能力，又能節(jié)約既有
線改造成本。
經(jīng)計算，在CD區(qū)間增設中間站后，既有線的實際
輸送能力可以達到20 Mt以上(圖4)，較現(xiàn)有能力
(15 Mt)有較大的增長¨ ，可以滿足遠期煤炭運量及
其相關副產(chǎn)品的運輸需要。
20
蘭
l0
簿
5
0
一
一
線
一
．／
20o5 2010 2015 2020
設計年度
圖4 改擴建后運量適應曲線
3．2 下行方向雙機牽引
既有鐵路是以運煤為主，且上下行方向貨流顯著
不平衡，是典型的單向運輸。上行方向(A—E)為重車
方向，限制坡度6％c，牽引定數(shù)4 000 t；下行方向為輕車
方向，限制坡度12％c，牽引定數(shù)1 700 t。而焦化甲醇工
程竣工后，每年將有1．7 Mt精洗煤由下行方向整車
(4 000 t)運人，下行方向單機牽引顯然無法滿足精洗
煤的運輸要求。為避免削坡投資，下行方向需改用雙
機牽引，可將牽引定數(shù)提升到4 000 t，滿足焦化甲醇工
程原料(精洗煤)的運輸要求。同時，可以使上下行牽
引定數(shù)與國鐵西延線牽引定數(shù)保持統(tǒng)一，減少列車在
途甩掛作業(yè)，提高區(qū)間通過能力 。
4 結論
本文從既有鐵路運輸能力人手，分析計算各個區(qū)
間的實際通過能力，找出了既有線的運輸瓶頸所在。
結合正在擴建的焦化甲醇工程，利用時間序列模型對
既有線遠期運量進行了預測，根據(jù)線路實際情況對改
擴建措施進行了相關研究，提出在CD區(qū)間增設小型
會讓站和下行方向改用雙機牽引，并配合加強貨流組
織和調(diào)度指揮措施，滿足企業(yè)遠期運能需求。
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