煤运通道技术作业站车站规模计算——以额济纳站为例

Calculation of Station Scale for Technical Operation Stations on Coal Transportation Corridors: Taking Ejina Station as an Example

摘要

针对疆煤外运格局下临哈铁路亿吨级煤炭运输需求，研究额济纳站规模计算问题，为扩能改造提供依据。《铁路车站及枢纽设计规范》规定的车站作业时分较为保守，容易导致站场规模冗余；通过实地调研湖东站、长子南站、襄州北站、靖边东站等重载铁路技术作业站，提出作业时分压缩方案：将列检时间稳定控制在35 min内、待发时间压缩至15 min以内，较规范标准减少20%作业时长。基于上述作业时分，通过计算到发线能力利用率达到核减车站规模的需求，在满足利用率阈值的基础上节省了投资。本研究表明：综合考虑规范基准值与现场可操作性的平衡，可精准优化大宗货物技术作业站规模设计，显著降低投资成本。

Abstract

In response to the 100-million-ton coal transport demand on the Linhe-Hami Railway, driven by Xinjiang’s coal export pattern, this paper examines the scale calculation of Ejina Station to support capacity expansion and reconstruction. The operation times specified in the Code for Design of Railway Station and Terminal (TB 10099-2017) are relatively conservative, which can lead to oversized station yards. Based on field investigations of heavy-haul railway technical stations, including Hudong Station, Changzinan Station, Xiangzhoubei Station, and Jingbiandong Station, this paper proposed a scheme to reduce operation time. The train inspection time was stably controlled within 35 min, and the departure waiting time was reduced to within 15 min, reducing the total operation time by 20% compared with the code standard. Using the revised operation times, the station scale was reduced by calculating the utilization rate of arrival-departure track capacity, and investment was lowered while still meeting utilization thresholds. The results show that a balanced consideration of code benchmark values and field operability can accurately optimize the scale design of technical operation stations for bulk freight and significantly reduce investment costs.

Graphical abstract

关键词

技术作业站 / 规模计算 / 作业时分 / 煤运通道 / 到发线能力优化

Key words

Technical Operation Station / Scale Calculation / Operation Time / Coal Transportation Corridor / Arrival‑Departure Track Capacity Optimization

0　引言

根据《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》和中国国家铁路集团有限公司专项规划，疆煤外运通道能力提升已上升为国家战略，明确要求构建亿吨级煤炭转运体系。临哈铁路(临河—哈密)作为疆煤外运北翼核心运输走廊，承担着年运量1亿t以上的煤炭转运重任，其扩能改造迫在眉睫；然而大宗货物运量激增导致额济纳站通过列车数量显著提升，列检、乘务组换班需求显著增加，因此如何精准量化额济纳站技术作业时分并科学计算车站规模，成为临哈铁路临河至额济纳段扩能改造工程的重中之重。

本研究参照《铁路车站及枢纽设计规范》(TB 10099—2017)(以下简称《规范》)规定的车站作业时分，实地调研湖东、襄阳北等与额济纳站类似的车站作业时分，根据《规范》和调研结果分别计算各类货物列车作业时分及到发线利用率，合理确定额济纳站到发线数量和作业时分，实现车站规模与投资成本的最优平衡。

1　额济纳站工作量

1.1　全线货运量及车站概况

1.1.1　全线货流量及旅客列车对数

额济纳站所在临哈铁路主要承担由新疆地区、策克口岸及以远发往临河以南、浩勒报吉以南、包头及以东、查干德日斯以南等方向的列车作业，主要品类为煤炭。临哈铁路货运量及旅客列车对数如表1所示。

1.1.2　车站概况

额济纳站位于内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗境内，为临哈铁路技术作业站，按业务性质为客货运站。现状额济纳站全年货运量484万t，客运量11万人。根据国家能源安全战略、新疆煤炭产能规划及消费需求分析，考虑“双碳”目标，临哈铁路将作为疆煤外运北翼大能力通道与包兰(包头—兰州)、唐包(曹妃甸港—包头)、浩吉(浩勒报吉南—吉安)等铁路连通，发挥“西煤东运”战略通道作用，额济纳站预测通过运量近、远期(2035年、2045年)分别为8 976万t，8 257万t^[1]。

既有额济纳站为内燃铁路车站，设到发线7条(含正线1条)，有效长1 050 m，基本站台及中间站台各1座，站台间设有旅客地道连通。站同左设货物线1条，牵出线1条，边修线1条，其中货物线设有尽端式站台1座，用于生产生活物资装运；牵出线有效长1 050 m，主要用于列检扣修车使用。站同右设综合维修车间1处，站对右设有机务折返段1处。既有额济纳站于2010年建成投入使用。既有额济纳站平面布置示意图如图1所示。

1.2　车站作业内容

1.2.1　客运作业

研究年度内，车站主要办理本线的始发终到及通过停站客运作业，近、远期始发终到旅客列车作业对数为3对/d、3对/d，近、远期通过停站旅客列车数为1对/d、2对/d，全年旅客发送量分别为41万人、50万人。

1.2.2　货运作业

本站货运量主要为生产生活物资，近、远期到达运量均为1万t/a。

1.2.3　技术作业

研究年度额济纳站车流以通过为主。额济纳站主要办理旅客列车始发终到作业，临哈铁路货物列车车辆列检作业、机车乘务组换班、部分列车的机车换挂作业以及少量的组合分解作业。额济纳站各类作业列车对数如表2所示。

2　车站技术作业时间调研及优化

2.1　调研车站的选择

近年来，随着大秦铁路(韩家岭—柳村南)、朔黄铁路(神池南—黄骅港)、浩吉铁路、唐包铁路等煤运通道的陆续开通运营，我国重载铁路技术作业站的运营管理积累了丰富的实践经验。这些通道承担着亿吨级煤炭转运任务，其技术作业站普遍面临列检、机车换挂、组合分解等作业在时空维度高度重叠的挑战。现场实践表明，作业时分的精准控制直接决定了车站通过能力，也有助于煤运通道能力的提升。基于此，本研究针对性开展“煤运通道技术作业站技术作业时间”专项调研，聚焦重载铁路中典型车站，实测列车从到达至出发全流程作业环节，同步记录设备配置、人员组织等增效措施。

综合考虑车站所在区段的铁路等级、设计轴重、煤运占比、牵引质量、站内作业量、作业内容等主要技术指标后，选择湖东站、肃宁北站、襄州北站、靖边东站^[2-3]作为调研车站，上述4站均为重载铁路车站，与额济纳站设计轴重接近，煤运占比相同，作业量、作业内容接近，具备对照研究价值。各站主要技术指标对照如表3所示。

2.2　调研情况

为进一步核实万吨直通列车、万吨组合列车、万吨分解列车及5 000吨直通列车等货物列车机车换挂及列检作业全过程作业时分，针对大宗货物为主的货运铁路、重载铁路上的技术作业站，对襄州北站、靖边东站、湖东站、肃宁北站等^[2-3]进行了调研，与《规范》中的货物列车主要作业时间形成作业时分对照表如表4所示。

2.3　作业时间优化

（1）列检时间。《铁路车站及枢纽设计规范》中列检时间为40 min(包含摘机、挂机时间)，现场调研各站时间均小于40 min，因此列检时间可由40 min压缩至35 min(若包含摘机、挂机时间，则为39 min)；针对万吨列车列检时间较长的情况，采用两班人并行作业，可优化一半工作时间。

（2）待发时间。待发时间中无作业内容，该时间是因为前方区段占用引起的列车等待时间，该时间根据前方区段占用情况、站内发车情况，可长可短。《规范》中待发时间为30 min，为调研各铁路干线后得出的平均值。对于大宗货物为主的运输线路，因作业类型较为相似，列车出发间隔基本相同，引起前方区段占用的情况相对较少，因此压缩该时分至15 min，符合煤运通道实际情况。

通过优化生产组织，无调中转货物列车的列检作业时间可稳定控制在35 min以内，待发时间可压缩至15 min以内，上述2处时间变化同时适用于5 000吨列车与万吨列车。

时间压缩并非让每个环节“赶工”，而是通过优化作业流程，将串行作业改为并行作业。调研了解到，针对万吨列车，采用“两班人同时作业”的模式，在物理上缩短了列检耗时，同时每班人员检查的标准和细致程度不变，安全质量有保障。

3　各类货物列车作业流程、作业时分及车站规模计算

3.1　各类货物列车作业流程、作业时分

依据《规范》中的作业时分^[4-5]和调研结果分别计算额济纳站各类货物列车作业时分，并计算到发线利用率确定额济纳站规模，以此讨论2种作业时分在车站规模计算上的差别。

（1）额济纳西至临河方向摘挂列车作业流程及时分如表5所示。

（2）5 000吨列车(不换挂机车)作业流程及时分如表6所示。

（3）5 000吨列车(换挂机车)作业流程及时分如表7所示。在额济纳站需要换挂机车的列车有淖毛湖至吉兰泰方向、策克至吉兰泰方向、天鹅湖西至吉兰泰方向、酒泉至策克方向。

（4）额济纳站至天鹅湖西站单机走行作业流程及时分如表8所示。

（5）万吨列车作业流程及时分如表9所示。

3.2　到发线规模

3.2.1　计算公式

到发线通过能力利用率按公式(1)计算^[6-8]。

M=\frac{N_{\mathrm{到}(\mathrm{发})}\times t_{\mathrm{到}(\mathrm{发})}}{(\mathrm{1}\mathrm{440}-t_{\mathrm{固}})\times (\mathrm{1}-r_{\mathrm{空}})}⑴

式中：M为到发场用于办理列车作业的线路数，条；N_到（发）为列车对数，对/d；t_到（发）为每办理一次到达(或出发)列车作业平均占用线路时间，min；t_固为各项固定作业占用时间，min；本项目天窗时间180 min；r_空为到发线空费系数，近远期取值0.15，保供期取值0.1^[9]。

3.2.2　计算结果

（1）按照《规范》规定的作业时分计算出车站规模。

①5 000吨列车，计算上下行场各2条到发线及各3条到发线的到发线能力利用率。《规范》条件下5 000吨列车到发线能力利用率如表10所示。

考虑当到发线能力利用率大于75%时，站内作业交叉干扰较大、效率降低，因此按照《规范》规定的作业时分计算时，5 000吨列车宜上下行各分配3条到发线。

②万吨列车，计算上下行场各4条到发线及各5条到发线的到发线能力利用率。《规范》条件下万吨列车到发线能力利用率如表11所示。

同理，按照《规范》规定的作业时分计算时，万吨列车宜上下行各分配5条到发线。

（2）按照调研所得平均作业时分计算出车站规模。

①5 000吨列车，计算上下行场各2条到发线能力利用率。调研条件下5 000吨列车到发线能力利用率如表12所示。

②万吨列车，计算上下行场各4条到发线的到发线能力利用率。调研条件下万吨列车到发线能力利用率如表13所示。

综上，在考虑正线2条、旅客列车到发线2条、组合分解线2条的基础上，按照《规范》计算，额济纳站规模为22条到发线(其中，5 000吨列车6条到发线，万吨列车10条到发线)；按照调研结果计算，额济纳站规模为18条到发线(其中，5 000吨列车4条到发线，万吨列车8条到发线)。

3.3　额济纳站改建方案

研究年度内，额济纳站站内于线路左侧增建二线，站对侧新增到发线10条；其中(1)道、(5)道办理旅客列车接发；19道用于存放旅客列车；(7)道、8道、9道、10道办理上行万吨列车列检、机车乘务组换班；11道、12道、13道、14道办理下行万吨列车列检、机车乘务组换班；2道、17道办理上行5 000吨列车列检、机车乘务组换班，22道、23道办理下行5 000吨列车列检、机车乘务组换班；6道、20道办理上行组合分解作业，15道、21道办理下行组合分解作业。站同左设特殊用途货物线1条，货场机走线1条，卸油线1条，机待线1条；利用中间站台小里程端空间设旅客列车停留线1条；站对左设牵出线1条，边修线1条，机待线1条；站同右设综合维修车间1处，设轨道车库线3条，大机线2条，牵出线1条；站对右设机务折返段1处。改建额济纳站方案平面布置示意图如图2所示^[10]。

4　结束语

研究针对煤运通道技术作业站作业时分、规模计算进行分析，以额济纳站为例，结合对襄州北、湖东等典型车站的调研，综合考虑规范基准值与现场可操作性的平衡，合理确定作业时分，从而减少4条到发线，节省投资。实证表明，对于大宗货物为主的技术作业站，在计算其到发线能力时，不仅需要严格执行《铁路车站及枢纽设计规范》中关于作业时分的描述，也应注意对与其技术标准类似的技术作业站进行调研借鉴，从而在满足能力利用率阈值的前提下，实现车站规模与投资成本的最优平衡。

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