浅谈大准铁路九苏木至燕庄段单线双方向自动闭塞改造工程

苗生宏

（神华准能大准铁路公司设备管理部，鄂尔多斯市 010300）

1 项目简介

大准铁路是国家I级电气化铁路，西起薛家湾站，东至大同东站，正线全长264 km，运营里程302 km，是全国首条开行万吨重载列车的单线电气化铁路，是大秦铁路的主要集运线之一，是蒙西煤炭外运的重要通道。

大准线点岱沟至九苏木段（163 km）为双线自动闭塞行车方式，年运输能力已达2.27亿吨。大准线九苏木至燕庄段仍为单线半自动闭塞行车方式，年运输能力仅为7 750万吨，共包含九苏木、庄头窑、丹洲营、燕庄等9个车站。近年来，随着大准铁路点岱沟至九苏木区段双线自闭的开通运营，九苏木至燕庄区段的运能瓶颈效果凸显，大大制约了大同口方向运能的进一步释放。大准铁路公司审时度势、大胆探索、锐意创新，分阶段实施了大准线九苏木至燕庄段单线双向自动闭塞改造工程，即在国家能源集团内部首次将自动闭塞设备应用于单线区段，将九苏木至燕庄段改造为单线双方向自动闭塞行车方式，从而统一了点岱沟至燕庄段的行车闭塞方式，解决了九苏木至燕庄段运输瓶颈问题，使该区段运输能力由7 750万吨/年提升至8 800万吨/年，大准线全线运能得到了极大释放，同时关闭了庄头窑车站，更新改造了大准线所有6502电气集中联锁车站淘汰落后设备，实现了大准线正线全程断轨及列车占用检查，避免了车辆遗留的安全隐患，从而对车流高效组织和运输安全提升具有重要意义[1]。

本项目的实施大大降低了因施工对行车组织的干扰，确保了运输任务的完成。项目经过100多个施工天窗作业，于2018年7月最终完成九苏木-丹洲营段单线双方向自动闭塞改造工程并全线开通使用。2018年8月通过最终验收，2019年7月完成项目消缺及竣工资料组卷归档，并对资料的时效性、逻辑性、同步性进行严格审查，同步完成结算工作。2018年11月大准线发送煤炭1 385.1万吨，创月发送纪录；2019年5月24日当天大准线发送煤炭57.04万吨，创日发送纪录；大准线煤炭运量屡创新高。

本项目共投资7 199.6万元（其中丹洲营-燕庄段投资2 886.2万元，九苏木-丹洲营段投资4 313.4万元）。项目实施后成功提高了运输能力，节约了生产投资，增加了经济效益，为大准铁路公司增加年收入41 580万元；关闭了庄头窑车站并减少车站维护费用25.388万元/年；减少车务、信号、工务相关人员费用258万元/年；同时更新了近两年即将达到寿命期的6502电气集中联锁设备，间接节省专项投资费用3 600万元；项目在实施过程中，统筹考虑了未来九苏木至燕庄段增二线改造的可能，使得占本项目约40%的投资费用的设备和材料，在未来进行九苏木-燕庄段增二线改造工程时可以利旧使用，相当于未九苏木至燕庄段增二线改造间接节省投资金额约2 879.84万元。

2019年，本项目共产生经济效益41 863.388万元[2]。

2 项目实施背景

2.1 满足神华准能铁路运能增长的需要

根据准能集团公司每年的运量数据，大准铁路大同方向运量占全线全部运量的约60%，原因为大同口为大准铁路运输的重要出口。随着大秦铁路运量需求逐级固定运量的增加，大同口运输增量空间已经接近饱和。由于周边运输路网的不断完善，大准铁路在西煤东运中区位优势将日益明显。一方面国铁蒙冀铁路全线通车后，会分流大秦线呼铁局部分运量，大准线大同口货源将成为大秦线运量的重要保证；另一方面巴准至大准线通道区位优势明显，货源充足。根据调查报告显示，大准线大同口煤炭运输需求达8 800万吨以上[3]。

2.2 满足丹洲营地区电厂运能需求

内蒙古丰镇市作为西电东送的重要出口城市，将成为华北地区的重要的电力能源基地。目前丰镇境内丰镇、新丰、京隆三个电厂电煤需求每年约700万吨，远期需求每年达到1 000万吨，由于汽运限吨位、成本高，且运输距离远、公路崎岖、运输条件差等原因，依赖公路运输无法满足电厂发展的需要，主要依托大准铁路运输。由于大准铁路运能的限制，一直无法满足其运量需求。根据电力发展规划，未来丰镇市火电装机容量将达到600万千瓦以上，相应电煤需求量达1 000万吨以上。大准线九苏木至燕庄段仅为单线、运输为半自动闭塞模式，无力承担急剧增加的煤炭需求[4]。

2.3 对国家能源集团快速发展提供有力支持

大准线运能的整体提升将为为国家的能源供给做出了重要贡献。结合集团煤炭开采以低灰、低硫、特低磷、中高发热量的优质动力煤为主的优越条件，市场竞争力强，且主要矿区位于国家“三西”能源基地的重点发展区，生产和市场前景十分广阔。目前我国经济建设要求快速发展转为高质量发展，对能源的需求将持续增长，这就为国家能源集团煤炭运输产业的快速发展提供了良好的契机[5]。

3 主要研究内容

3.1 区间行车通过能力研究

原有九苏木至燕庄段采用半自动闭塞，通过能力已接近饱和。以九苏木至燕庄段最长区间天成至九苏木段为例，区间长22.3 km，未改造前开行列车34对。本段通过能力受限于天成站至九苏木站的区间运输能力[6]。

通过单线双方向自动闭塞改造，可以显著提升区间行车通过能力及开行列车对数。项目实施后，大准线日开行列车对数由60对提升至64对。

3.2 调度集中系统优化

九苏木站CTC分机进行适应性改造，其他各站TDCS分机进行适应性改造。既有各站的行车调度台的设置及管辖范围维持不变，各站间及至中心的通道组网方式不变，根据自闭改造对中心软件进行适应性修改，优化了调度集中系统[7]。

3.3 区间闭塞系统改造

九苏木至燕庄段新建单线双方向自动闭塞系统，区间制式均采用ZPW-2000A四显示自动闭塞，单线双方向追踪运行，与大准双线区段闭塞方式保持一致。并根据区间闭塞制式及线路情况的变化，对工程范围内的LKJ数据进行修改，维持既有主体机车信号及列车运行监控装置控制方式，统一了大准全线电码化制式，实现了大准正线电码化全覆盖，简化了司乘人员操纵方式，更加方便设备检修维护[8]。

3.4 联锁系统改造

本工程共涉及九个车站，改造后将樊家圐圙站、北黄土沟站、十九沟站已达寿命期的6502电气集中联锁及丹洲营站已达寿命期的三取二计算机联锁设备全部更新为二乘二取二硬件安全冗余结构的计算机联锁设备。天成站、九苏木站、黍地沟站、燕庄站既有联锁设备利旧使用，结合站场变化修改联锁软件，并关闭了庄头窑站。一并解决了庄头窑、樊家、北黄土沟、十九沟站6502电气集中联锁设备超期使用、设备严重老化、电缆绝缘性能下降等安全问题[9]。

3.5 信号集中监测系统更新

樊家圐圙站、丹洲营站、北黄土沟站、十九沟站，按现行标准配套改造集中监测车站分机；天成站、九苏木站、黍地沟站、燕庄站按设备变化更新集中监测系统，新增ZPW-2000区间设备故障智能诊断系统，为下一步实现信号设备故障智能诊断打下了良好基础。

3.6 单线双方向自动闭塞小轨道区段断轨报警研究

大准铁路公司技术人员根据现场设备的实际运用情况自行设计研发出“单线双方向自动闭塞小轨道区段断轨报警电路”，在保证既有联锁电路安全运行的前提下实现了调谐区小轨断轨检查报警功能。该电路补充既有区间无绝缘轨道电路系统共同实现了大准正线全线断轨检查[10]。

4 主要创新点

4.1 首创重载铁路单线双向自动闭塞方式行车模式，突破单线运输能力瓶颈

本项目于国家能源集团范围内，首创重载铁路单线双向自动闭塞方式行车模式。相对于双线自动闭塞而言，不需要增建二线，工程投资远小于增建线路，见效快，适用于单线运输能力不足且急需通过提高运输能力以缓解运输压力的铁路。九苏木至燕庄段单线双向自动闭塞改造后，单线区段可提升运输能力1 050万吨/年，突破了单线区段电气化铁路运能的瓶颈，增加运输收入41 580万元/年，能够满足国家能源集团运输领域阶段性增量的需要[11]。

4.2 工程实施与运输组织模式创新，提升运输组织效能

若九苏木至燕庄段选择进行增二线建设，建设工期计划2年，工程倒边拨接3处，对既有运输将造成一定影响。此外，该工程项目征地达约2 600亩，其中永久用地约1 600亩，临时用地约1 000亩，在工程实施过程中将存在很多阻力，各种不确定因素影响施工改造。九苏木至燕庄段实施单线双向自闭改造工程的实际过程中，不存在征地等事宜，且工程建设周期较短（约4个月），对既有线铁路运输影响较小。

而采用大准铁路九苏木至燕庄段实施自闭改造后，实现了大准忒路点岱沟至燕庄这一主要运输区段全部按单线双方向自动闭塞行车的目标，改变了目前多种闭塞方式行车交叉实施的局面。结合运行图辅助软件计算，机车周转时间可压缩0.5小时以上，完成同样运量，大准铁路可节余机车2台，车辆105辆。对运输组织和运输安全均有重要意义。

4.3 统一闭塞方式，保障行车安全

九苏木-燕庄段自动闭塞改造完成后，统一了点岱沟至燕庄段闭塞方式，使大准正线区间实现全线自动闭塞方式行车，为下一步国家能源集团启用集团统建调度信息系统，优化调度集控人员，提升运输效率奠定了基础。并结合部分车站站内电码化设备改造，使大准正线实现全线机车信号行车，解决了部分单线区段司机暸望困难的隐患，提高了运行效率，改善了司机工作条件，为大准线的安全运营发挥了重要作用[12]。

4.4 单线双方向自动闭塞小轨道区段断轨报警，弥补行业空白

由于电路局限，大准铁路线九苏木—燕庄段单线双向自动闭塞联锁电路中缺乏调谐区小轨道电路检查条件。当小轨道区段发生断轨或故障时，联锁无法卡控，危及行车安全。大准铁路公司技术人员根据现场设备的实际运用情况自行设计研发出“单线双方向自动闭塞小轨道区段断轨报警电路”，在保证既有联锁电路安全运行的前提下实现了调谐区小轨断轨检查报警功能。本项目实现了大准正线全线断轨检查，为大准线铁路运输提供安全保障的同时，也为小轨道区段断轨的安全卡控提供了一种新的解决方案，弥补了技术空白[12]。

4.5 单线改造和复线建设相配套，避免重复投资

九苏木-燕庄段单线双向自动闭塞改造项目共投资7 199.6万元，在进行本项目的实施过程中，从整体设计、施工材料和设备安装上，统筹考虑了未来增二线改造的可能。使得占本项目约40%的投资费用的设备和材料，在将来进行九苏木-燕庄段增二线改造工程时可以利旧使用，相当于为九苏木-燕庄段增二线改造项目间接节省投资约2 879.84万元[13]。

4.5 区间信号布点要求

在不考虑邻线干扰的情况下，以司机手动扳闸转换机车信号开关最少为原则。布置区间信号机的主要工作就是逐一验算信号机间距离，满足以上各种情况下各闭塞分区长度的要求。计轴自动闭塞区段，上、下行信号机设置于同一位置的线路两侧，安装困难时或者为了方便维护，甚至可采用“背靠背”的方式设置在同侧。在区间分割点处，上、下行方向均设禁止停车标志牌，两标志牌之间31 m范围内禁止停车。禁停标志牌均放在正向运行线路的左侧[14]。

4.6 项目实施与设备更新高效结合，及时消除安全隐患

庄头窑、樊家、北黄土沟、十九沟站原有6502电气集中联锁车站及丹洲营站计算机联锁设备存在超期使用、设备严重老化、电缆绝缘性能下降等安全问题。按照传统设备更新方式计算，九苏木-燕庄段信号设备更新近两年共需投资约3 600万元。

本项目打破传统思维，将九苏木-燕庄段信号设备更新与九苏木-燕庄段单线双向自动闭塞改造有效结合，无须单独另外对6502电气集中联锁设备进行专项改造投资。项目实施完毕后，成功将原有6502电气集中联锁设备统一更新为二乘二取二硬件安全冗余结构计算机联锁设备，保证了信号设备能够符合技术标准，并在规定的寿命期内能够保持性能良好，质量稳定，安全可靠地进行应用，避免了因半自动和自动闭塞方式不通用造成的设备维护问题[15]。

5 结束语

单线双方向自动闭塞具有较好的经济效益和社会效益。一是能够解决由于目前单线铁路普遍采用的64D半自动技术不能检查区间断轨检查，单线双方向由于有轨道电路的存在可以很好的做到断轨检查；二是采用单线双方向自动闭塞技术可以在不用增建二线的前提下增加运量，大大缓解运量接近饱和大准铁路，经济效益显著；三是单项双方向自动闭塞目前在铁路上实施非常少，对我国后续单线铁路经济不足且运量较大的情况下提供参考，具有非常好的社会效益。