煤炭重載鐵路集疏運站基本圖型分析

汪海龍，饒 武

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司 土木建筑設計研究一院，四川 成都 610031 ）

煤炭重載鐵路集疏運站基本圖型分析

汪海龍，饒 武

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司 土木建筑設計研究一院，四川 成都 610031 ）

集運站和疏運站設計對重載鐵路的運輸能力具有重要影響。分析不同的裝車方式和卸車方式與不同型式的集運站和疏運站布置形式的適應性，對于集運站，主要研究傳統裝載機裝車和現代化定量裝車系統2種裝車方案及縱列式和環行式2種布置型式，提出裝車線是整個裝車系統的瓶頸，裝車線的能力決定整個集運站的能力；對于疏運站，主要研究翻車機方案和底開門卸煤坑卸車方案及折返式、環形式2種布置型式，提出采用底開門卸煤坑卸煤效率高于翻車機卸煤，其中卸煤坑方案環形式疏運站卸煤方式用時最短，作業流程最順暢。同時提出在重載鐵路車站設計中，還需要考慮集、疏運站能力的匹配，道岔及鋼軌的選擇，以及線間距和限界的要求等因素。

重載鐵路；集運站；疏運站；翻車機；卸煤坑；快速定量裝車系統

重載鐵路運輸在世界范圍內發展迅速，已被國際公認為鐵路貨運發展的方向之一，成為多數鐵路大國貨物運輸現代化的重要標志。我國目前建成投入運營及在建的重載鐵路大多以煤運為主，運輸貨物品種單一，多數列車從裝運地直達卸車地。雖然重載鐵路屬于普通鐵路范疇，但是與傳統的客貨混運鐵路相比，具有軸重大、列車長、直通列車多、旅客列車少等特點[1]，因而在車站設計上，其側重點與普通客貨混運鐵路及客運專線有較大不同。重載鐵路的車站類型包括集運站、疏運站、中間組合站及普通的會讓站，其中組合站、會讓站設計相對簡單，而作為重載鐵路的兩個端點，集運站和疏運站設計比較復雜，集疏運站站型及規模的合理選擇對整個重載鐵路系統的能力起到關鍵作用。

1 集運站基本圖形分析

集運站為裝車站，在集運站設計時，首先應根據預測運量確定適當的裝車方式，然后根據相關的礦區規劃、地形地質條件等因素選擇合理的站型及規模。而裝車方式是影響集運站設計的主要因素，目前廣泛采用的裝車方式有傳統裝載機裝車和現代化定量裝車系統 2 種。

1.1 傳統裝載機裝車方式

傳統裝載機裝車方式通常設貫通式貨物線并配套站臺堆場，每條貫通式貨物線年裝車量在 100～200萬 t。該類裝車系統具有工程簡單、易于實施、投資少、見效快的優點，但同時也有效率低、能耗高、環境污染嚴重等缺點，故其主要適用于運量較小的集運站。傳統裝載機裝車布置示意圖如圖 1 所示。

圖 1 傳統裝載機裝車布置示意圖

1.2 現代化定量裝載系統

定量裝車系統適用于運量較大的集運站，裝車速度 5 000～8 000 t/h， 5 000 t 列車平均裝車時間不超過 90 min，10 000 t 列車平均裝車時間不超過 120 min[2]。根據礦區規劃、地形條件、作業性質、裝車工藝等因素，集運站有橫列式、縱列式、環形式及混合式等多種布置型式可供選擇。橫列式和混合式作業由于均存在車列轉線作業[3]，效率較低，一般只在既有鐵路改造中采用，新建集運站設計通常采用縱列式和環形式。

（1）縱列式。縱列式集運站一般設置于直線地段，條件困難時可設于曲線地段。目前煤炭運輸通常采用整列裝車，裝車線有效長度應滿足整列車長加定量裝車系統和軌道衡長度，按萬噸列車設計時整個集運站長度接近 4 km。由于列車裝車過程中需多次摘掛機車進行轉線作業，為防止溜車事故發生，縱列式集運站到發場及裝車線需按平坡設計，因而設計中應認真研究集運站設計高程，盡量避免整個集運站設于挖方地段，以免造成集運站排水不暢形成安全隱患。車站定量裝車系統及軌道衡設于裝車線始端，裝車時空車需壓岔作業，占用到發線。縱列式集運站布置示意圖如圖 2 所示。

圖 2 縱列式集運站布置示意圖

（2）環形式。環形式集運站由到發場、空車線、重車線及裝車系統組成。設計環形式集運站時，從節能角度考慮，應將空車線盡量設置于曲線地段，重車線盡量設置于直線地段。如條件允許，重/空車線有效長應加長至 1 700 m/1 050 m，以滿足整列車停放需要，避免裝車時壓岔作業占用到發線，減少到發線占用時間，提升集運站作業能力。環形式集運站一般通過本務機車牽引裝車，作業過程中不摘掛機車，故環形線設計時可設置于坡道上，一般按坡度不大于 1‰ 設計。環形式集運站布置示意圖如圖 3 所示。

對于地形條件受限，設到發場和環形裝車線工程巨大或其他原因無法設置時，可以不設到發場，重/

圖 3 環形式集運站布置示意圖

空車線兼作到發線使用，回空列車可直接接入裝車線，裝車完成并經列檢后直接發車。該方案與設到發場方案相比，對不均衡到發情況的適應能力較差，不均衡到發嚴重或裝卸能力較大時可適當增加重/空車線數量。簡化環形集運站布置示意圖如圖 4 所示。

圖 4 簡化環形集運站布置示意圖

（3）縱列式與環形式集運站作業時分對比。為方便比較，縱列式集運站與環形式集運站作業時分對比表如表 1 所示。

表 1 縱列式集運站與環形式集運站作業時分對比表

由表 1 可以看出，1 列萬噸列車從到達至出發，在縱列式和環形式集運站分別需要 298 min和273 min，其中裝車線占用時間分別為 175 min 和 150 min，分別占總時間的 59% 和 55%。裝車線是整個裝車系統的瓶頸所在，裝車線的能力決定整個集運站的能力。集運站裝車線能力計算公式為

N = (1 440－t扣)×(1－k)/ Σ t

式中：N 為 1 晝夜集運站裝車線能力，列；t扣為固定扣除時間，包含天窗時間、定量裝車系統檢修維護時間及操作人員交接班等時間，min；k 為空費系數，一般取 0.1～0.2；t 為作業時間。天窗時間按 120 min、交接班時間按 30～60 min、吃飯時間按 40～60 min 取值，經計算，縱列式裝車線每天能力為 5～6 列，環形式裝車線每天能力為 6～7 列。

2 疏運站基本圖形分析

我國鐵路散堆裝貨物常用的卸車設備主要有螺旋卸車機、鏈斗卸車機、卸煤地溝和翻車機等，其中螺旋卸車機、鏈斗卸車機的卸車能力較低，而且作業時會造成大量的粉塵飛揚，對周圍環境造成嚴重污染，難以滿足環保要求[4]。因此，通過重點研究疏運站翻車機方案和底開門卸煤坑方案，主要分析折返式、環形式 2 種鐵路疏運站布置形式及其與不同卸車方式的適應性。

2.1 翻車機卸車

翻車機是一種專用卸車機械，有轉子式和側傾式2 種形式，翻卸敞車效率最高。翻車機分為單翻、雙翻、三翻和四翻翻車機，其中單翻翻車機卸車能力較小，三翻和四翻翻車機通用性較差，主要設備還需進口或成套進口，因此國內目前多采用雙翻翻車機[5]。翻車機方案鐵路疏運站布置形式主要有折返式和環行式 2 種。

（1）折返式。翻車機方案的折返式疏運站一組線束中一般布置 2 條重車線及 2 條空車線中間夾 1 條機車走行線的布置型式，其作業流程為：重車到達后摘機車，然后通過調車機車或本務機車將重車頂推至翻車機，翻車機完成卸車后，由遷車平臺移入空車線。翻車機方案折返式疏運站布置示意圖如圖 5 所示。

圖 5 翻車機方案折返式疏運站布置示意圖

（2）環形式。環行式疏運站盡端設置環形線路，其上設置翻車機，作業流程為：重車到達后，由本務機車牽引重車進入翻車機，機車通過撥車機進入環形，整列車卸空后通過機車牽引至發車場。由于進行流水作業，因而不需要其他配線。翻車機方案環形式疏運站布置示意圖如圖 6 所示。

圖 6 翻車機方案環形式疏運站布置示意圖

與折返式相比，在環形式(貫通式)疏運站，翻車機翻車過程中無需將車列摘成單節車輛通過遷車平臺遷移，節省了摘鉤及空車集結時間，大大提升了作業效率。折返式疏運站受進站端咽喉限制，到發線數量有限，卸車能力相對較小；但折返式疏運站站坪長度要求短，工程投資較省，適用于中小型疏運站。環形式方案到達場與出發場可以分設，咽喉干擾較小，列車進路順暢，作業流程簡單，能力不足時可以設置雙環同時作業，但工程投資較大，適用于卸車能力需求大的疏運站。

2.2 底開門卸煤(礦)坑

底開門卸煤坑卸車方式適用于專用的底開門敞車，由機車將重車牽至卸煤坑的位置，打開底門，煤炭由重力作用落入卸煤坑內。影響卸車能力的主要因素為卸煤坑的長度，長度越長，一次卸車數越多，效率越高，常見的卸煤坑長度一般采用列車長度的 1/3或者 1/2。底開門卸煤坑方案鐵路疏運站的布置形式也主要有折返式和環形式 2 種。

（1）折返式。卸煤坑方案折返式疏運站布置示意圖如圖 7 所示，機車將重車從到發場牽引至卸車線進行卸車，然后機車通過機車走行線折返，將空車回牽至出發線。

圖 7 卸煤坑方案折返式疏運站布置示意圖

由于卸車線需滿足整列車作業條件，因而折返式布置的整個疏運站站坪較長，而且卸煤坑必須位于直線地段，同時在卸煤過程中需要摘掛機車，對車站咽喉干擾較大；另外，為防止溜車事故，整個車站需要設置在平坡地段，對整個疏運站線形、地形等要求較高。這種布置的優點是占地面積較小，工程投資較省，一般應用于中小型疏運站，尤其是 5 000 t 編組的企業疏運站中。

對于小型疏運站，可進一步簡化折返式布置形式，將卸煤坑設置于到發線上，但到發線的有效長需要滿足 2 列車長度減去卸煤坑長度。該方案省去一端咽喉長度，站坪相對較短，投資更省，但能力也相應較小。卸煤坑設于到發線的折返式疏運站布置示意圖如圖 8 所示。

圖 8 卸煤坑設于到發線的折返式疏運站布置示意圖

（2）環形式。與設置于到發線上的卸車線相比，環形式疏運站由于到達場與發送場獨立，同時卸煤過程中可直接利用本務機牽引，無需摘掛機車，大大提高了卸煤能力。由于卸煤過程中無需摘掛機車，環形式布置疏運站可以設置于 1‰ 的坡道上，但其占地面積大，工程造價高。卸煤坑設于環形線的環形式疏運站布置示意圖如圖 9 所示。

圖 9 卸煤坑設于環形線的環形式疏運站布置示意圖

在實際設計過程中，卸煤坑的位置除滿足鐵路作業要求外，尚需綜合考慮碼頭或廠區配套運輸的便捷和合理性，做到整體規劃最優。

2.3 方案比較

（1）疏運站作業時分。翻車機方案以 C80車型100 輛編組萬噸列車為例，翻車機采用雙翻；底開門卸煤坑方案以 KM70車型 105 輛編組為例，卸煤坑按照 1/3 列長卸車，進行各方案疏運站作業時分對比。各方案疏運站作業時分對比表如表 2 所示。

表 2 各方案疏運站作業時分對比表 min

由上表可以看出，采用底開門卸煤坑卸煤效率要高于翻車機卸煤，其中卸煤坑方案環形式疏運站卸煤方式用時最短，作業流程最順暢。在實際設計過程中，可以根據卸車能力的需要選擇具體的卸車方式，結合具體的地形條件、港口或廠區規劃選擇具體的布置形式。

（2）不同卸煤方式比較。翻車機與底開門卸煤坑卸煤方式優缺點分析如表 3 所示。

表 3 翻車機與底開門卸煤坑卸煤方式優缺點分析

3 重載鐵路車站設計中需要考慮的其他因素

3.1 集疏運站能力匹配

目前制約重載鐵路運輸能力的主要因素不是區間通過能力，而是集運站裝車能力與疏運站卸車能力的匹配問題[6]。由于各裝車點的空車與卸車點的重車需求在時空上具有不均衡性，如果作業車無法按時到達將影響裝、卸車點的正常作業，不僅浪費車站裝卸能力，還將影響列車出發時間，干擾行車秩序；如果作業車集中到達，則車站無法及時進行作業，增加車輛在站停留時間，降低車輛周轉率。因此，在重載鐵路車站設計，尤其是在集運站、疏運站設計時，應統籌考慮裝車能力與卸車能力的匹配問題。

3.2 道岔及鋼軌

道岔是影響列車運行的薄弱環節。由于道岔存在垂向、橫向上的幾何不平順，列車通過時會產生附加動力作用，影響行車速度。另外，9 號、12 號、18 號等道岔連接曲線半徑不一樣，致使列車側向通過道岔所占用的時間也不相同，萬噸列車通過 9 號、12 號、18 號道岔咽喉區的起停附加時分分別為 7.85 min、4.35 min、3.1 min[7-8]，9 號道岔對車站能力的影響較大；同時由于 9 號道岔連接曲線半徑小，而重載運輸車輛軸重大，對道岔的磨損較為嚴重，已不適合重載運輸。在重載鐵路車站設計中，用于側向接發2 萬 t列車的道岔不應小于 18 號，接發萬噸列車的道岔宜采用 18 號，接發萬噸以下列車的道岔可采用 12號，車站兩端咽喉正線間用于列車反向行車的渡線道岔可采用 12 號；到發線中部用于機車走行的渡線道岔不宜小于 12 號，其他線路的道岔不應小于 9 號。同時到發線鋼軌應采用 60 kg/m 型，以減輕鋼軌磨損，減小養護工作。

3.3 線間距及限界

在重載鐵路站場設計中，線間距除滿足鐵路基本限界要求外，還需要滿足各種裝卸設備的要求。如 1個筒倉分別給 2 條線裝車時要求 5.5 m 線間距，單獨給 1 條線授煤時則要求 9 m 線間距。采用翻車機卸煤方案時，選擇雙翻與單翻翻車機的重/空車線間距也各不相同，設計時應結合車站布置形式及配套設備的技術要求和場區規劃合理確定線間距及限界。

4 結束語

重載鐵路雖然屬于普通鐵路范疇，但重載車站與傳統意義上的客貨混運鐵路車站有較大不同。集疏運站作為重載鐵路系統的核心單元，其車站功能是否齊備、各種股道規模是否匹配，直接影響集疏運站的作業效率及工程投資，具體設計中應根據運量需求、場地條件，結合工礦企業自身裝卸產品的特點及鐵路運輸組織模式，在滿足功能需要的前提下，分別對傳統裝卸車模式、縱列式、環形式及不同的裝卸設備進行技術經濟綜合比選，確定最合理的車站規模及布置方案，保證最大限度地發揮重載鐵路貨物運輸的最大運能。

[1]丁亮.對煤炭重載鐵路車站設計的分析[J].鐵道經濟研究，2013(1)：6-11.

[2]陳紅軍.采用快速定量裝車系統的鐵路貨物線裝車能力研究[J].鐵道建筑技術，2014(1)：49-52.

[3]中華人民共和國鐵道部.GB50091—2006鐵路車站及樞紐設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[4]王春雷.采用翻車機卸車的重載鐵路卸車站設計探討[J].鐵道貨運，2013，31(8)：20-25.

[5]羅毅.鐵路煤炭卸車站站型布置研究[J].高速鐵路技術，2013(6)：29-32.

[6]葉峻青.重載鐵路集疏運系統協同相關問題研究[D].長沙：中南大學，2012.

[7]滕宇蛟.基于重載鐵路的技術站站場布置與咽喉區道岔選型研究[D].北京：北京交通大學，2011.

[8]崔永明.重載鐵路車站設計有關問題的探討[J].鐵道標準設計，2010(11)：30-32.

責任編輯：劉 新

中鐵特貨公司“百日攻堅”促增運上量

2015 年 10 月 12 日，第 2 屆中國—俄羅斯博覽會暨第 26 屆哈爾濱國際經濟貿易洽談會盛裝開幕。哈爾濱鐵路局展位以 “東北貨物快運”為代表的客貨運產品，吸引了眾多客戶，受到了廣泛關注。

本屆中俄博覽會由商務部、黑龍江省政府和俄羅斯聯邦經濟發展部、俄羅斯聯邦工業和貿易部共同主辦，共有 103 個國家和地區的 1 279 家客商參展。

哈爾濱鐵路局在本次博覽會上全面宣傳推廣鐵路產品，涵蓋客運、貨運、站車廣告、旅游、物流、中鐵快運 6 個方面。該局展位上 “發貨請到95306 購票請到 12306”的標語展示了鐵路便民利民形象，現場代售車票、快運業務辦理和 12306 客服咨詢等服務展示了鐵路熱情周到的服務形象。其中，“東北貨物快運”是該鐵路局轉變經營發展方式、加快走向市場的貨運新產品，成為物流運輸展區的亮點。

在博覽會現場，哈爾濱鐵路局工作人員以發放宣傳冊和現場講解等方式，全面介紹 “東北貨物快運”運價對比、貨品發送種類、運費下浮政策、到達時限等內容。鐵路豐富的客貨運產品、個性化的物流解決方案受到前來參觀和咨詢的客商好評。

（摘自《人民鐵道》報）

1004-2024(2015)10-0017-06

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10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.05

2015-09-15