胡家峁煤炭集運(yùn)站裝車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

高貴喜

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

瓦日鐵路線是一條新建煤炭運(yùn)輸通道，起點(diǎn)位于山西省興縣瓦塘鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于山東省日照市日照港。山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司擬在瓦日鐵路線留譽(yù)站接軌新建的汾西榮欣礦區(qū)鐵路專(zhuān)用線，并新建一座煤炭集運(yùn)站(胡家峁煤炭集運(yùn)站)，用于轉(zhuǎn)運(yùn)柳林及其周邊地區(qū)的煤炭。

胡家峁煤炭集運(yùn)站位于黃河中游黃土高原地帶，地勢(shì)總體上由東南向西北漸次降低，地貌屬于梁狀黃土高原低山丘陵地貌，地形起伏變化較大。該集運(yùn)站設(shè)計(jì)發(fā)運(yùn)能力為5.00 Mt/a，每天的發(fā)運(yùn)量約為1.50萬(wàn)t，要求裝車(chē)速度不小于3 000 t/h，單車(chē)裝車(chē)精度為±0.10%，整列裝車(chē)精度為±0.05%。

為此，根據(jù)裝車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)要求等條件，選擇適合該集運(yùn)站裝車(chē)要求的裝車(chē)系統(tǒng)，以滿足鐵路快速裝車(chē)的要求，提高裝車(chē)均勻程度，同時(shí)節(jié)省相關(guān)投資。

1 裝車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)鐵路裝車(chē)系統(tǒng)主要包括快速定量裝車(chē)系統(tǒng)、移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)、裝載機(jī)站臺(tái)裝車(chē)系統(tǒng)、跨線煤倉(cāng)漏斗裝車(chē)系統(tǒng)等[1]。裝載機(jī)站臺(tái)裝車(chē)系統(tǒng)、跨線煤倉(cāng)漏斗裝車(chē)系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)的裝車(chē)系統(tǒng)，機(jī)械化、自動(dòng)化程度均不高，且存在安全性低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、裝車(chē)精度差、裝車(chē)效率低、污染周邊環(huán)境等缺點(diǎn)，現(xiàn)階段正在逐步淘汰。快速定量裝車(chē)系統(tǒng)、移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)具有裝車(chē)速度快、裝車(chē)精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)[2]，在煤炭裝車(chē)中得到廣泛應(yīng)用。但這兩類(lèi)裝車(chē)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理等不同，適用條件也存在差異[3-5]。

在裝車(chē)系統(tǒng)選擇中，選擇哪種裝車(chē)方式主要取決于項(xiàng)目所在地的地形條件[5]。如果項(xiàng)目所在地是港口、碼頭或其他地勢(shì)平坦的地區(qū)，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)線或縱列式鐵路裝車(chē)線布置，宜選用快速定量裝車(chē)系統(tǒng)；如果項(xiàng)目所在地的地形條件復(fù)雜，且可征用的土地范圍很小，同時(shí)需要布置直線鐵路裝車(chē)線，宜選用移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)。此外，還需要考慮設(shè)計(jì)要求和資金投入等條件。

2 裝車(chē)系統(tǒng)

2.1 快速定量裝車(chē)系統(tǒng)

2.1.1 結(jié)構(gòu)組成

快速定量裝車(chē)系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代從國(guó)外引進(jìn)并迅速發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代化裝車(chē)系統(tǒng)，主要由儲(chǔ)煤場(chǎng)和輸煤系統(tǒng)、立式全封閉鋼結(jié)構(gòu)塔架、緩沖倉(cāng)和定量倉(cāng)、稱(chēng)重和砝碼校正裝置、裝車(chē)溜槽、控制系統(tǒng)(包括液壓控制系統(tǒng)、自動(dòng)采樣系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、PLC監(jiān)控系統(tǒng)等)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 快速定量裝車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2 工作原理

快速定量裝車(chē)系統(tǒng)的裝車(chē)位置固定，位于鐵路裝車(chē)線的中部。裝車(chē)前，操作員通過(guò)調(diào)度室確定待裝列車(chē)的車(chē)廂種類(lèi)、物料類(lèi)型、裝載容量等參數(shù)；裝車(chē)時(shí)，貨運(yùn)列車(chē)在機(jī)車(chē)慢速牽引下勻速通過(guò)裝車(chē)站，儲(chǔ)煤場(chǎng)物料通過(guò)給煤機(jī)和帶式輸送機(jī)進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)塔架的緩沖倉(cāng)，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)物料到達(dá)設(shè)定料位時(shí)，液壓平板閘門(mén)開(kāi)啟，物料落入定量倉(cāng)；稱(chēng)重傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量物料質(zhì)量，當(dāng)物料質(zhì)量到達(dá)設(shè)定質(zhì)量時(shí)，緩沖倉(cāng)的液壓平板閘門(mén)關(guān)閉；定量倉(cāng)的卸料平板閘門(mén)開(kāi)啟，物料通過(guò)裝車(chē)溜槽進(jìn)入車(chē)廂，此時(shí)一次裝車(chē)過(guò)程完成。依次循環(huán)，直至裝完所有車(chē)廂。

2.2 移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成

移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)是近年來(lái)我國(guó)自主研發(fā)并迅速發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代化裝車(chē)系統(tǒng)，主要由儲(chǔ)煤場(chǎng)輸煤系統(tǒng)和移動(dòng)裝車(chē)機(jī)組成。移動(dòng)裝車(chē)機(jī)主要由主體門(mén)架、行走機(jī)構(gòu)、伸縮臂架、伸縮臂架帶式輸送機(jī)(裝有皮帶秤)、分岔漏斗、司機(jī)室、尾車(chē)和輔助裝置等組成，移動(dòng)裝車(chē)機(jī)布置在堆場(chǎng)旁邊的裝車(chē)軌道上，并位于地面帶式輸送機(jī)上方，與懸臂式堆料機(jī)類(lèi)似。移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 工作原理

移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)依托火車(chē)車(chē)廂固定，通過(guò)裝車(chē)機(jī)勻速移動(dòng)來(lái)裝車(chē)。裝車(chē)前，操作員通過(guò)調(diào)度室確定待裝列車(chē)的車(chē)廂種類(lèi)、物料類(lèi)型、裝載容量等參數(shù)。在列車(chē)停靠到位后，開(kāi)始裝車(chē)作業(yè)。裝車(chē)時(shí)伸縮臂架伸出，分岔漏斗自動(dòng)定位到車(chē)廂上方，伸縮臂架帶式輸送機(jī)、地面帶式輸送機(jī)啟動(dòng)；物料通過(guò)地面帶式輸送機(jī)、伸縮臂架帶式輸送機(jī)、分岔漏斗依次進(jìn)入車(chē)廂。在該車(chē)廂裝滿后，裝車(chē)機(jī)沿裝車(chē)線平行于列車(chē)行走，在檢測(cè)到車(chē)廂跨接后，分岔漏斗內(nèi)的液壓簸斗自動(dòng)切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跨車(chē)廂裝車(chē)作業(yè)。依次循環(huán)，直至裝完所有車(chē)廂。

3 設(shè)計(jì)方案優(yōu)選

根據(jù)裝車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出兩種方案——快速定量裝車(chē)系統(tǒng)方案(A方案)和移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)方案(B方案)，從技術(shù)特點(diǎn)、主要投資、地面布置三個(gè)方面對(duì)這兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

A方案和B方案的技術(shù)特點(diǎn)見(jiàn)表1。由表1可知：兩種方案各具特點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)均可滿足要求，均能作為該集運(yùn)站的設(shè)計(jì)方案。

表1 兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)

3.2 主要投資

A方案和B方案的主要投資見(jiàn)表2。由表2可知：B方案的橋涵、隧道工程建設(shè)量相對(duì)較少，總投資也少。因此，該集運(yùn)站宜選用B方案。

表2 兩種方案的主要投資

3.3 地面布置

(1)A方案。采用快速定量裝車(chē)系統(tǒng)裝車(chē)時(shí)，需要在鐵路站臺(tái)尾部鋪設(shè)裝車(chē)環(huán)線，環(huán)線半徑為300 m。由于將來(lái)聯(lián)盛專(zhuān)用線也要接入該線路，必須考慮裝車(chē)作業(yè)對(duì)鐵路站臺(tái)接發(fā)車(chē)作業(yè)的影響，故需要在前期設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加1條到發(fā)線，最終擁有3條到發(fā)線，其中2條兼具貨物線功能的規(guī)模。快速定量裝車(chē)系統(tǒng)布置在鐵路站臺(tái)尾部和環(huán)線結(jié)合處，裝車(chē)時(shí)車(chē)廂依次通過(guò)裝車(chē)站，逐一完成裝車(chē)作業(yè)。

(2)B方案。采用移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)裝車(chē)時(shí)，裝車(chē)線按直線布置，且采用平坡設(shè)計(jì)；同時(shí)布置2條正線兼到發(fā)線，4條裝車(chē)線，裝車(chē)線的有效裝卸長(zhǎng)度為900 m，且車(chē)站尾部需要預(yù)留增建條件。集運(yùn)站的萬(wàn)噸整列到站后，停靠在其中一條正線上，本務(wù)機(jī)車(chē)摘鉤后，通過(guò)另一條正線離開(kāi)或等待；調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)通過(guò)鐵路站臺(tái)線的平坡段調(diào)車(chē)，并將萬(wàn)噸整列分解成5 000 t的兩列，再送至裝車(chē)線裝車(chē)；裝車(chē)作業(yè)完成后，調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)將兩者組合成萬(wàn)噸整列，停靠在其中一條正線上的本務(wù)機(jī)車(chē)將其取走。當(dāng)列車(chē)不均衡到達(dá)時(shí)，可將新到列車(chē)分解到另外兩條裝車(chē)線裝車(chē)。

從地面布置情況和項(xiàng)目所在地的地形條件分析，該集運(yùn)站宜選用B方案。

3.4 設(shè)計(jì)方案的確定

從技術(shù)特點(diǎn)、主要投資和地面布置三個(gè)方面的分析可以看出，B方案更合適。此外，采用移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)裝車(chē)時(shí)列車(chē)靜止，裝車(chē)機(jī)可以移動(dòng)裝車(chē)，易于控制物料的均勻程度，不易產(chǎn)生超載、偏載現(xiàn)象，還可通過(guò)增加裝車(chē)機(jī)的數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)裝車(chē)效率低的缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

快速定量裝車(chē)系統(tǒng)和移動(dòng)式裝車(chē)系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、快速、定量自動(dòng)裝車(chē)，且具有自動(dòng)化程度高、計(jì)量精度高、安全性能高、滿足環(huán)保要求等特點(diǎn)。但兩者也有區(qū)別，主要體現(xiàn)在裝車(chē)方式和鐵路線長(zhǎng)度方面，兩者要求的鐵路線長(zhǎng)度不同，對(duì)項(xiàng)目所在地的地形條件要求也不同。因此，在新項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分了解這兩種裝車(chē)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并結(jié)合項(xiàng)目所在地的地形條件，合理選擇技術(shù)方案。