港口散貨裝車工藝優化

阮勇濤

連云港港口股份有限公司

1 引言

近年來，連云港港口股份有限公司(以下簡稱公司)的鋁礬土、煤炭、有色礦等散貨增長較快，現有的流動機械，特別是水平運輸機械出現運力緊張局面。另外，隨著環保要求及檢查標準逐漸提高，碼頭消耗大量的人力物力進行清掃維護作業環境，成本壓力加大[1]。為了解決分公司機械運力緊張和環保壓力的問題，必須對散貨裝火車的工藝進行優化。

2 裝車現狀現狀分析

現散貨裝車工藝主要為：裝載機-自卸車-計量裝載機-平車機，配作業工人8～10名，清掃車1臺。這種工藝主要存在以下不足：

(1)污染較重。計量裝載機裝車作業面大，貨種切換頻繁，作業面清掃困難，易產生貨物交叉污染及二次揚塵；同時，備料過程中貨物難免拋灑，對環境造成污染。

(2)成本較高。現計量裝載機裝車工藝，需備貨、作業面清掃等環節，占用機械、勞力資源大，每個作業環節都要消耗大量的人力成本。

(3)貨損較大。由于自卸車后蓋嚴密性不穩定，時常發生灑漏;同時作業環節多，作業面粘帶，增大貨損，特別是貴重貨物，貨主利益受到一定影響。

(4)安全風險高。裝車備料過程中，道邊計量裝載機和自卸車需要同時作業，大型機械集中交叉作業存在安全風險；由于計量裝載機作業半徑大，根據道邊條件，需要經常移動火車，這過程中也存在安全風險[2]。

3 工藝優化探索

根據前期的調研掌握的情況，應用高位側面自動卸料車(以下簡稱高位車)工藝方式，對現有散貨裝車工藝進行優化提升，以期在環保、成本、效率方面有所突破。

3.1 高位車工藝特點

ST3001型高位車，具有自帶計量、雙環自動調平、智能防傾翻保護、故障自動化檢測和數據實時顯示、遠程無線控制等核心技術(見圖1)。高位車裝車工藝流程為：計量裝載機(1臺)→高位車(4臺)→平車機(1臺)，配作業工人4～5名。該高位車理論載荷30 t，實際載荷15～20 t，由于貨物比重輕，鋁礬土作業料斗滿載也只有25 t左右。火車60 t車型需要裝3車次，耗時30 min左右，70 t車型需要裝4車次，耗時40 min左右。而傳統裝載機同貨種斗容滿載只有5～6 t，裝滿1節火車需要來回10余車次。

圖1 高位車裝車作業圖

3.2 貨種適應性測試

目前分公司散貨裝火車主要貨種為鋁礬土、鐵礦砂、煤炭、有色礦等。測試以鋁礬土為主，除了料斗較小外，其他性能基本適合。鐵礦砂比重較大，現料斗大小也適合，其他性能良好。有色礦測試了鋅精礦、鉛精礦，均有粘斗現象，防粘性能方面需要進一步改良。按照測試實際及物料特征來看，鉻礦及錳礦也適合高位車工藝，只是有色礦大部分現已按照散改集模式走集裝箱發運，實際直接裝敞口車的量不大。從測試情況來看，高位車工藝適合公司現有大部分散貨裝車貨種，后期經過機型的技術不斷改進后，高位車工藝有望進一步適用其他有色礦貨種。

3.3 場地適應性情況

高位車的型寬只有3.23 m，遠低于600型裝載機17.5 m的作業半徑，適合場地狹窄的區域裝車作業。且在場地凹凸不平工況下，由于環保要求，不允許裝載機裝車，利用高位車裝車符合環保要求，加上該車配有自平衡系統，裝車效果較好。

3.4 工藝配機測算

經過試裝情況初步測算，1條作業線配機3～4臺高位車能滿足連續作業要求，1條線每小時能裝6節火車，3條線3 h能裝車54節火車，略高于現在計量裝載機工藝的效率。后期高位車工藝經過不斷完善后，還可逐步減少派工線數。

4 經濟效益分析

以我公司H16、17道整體改造成高位車工藝為例，分析了該工藝與傳統裝載機工藝的經濟性，暫不考慮高位車工藝運行在維修保養、貨損貨差方面的優勢，只對比兩種工藝改造主要投入成本方面的差異。具體工藝優化經濟性對比見表1。

從表1可以看出，高位車工藝較傳統裝載機工藝投入成本低135萬元。經過進一步測算，日常運行成本優勢也很明顯。由于高位車工藝省去了道邊計量裝載機，實際散貨裝車成本平均能節省0.5元/t，1節火車按照60 t計算，每節火車能節省成本3元。H16、17道日均裝車按照150節計算，1年按照360天作業時間，1年就能節省直接成本162萬元。加上投入成本節省135萬元，采用高位車工藝裝車1年可節省成本297萬元。

表1 工藝經濟性對比

5 工藝優點分析

經過一段時間的測試，高位車工藝主要有以下優點：

(1)環保效果明顯。由于該工藝不需要道邊備貨，采取貨物不落地方式直接裝車，道邊環境得到根本性地保障，作業現場干凈整潔。傳統裝載機工藝現場散落貨物較多，清掃難度大。

(2)成本優勢大。該工藝實現了水平運輸與裝車作業的工序融合，3條線節省3臺計量裝載機，機械隊能減少9名裝載機司機；在維修成本和油耗成本方面，高位車維修配件和油耗都是按照汽車標準維護，其實際維護運行成本和油耗明顯低于計量裝載機；節省了大量的清掃工人和清掃車成本，工班可減少清掃工5名。

(3)有效減少貨損。高位車工藝貨物在道邊不需要落地，減少了一次損耗，同時高位車的料斗沒有邊門，整體嚴密無縫，運輸沿途能做到無灑漏。

(4)降低安全風險。高位車工藝由于省去備貨和推車等中間環節，從根本上避免了現場大型機械集中交叉作業，避免了火車在專用線上放氣松剎后的移動，大大降低了安全風險。

6 改良提升建議

根據公司現場條件，通過測試分析，制定了高位車二代車型及相關工藝改良提升措施。

6.1 改進高位車重心高度

現場發現在道路情況較差時，司機感覺車體擺動明顯，且起升時車架和駕駛室同時起升，駕駛員感覺不安全。針對此問題提出改進建議：改進舉升方式，采取料斗與車架及駕駛室分離的模式，只舉升料斗，可降低液壓承重，同時降低整車重心高度，提高車體的平穩性。

6.2 料斗容積、結構和防粘性改進

在鋁礬土裝貨時，由于貨物比重較輕，為1.4 t/m3左右，現料斗滿載只有20 t左右，裝火車需要3～4車次。如果增加斗容，重點考慮鋁礬土和煤炭比重，使載重能達到35 t以上，裝火車各類車型只需要2車次，能顯著提高作業效率。

目前裝車倒料時貨物容易偏向火車廂一側，不利于平車作業，一定程度影響安全。需要加長倒料嘴，優化側翻角度，使貨物落于車廂橫向1/3～1/2處。

高位車工藝適合公司大部分散貨種，但是在鋅精礦、鉛精礦等有色礦測試中存在粘斗現象，但粘斗貨物量不是太大。建議改進料斗內壁材料，優化料斗倒貨角度和力度，探索采用電動振錘等技術，使之避免粘斗，適應更多的貨種。

6.3 完善輔助配套設施

目前裝1節火車需要30～40 min，遠遠低于預期目標。經現場觀察，實際1個動作周期(起升-倒貨-回斗-落腿)耗時在3 min以內，符合預期值。測試中大部分時間消耗在對準車位、等待來貨等輔助環節，約占總耗時的70%。建議采取在H16、17道邊施劃標線、車體加裝360°倒車影像及支腿反光標識等輔助措施，改善司機識別的技術條件，后期通過提高熟練程度、加強銜接等措施可進一步提高裝車效率。

7 結語

應用高位車的散貨裝火車工藝優勢突出，在保障作業效率的同時，減少揚塵、節能減排、有利環保，具有可觀的經濟效益和社會效益，值得在散貨裝火車作業中推廣使用。