采用翻車機系統(tǒng)的鐵路卸車站規(guī)模及能力研究

付立斌

(中國鐵路設(shè)計集團有限公司 線路站場樞紐設(shè)計研究院，天津 300308)

0 引言

為加快改善環(huán)境空氣質(zhì)量，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，2018年6月27日印發(fā)的《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》(國發(fā)[2018]22號)提出積極調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)，發(fā)展綠色交通體系等一系列政策和舉措，沿海主要港口的煤炭集港改由鐵路或水路運輸；沿海主要港口的礦石(粉)、焦炭等大宗貨物原則上主要改由鐵路或水路運輸。鐵路貨運場站為鐵路貨物裝卸作業(yè)的主要場所，設(shè)施設(shè)備選型是場站內(nèi)物流環(huán)節(jié)順暢運作的載體和基礎(chǔ)[1]，目前國內(nèi)冶煉物資鐵路卸車站主要采用抓斗機、扒料機為主的機械進行卸車，該方式卸車效率差、卸車能力低下，而且不利于環(huán)保、對場地要求較大，大部分車站的場地堆存能力不足，限制了冶煉物資流轉(zhuǎn)數(shù)量。翻車機作為機械化程度高、卸車能力強、對環(huán)境污染小的卸車設(shè)備，具有運行可靠、操作人員較少及可實現(xiàn)完全機械化、自動化等特點，已成為卸車站目前主要采用的卸車作業(yè)工具。翻車機卸車系統(tǒng)是以翻車機為主要設(shè)備，輔助設(shè)備一般包括重車調(diào)車機、空車調(diào)車機、遷車臺、夾輪器及相關(guān)電控、除塵、通風、給排水設(shè)備等。目前，我國新建電廠、鋼廠和物流園區(qū)物料卸車站根據(jù)運量需求一般采用單車翻車機(以下簡稱“單翻機”)和雙車翻車機(以下簡稱“雙翻機”)，煤炭港口則選用卸車能力強的三車翻車機(以下簡稱“三翻機”)或四車翻車機(以下簡稱“四翻機”)[2]。

1 翻車機作業(yè)流程分析

翻車機工藝是用傾翻車廂的方法將所載貨物從車廂頂部一次卸出的快速卸車方式。翻車機卸車系統(tǒng)是以翻車機為主機，由重車撥車機、空車撥車機、摘鉤平臺、遷車臺(折返式布置)等輔助設(shè)備組成。列車用機車牽引進車站后，將重車頂推至重車撥車機作業(yè)范圍，再由翻車機進行卸車，卸完的空車由空車撥車機推入空車線[3]。日常作業(yè)過程中，因貨物列車在卸車站到發(fā)線進行諸多作業(yè)流程，占用時分較長，往往引起翻車機額定能力與實際作業(yè)情況偏差較大。參照翻車機設(shè)備廠技術(shù)參數(shù)以及現(xiàn)有翻車機卸車站運營調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，翻車機翻車效率及推算作業(yè)時間表如表1所示。貨物列車在站內(nèi)卸車作業(yè)內(nèi)容及作業(yè)時間表如表2所示。

表2 卸車作業(yè)內(nèi)容及作業(yè)時間表Tab.2 Unloading operation content and operation timetable

2 卸車站站型布置研究

綜合列車編組形式以及裝卸設(shè)備適用條件[4]，按照鐵路線路的不同布置形式，卸車站分為折返式、貫通式、環(huán)線式、混合式4種[5-7]。

2.1 折返式布置

采用折返式布置的卸車站，一般布置為1條重車線、1條空車線及1條走行線或2條重車線、2條空車線及1條走行線的形式，到發(fā)線端部布置翻車機。該種站型重車到達、到達技檢、卸車作業(yè)集中在重車線，空車線上承擔卸車作業(yè)、空車編組、清掃車底、出發(fā)列檢等作業(yè)，散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。以雙翻機為例，折返式卸車站示意圖如圖1所示，折返式卸車站5 000 t列車作業(yè)時分表如表3所示[8]。

圖1 折返式卸車站示意圖Fig.1 Turn-back unloading station

表3 折返式卸車站5 000噸列車作業(yè)時分表minTab.3 Operation timetable of five-thousand-ton train in turn-back unloading station

由表3可知，1列5 000噸列車在折返式卸車站的理想作業(yè)時間約為307 min，作業(yè)平行辦理實際需要時間約為259 min，每天除首列車按照307 min辦理作業(yè)，其余列車均按259 min考慮，天窗時間取180 min，空費系數(shù)取0.15，1 d可作業(yè)約4列貨車。

折返式卸車站優(yōu)缺點分析如表4所示，其主要應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)專用線以及物流園區(qū)設(shè)計。當冶煉物資運量所對應(yīng)折返式、貫通式布置形式翻車機規(guī)模數(shù)量一致時，優(yōu)先考慮折返式布置形式。

表4 折返式布置站型優(yōu)缺點分析Tab.4 Advantages and disadvantages of turn-back unloading station

2.2 貫通式布置

貫通式翻車機卸車站設(shè)置重車線(兼到發(fā)功能)、空車線，重車線與空車線縱列設(shè)置，設(shè)置機待線1條，臨修線1條。重車到達、到達技檢、出發(fā)技檢等作業(yè)集中在重車線(兼到發(fā)場)上進行，空車線承擔卸后空車集中及清掃車底作業(yè)，散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。以雙翻機為例，貫通式卸車站示意圖如圖2所示，貫通式卸車站5 000噸列車作業(yè)時分表如表5所示。

圖2 貫通式卸車站示意圖Fig.2 Through-type unloading station

表5 貫通式卸車站5 000噸列車作業(yè)時分表minTab.5 Operation timetable of five-thousand-ton train in through-type unloading station

由表5可知，1列5 000噸列車在貫通式卸車站的理想作業(yè)時間約為287 min，作業(yè)平行辦理實際需要時間約為150 min，每天除首列車按照287 min辦理作業(yè)，其余列車均按150 min考慮，天窗時間取180 min，空費系數(shù)取0.15，1 d可作業(yè)約7列貨車。

貫通式卸車站優(yōu)缺點分析如表6所示，其主要應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)專用線以及物流園區(qū)設(shè)計。當自然地形條件較好，采用折返式卸車站需額外增設(shè)翻車機設(shè)備及鐵路配線時，優(yōu)先考慮貫通式布置形式。

表6 貫通式布置站型優(yōu)缺點分析Tab.6 Advantages and disadvantages of through-type unloading station

2.3 環(huán)形式布置

環(huán)形式卸車站設(shè)置到達線、出發(fā)線和環(huán)形卸車線，出發(fā)線與到達線橫列設(shè)置。重車到達、到達技檢等作業(yè)集中在到達場進行，空車出發(fā)列檢及機車整備等作業(yè)集中在出發(fā)場進行，卸車環(huán)線上承擔卸車作業(yè)及清掃車底作業(yè)，散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。設(shè)計中可根據(jù)地形條件將翻車機設(shè)在環(huán)形卸車線中部或靠近重車到發(fā)線一側(cè)。以雙翻機為例，環(huán)線式卸車站示意圖如圖3所示，環(huán)形式卸車站5 000噸列車作業(yè)時分表如表7所示。

圖3 環(huán)線式卸車站示意圖Fig.3 Ring-type unloading station

表7 環(huán)形式卸車站5 000噸列車作業(yè)時分表minTab.7 Operation timetable of five-thousand-ton train in ring-type unloading station

由表7可知，1列5 000噸列車在環(huán)形式卸車站的理想作業(yè)時間約為247 min，作業(yè)平行辦理實際需要時間約為120 min，每天除首列車按照247 min辦理作業(yè)，其余列車均按120 min考慮，天窗時間取180 min，空費系數(shù)取0.15，1 d可作業(yè)約9列貨車。

環(huán)形式卸車站優(yōu)缺點分析如表8所示，其適用于卸車能力需求大，1萬噸及以上列車編組，有多條卸車環(huán)線設(shè)置的港口卸車站。

表8 環(huán)形式卸車站優(yōu)缺點分析Tab.8 Advantages and disadvantages of ring-type unloading station

2.4 混合式布置

混合式布置站型為其他布置類型的組合，混合式卸車站示意圖如圖4所示。混合式布置站型優(yōu)缺點分析如表9所示，其適用于多家企業(yè)專用線接軌于同一卸車站且辦理不同編組類型列車卸車作業(yè)的情況。

圖4 混合式卸車站示意圖Fig.4 Mixed-type unloading station

表9 混合式布置站型優(yōu)缺點分析Tab.9 Advantages and disadvantages of mixed-type unloading station

3 卸車站規(guī)模及設(shè)備作業(yè)能力匹配方案說明

結(jié)合卸車站站型布置及列車編組方式，根據(jù)上節(jié)對各站型作業(yè)流程及作業(yè)時分的分析，得出不同卸車站站型單臺翻車機作業(yè)能力參考表如表10所示。以此為基礎(chǔ)，對不同站型條件下鐵路線路、卸車設(shè)備組合形式做進一步分析。

表10 不同卸車站站型單臺翻車機作業(yè)能力參考表Tab.10 Reference table for operation capacity per dumper under different unloading station layouts

（1）折返式布置卸車站。折返式布置卸車站主要受翻車機作業(yè)方式影響，站型相對固定。根據(jù)翻車機設(shè)備數(shù)量匹配相應(yīng)數(shù)量重車線、空車線、機走線，折返式卸車站站場規(guī)模與作業(yè)能力匹配情況如表11所示。

表11 折返式卸車站站場規(guī)模與作業(yè)能力匹配情況 萬t/aTab.11 Reference table of matching between scale and operation capacity in turn-back unloading station

（2）貫通式布置卸車站。貫通式布置卸車站受制于翻車機房前后咽喉布置以及到發(fā)線的數(shù)量。卸車站設(shè)計時，不僅要滿足本務(wù)機車在到發(fā)線盡頭端轉(zhuǎn)線以及調(diào)機取送車作業(yè)要求，還應(yīng)保證前一整列空車轉(zhuǎn)線不影響后續(xù)列車的接車及翻車準備作業(yè)，以此保障翻車接續(xù)性。鑒于貫通式布置車站咽喉區(qū)設(shè)置較為靈活，結(jié)合作業(yè)流程，采用一臺翻車機配套2條重車線(具備到發(fā)功能)及1條空車線時，可充分發(fā)揮翻車設(shè)備卸車能力。該布置條件下按照5 000噸列車編組計算，每套單翻機、雙翻機年作業(yè)能力達600萬t、840萬t。

（3）環(huán)線式布置卸車站。環(huán)線式卸車站作業(yè)流程簡單，列車間接續(xù)性好。通過分析作業(yè)流程，當1臺翻車機配套2條到達線、1條環(huán)線、1條出發(fā)線時，可充分發(fā)揮翻車設(shè)備卸車能力，按照1萬噸列車編組，每套三翻機、四翻機年作業(yè)能力達1 750萬t、2 250萬t。

4 結(jié)束語

大力推動冶煉物資“公轉(zhuǎn)鐵”是調(diào)整運輸結(jié)構(gòu)的“牛鼻子”，重點圍繞鐵路卸車作業(yè)，系統(tǒng)研究卸車作業(yè)流程及車站站型布置，提出各種布置形式在卸車作業(yè)方面的優(yōu)勢、不足以及站型適用條件。通過梳理匯總卸車有關(guān)作業(yè)時分，找到提升卸車效率的方法，提出各種站型條件下鐵路線路與翻車機設(shè)備的合理組合形式。下一步具體卸車站設(shè)計時，可根據(jù)運量需求、列車編組形式、自然場地條件等因素確定最合理的車站規(guī)模及布置方案，最大限度地發(fā)揮卸車設(shè)備作業(yè)能力。研究成果可為新建鐵路卸車站工程建設(shè)提供技術(shù)支撐[9-10]。