袁 婧

鋪軌基地平面設(shè)計(jì)原理與能力計(jì)算初探

袁 婧

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,西安 710043)

隨著鐵路建設(shè)管理精細(xì)化的需要,對(duì)鋪軌基地設(shè)計(jì)要求不斷提高,系統(tǒng)性地闡述鋪軌基地平面設(shè)計(jì),在對(duì)鋪軌基地類(lèi)型進(jìn)行劃分、對(duì)鋪軌基地選址原則與平面布置原則等設(shè)計(jì)理論進(jìn)行歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,提出4種基地布置圖型并進(jìn)行分析比較,著重解決基地設(shè)計(jì)能力的計(jì)算,提出組成鋪軌基地主生產(chǎn)作業(yè)區(qū)能力的生產(chǎn)存放區(qū)規(guī)模理論計(jì)算公式與股道規(guī)模的計(jì)算方法,并以實(shí)例驗(yàn)證完成鋪軌基地的平面設(shè)計(jì)。

鋪軌基地;平面設(shè)計(jì);布置圖型;能力計(jì)算

隨著鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展,對(duì)工程建設(shè)的精細(xì)化管理要求日益提高,作為鐵路大型臨時(shí)工程重要組成部分的鋪軌基地,其設(shè)計(jì)理念也由傳統(tǒng)的單純滿(mǎn)足鋪軌需要轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍踩m用、經(jīng)濟(jì)合理”[1]并頒布了行業(yè)設(shè)計(jì)暫行規(guī)定。本文擬對(duì)鋪軌基地設(shè)計(jì)原理與能力計(jì)算進(jìn)行初步探討。

1 鋪軌基地平面設(shè)計(jì)原理

鋪軌基地在設(shè)計(jì)時(shí)先確定其類(lèi)型,然后進(jìn)行場(chǎng)址的選擇,最后進(jìn)行平面設(shè)計(jì)。

1.1 鋪軌基地的類(lèi)型

根據(jù)鐵路軌道是否無(wú)縫,鋪軌基地可分為普通線路鋪軌基地與無(wú)縫線路鋪軌基地;根據(jù)鐵路運(yùn)輸類(lèi)型,可分為客運(yùn)專(zhuān)線鋪軌基地與普通鐵路鋪軌基地;根據(jù)是否與制存梁場(chǎng)合設(shè),可分為含制存梁場(chǎng)鋪軌基地與不含制存梁場(chǎng)鋪軌基地。上述分類(lèi)方法存在一定交叉性,比如客運(yùn)專(zhuān)線鋪軌基地肯定是無(wú)縫線路鋪軌基地,但普通鐵路也可能鋪設(shè)無(wú)縫線路從而設(shè)置無(wú)縫線路鋪軌基地;另外,當(dāng)制存梁場(chǎng)與鋪軌基地有條件可合設(shè)時(shí),有工程量小或運(yùn)輸組織靈活等優(yōu)勢(shì)。不同類(lèi)型的基地其儲(chǔ)存、生產(chǎn)的軌道材料、線路鋪設(shè)方法各異,基地設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用相應(yīng)的儲(chǔ)存、生產(chǎn)區(qū)域和設(shè)備。

1.2 鋪軌基地的選址

基地的站位選擇、布置與其平面布置需要相互結(jié)合、相輔相成。一般來(lái)說(shuō)站址選擇需要遵循的原則如下。

當(dāng)新建線路與既有線接軌時(shí),基地位置宜設(shè)在鋪軌起點(diǎn)站或已鋪軌地段的終點(diǎn)站附近;當(dāng)新建線路與既有線無(wú)連接時(shí),基地位置宜設(shè)在鋪軌起點(diǎn)站或其供應(yīng)范圍中部鄰近既有車(chē)站附近,最好是靠近區(qū)段站,對(duì)編組作業(yè)、機(jī)車(chē)使用及整備作業(yè)等都更為方便[2]。

接軌岔線縱坡不宜大于6‰,困難條件下不應(yīng)大于12‰[1];基地平面半徑不應(yīng)小于250m,有長(zhǎng)鋼軌存放的基地平面曲線半徑不宜小于300 m[3-5],并按有關(guān)規(guī)定設(shè)置安全設(shè)施。

基地應(yīng)盡量選擇在拆遷和工程較小的地段,盡量減少占用土地和降低工程費(fèi)用,以減少施工完畢后產(chǎn)生較多的廢棄工程,因基地要布置大型龍門(mén)吊起重,場(chǎng)地選擇時(shí)應(yīng)注意地質(zhì)條件;同時(shí)應(yīng)有場(chǎng)外道路可以連通。

基地應(yīng)選擇在可以保證運(yùn)營(yíng)線路安全,銜接既有線便捷,對(duì)運(yùn)營(yíng)線干擾小的地段,同時(shí)可以考慮設(shè)在既有站擬改擴(kuò)建線路的一側(cè),實(shí)現(xiàn)永臨結(jié)合,減少臨時(shí)工程。

當(dāng)線路長(zhǎng)度長(zhǎng)、單個(gè)鋪軌基地接軌點(diǎn)地形條件受限或施工工期緊迫,在材料設(shè)備供應(yīng)條件許可下可分段設(shè)計(jì)多個(gè)基地,每個(gè)基地的設(shè)置都應(yīng)滿(mǎn)足上述原則。

1.3 平面布置的主要原則與布置圖型的選擇

1.3.1 鋪軌基地的一般特點(diǎn)

(1)設(shè)有生產(chǎn)區(qū)與生活配套區(qū)并自成體系。

(2)通常一端與既有線連接,一端與新線連接。

(3)性質(zhì)為施工配套設(shè)置,除了全路特定的幾大基地外,其他具有臨時(shí)性。

(4)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)比較低,基地岔線及場(chǎng)內(nèi)線路的平縱斷面、路基、橋涵、站場(chǎng)、軌道等設(shè)計(jì)可參照Ⅳ級(jí)鐵路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)辦理[1]。但長(zhǎng)鋼軌存放,設(shè)置龍門(mén)吊區(qū)域等場(chǎng)內(nèi)部分土建結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求較高[6]。

(5)超限工程列車(chē)在坡度較大的曲線地段調(diào)車(chē)存在安全隱患。

1.3.2 平面布置需要遵循的主要原則

(1)基地岔線應(yīng)與既有站其他站線接軌,困難條件下可與到發(fā)線接軌,與到發(fā)線接軌時(shí)應(yīng)設(shè)置安全線[1]或有隔開(kāi)進(jìn)路。

(2)基地由各組成區(qū)域有機(jī)結(jié)合構(gòu)成,平面布置應(yīng)由主及輔,在滿(mǎn)足功能需要的前提下,力求緊湊,充分利用有效面積,以節(jié)省用地。

(3)采用合理的作業(yè)流程和布置方案,減少調(diào)車(chē)和重復(fù)作業(yè)。減少進(jìn)路交叉,縮短機(jī)車(chē)、材料在基地內(nèi)停留時(shí)間。

(4)選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的裝卸機(jī)械,按作業(yè)流程合理劃分基地功能區(qū)及場(chǎng)內(nèi)道路,盡量減少作業(yè)的交叉干擾。

(5)平面設(shè)計(jì)要考慮永臨結(jié)合,盡量利用擬建線路工程。

1.3.3 布置圖型的選擇

按照基地與既有車(chē)站的相對(duì)位置,可分為縱列式布置與橫列式布置2種形式,采用縱列式布置的時(shí)候,鋪軌基地可利用既有車(chē)站站線作為牽出線,當(dāng)采用橫列式布置的時(shí)候,基地需新建牽出線或利用擬建正線或既有車(chē)站牽出線等作為牽出線。

按照基地內(nèi)到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)與生產(chǎn)裝卸場(chǎng)的相對(duì)位置,可分為以下幾種類(lèi)型。

(1)橫列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)

如圖1所示,橫列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)常用于作業(yè)量大,地形開(kāi)闊的地段。生產(chǎn)裝卸場(chǎng)兩端與擬建正線及既有線或牽出線貫通,以便生產(chǎn)裝卸線直接辦理接發(fā)列車(chē)作業(yè),減少調(diào)車(chē)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間,提高作業(yè)效率。但存在基地占地大、工程量大、車(chē)站咽喉復(fù)雜等不利因素。

圖1 橫列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)示意

(2)橫列混合式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)

如圖2所示,橫列混合式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)適用于車(chē)站地形受限,軌料到達(dá)不均衡的基地。生產(chǎn)裝卸場(chǎng)橫列布置,與擬建正線及既有線或牽出線部分貫通。橫列混合式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)的占用面積小,投資省,咽喉布置較簡(jiǎn)單,但靈活性偏低。

圖2 橫列混合式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)示意

(3)橫列盡頭式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)

如圖3所示,橫列盡頭式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)適用于作業(yè)量不大、軌料到發(fā)不均衡、地形條件較為困難的基地。生產(chǎn)裝卸場(chǎng)橫列布置,僅有一端與既有線或牽出線相連,作業(yè)效率低。但橫列盡頭式裝卸場(chǎng)用地省、投資小,站內(nèi)交叉少,咽喉布置簡(jiǎn)單。

圖3 橫列盡頭式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)示意

(4)縱列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)

如圖4所示,縱列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)用于軌料到發(fā)均衡、地形適宜的基地。生產(chǎn)裝卸場(chǎng)縱列布置且與擬建正線及到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)連通便于生產(chǎn)裝卸線直接發(fā)車(chē),減少轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間,但縱列式布局加長(zhǎng)了站坪。

圖4 縱列貫通式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)示意

2 鋪軌基地能力計(jì)算

在基地平面設(shè)計(jì)中最重要的問(wèn)題就是對(duì)基地設(shè)計(jì)能力的計(jì)算,基地設(shè)計(jì)能力由各功能區(qū)規(guī)模與股道規(guī)模聯(lián)合實(shí)現(xiàn),在對(duì)各功能區(qū)規(guī)模進(jìn)行理論最小值計(jì)算后,應(yīng)結(jié)合作業(yè)流程、裝卸機(jī)械、材料類(lèi)型等,確定股道規(guī)模與功能區(qū)位置和規(guī)模。

2.1 功能區(qū)規(guī)模計(jì)算

根據(jù)施工工藝流程和施工工藝特點(diǎn)將鋪軌基地設(shè)計(jì)成主生產(chǎn)作業(yè)區(qū)、輔助配套設(shè)施兩大部分,各區(qū)域之間通過(guò)道路相互連接?；氐闹魃a(chǎn)作業(yè)區(qū)包括軌料存放區(qū)、軌排生產(chǎn)區(qū)、軌排存放區(qū)、長(zhǎng)軌存放區(qū)、場(chǎng)內(nèi)車(chē)場(chǎng)、機(jī)務(wù)整備線等?；氐闹饕o助配套設(shè)施有裝卸運(yùn)輸設(shè)備和與之配套的大型機(jī)械組裝區(qū)、機(jī)修庫(kù)、油庫(kù)、水電、生活設(shè)施、通訊設(shè)施、排水、道路等[7]。本文將主生產(chǎn)作業(yè)區(qū)規(guī)模計(jì)算分為生產(chǎn)存放區(qū)規(guī)模與股道規(guī)模計(jì)算2部分,輔助配套設(shè)施計(jì)算為第3部分。

2.1.1 生產(chǎn)存放區(qū)規(guī)模計(jì)算

生產(chǎn)存放區(qū)包括軌排生產(chǎn)區(qū),軌料存放區(qū)(含配件存放場(chǎng)、軌枕存放場(chǎng)、鋼軌存放場(chǎng)),長(zhǎng)軌存放區(qū),軌排存放區(qū),道岔、岔枕及道砟存放區(qū)等區(qū)域。根據(jù)鋪架作業(yè)量、來(lái)料計(jì)劃和生產(chǎn)流程功能等計(jì)算各功能區(qū)的規(guī)模。計(jì)算出的各功能區(qū)規(guī)模為理論最小值,實(shí)際設(shè)計(jì)中與基地股道設(shè)置相結(jié)合后滿(mǎn)足不小于理論最小值即可。

(1)存放區(qū)

存放區(qū)按存放材料品類(lèi)的不同進(jìn)行劃分可由下式進(jìn)行計(jì)算

式中 F存——存放區(qū)面積,m2;

Q——日鋪軌計(jì)劃,鋪軌km;

α——來(lái)料不均衡系數(shù);

A——計(jì)劃儲(chǔ)備天數(shù);

n——貨位排數(shù);

l——每鋪軌公里貨物數(shù)量;

P——單位面積堆貨量。

以鋼軌儲(chǔ)存區(qū)為例,若采用25 m的鋼軌,Q= 1.5 km,α=1.2,A=8 d,l=80根,P=0.24根,n=6層,則F存=800m2。

(2)生產(chǎn)區(qū)

生產(chǎn)區(qū)按存放材料品類(lèi)的不同進(jìn)行劃分可由下式進(jìn)行計(jì)算

式中 F生——生產(chǎn)區(qū)面積,m2;

Q——日鋪軌計(jì)劃,鋪軌km;

n——單位生產(chǎn)線能力;

l——單位生產(chǎn)線長(zhǎng)度;

b——單位生產(chǎn)線寬度。

以軌排生產(chǎn)區(qū)為例,Q=1.5 km,若采用人工釘聯(lián),可按每班每列生產(chǎn)軌排0.125鋪軌km考慮,每天最多安排2班,取n=0.25 km,生產(chǎn)25 m的軌排區(qū)長(zhǎng)度可按l=30m計(jì)算,生產(chǎn)25m的軌排區(qū)寬度可按b= 5m計(jì)算,則F生=900m2。

2.1.2 基地股道規(guī)模計(jì)算

(1)到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)

到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)主要辦理軌料的到達(dá)和發(fā)送作業(yè)及車(chē)輛的編組作業(yè)。一般情況下設(shè)到達(dá)、發(fā)送、編組與機(jī)車(chē)走行線各1條,根據(jù)基地軌料的到達(dá)發(fā)送量及其不均衡系數(shù)通過(guò)計(jì)算后可適當(dāng)減少股道數(shù)量。股道長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)到達(dá)發(fā)送車(chē)列最大長(zhǎng)度確定,車(chē)列可在到發(fā)線上集結(jié),因此調(diào)車(chē)線、編組線長(zhǎng)度可通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選后選擇整列或半列。

(2)生產(chǎn)裝卸場(chǎng)

生產(chǎn)存放區(qū)各功能區(qū)有與之相對(duì)應(yīng)的股道。股道長(zhǎng)度由各區(qū)域規(guī)模、裝卸機(jī)械、材料類(lèi)型決定。以鋼軌儲(chǔ)存區(qū)為例,若采用25 m的鋼軌,鋼軌儲(chǔ)存區(qū)規(guī)模為800 m2,選用17 m跨度的龍門(mén)吊,則鋼軌存儲(chǔ)線長(zhǎng)度為53m(800/15=53,17 m跨度的龍門(mén)吊內(nèi)有效存儲(chǔ)長(zhǎng)度為15 m)。

各類(lèi)生產(chǎn)存儲(chǔ)線可根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)流程分別組合在一起,并以適應(yīng)地形與咽喉布置緊湊為原則,選擇經(jīng)濟(jì)合理的股道數(shù)量。

(3)其他線路

應(yīng)根據(jù)基地運(yùn)輸組織需要設(shè)置機(jī)車(chē)整備線、機(jī)車(chē)等待線、安全線等線路。

2.1.3 輔助配套設(shè)施計(jì)算

在基地的主生產(chǎn)作業(yè)區(qū)主體平面布置完成后,在功能最優(yōu)與費(fèi)用經(jīng)濟(jì)的原則下選用與之適應(yīng)的規(guī)模和位置。

3 實(shí)例分析

普通線路鋪軌基地適用于軌排拼裝的有縫線路鋪軌;無(wú)縫線路鋪軌基地中長(zhǎng)鋼軌鋪軌基地適用于單枕法施工的線路鋪軌、軌排拼裝和長(zhǎng)鋼軌存放鋪軌基地適用于無(wú)縫線路換鋪法施工的線路鋪軌[1];客運(yùn)專(zhuān)線鋪軌基地一般沒(méi)有軌排生產(chǎn)線,取代它的是長(zhǎng)鋼軌存放場(chǎng)[8](長(zhǎng)鋼軌一般由焊軌基地提供[9-10]、無(wú)砟軌道板由制板廠提供)。不同類(lèi)型的鋪軌基地雖然儲(chǔ)存、生產(chǎn)區(qū)域和設(shè)備各有不同,但基地能力計(jì)算原理相同,故本文選用有軌排拼裝的普通線路鋪軌基地用以驗(yàn)證。

3.1 鋪軌基地的類(lèi)型與選址

南疆線紫泥泉鋪架基地為普通鐵路普通線路含制存梁場(chǎng)鋪軌基地,承擔(dān)喀拉塔格隧道進(jìn)口附近至庫(kù)爾勒范圍的鋪架任務(wù)。根據(jù)既有站場(chǎng)條件、工程特點(diǎn)、運(yùn)輸環(huán)境和地形條件,本基地設(shè)置于既有南疆線紫泥泉車(chē)站(設(shè)計(jì)關(guān)站)站對(duì)側(cè)的沙丘荒地及草地上,基地總占地161畝,設(shè)置股道8條,鋪軌5.005 km,鋪岔11組。

3.2 鋪軌基地平面設(shè)計(jì)

3.2.1 生產(chǎn)存放區(qū)規(guī)模計(jì)算

本基地承擔(dān)DK176+500～DK461+227.35的鋪架任務(wù),供應(yīng)總量為177.2正線km,正、站線鋪軌392.72鋪軌km,架梁703孔。

根據(jù)鋪軌進(jìn)度要求,基地每天生產(chǎn)軌排1.5 km,由于鋪軌工期短,軌枕、鋼軌供應(yīng)數(shù)量集中,考慮到軌枕生產(chǎn)廠日生產(chǎn)能力和鐵路平板扣車(chē)?yán)щy等因素,基地存放軌枕、鋼軌能力按10 d時(shí)間備料較為合理;故基地存放能力設(shè)計(jì)為:存放鋼軌16 km;存放軌枕30 000根;存放扣件20 km;存放軌排10 km;存儲(chǔ)道岔及岔枕10組;存梁120孔。

因此,將數(shù)據(jù)代入式(1)、式(2)得到該基地生產(chǎn)存放區(qū)最小規(guī)模為:鋼軌存放區(qū)890 m2,軌枕存放區(qū)2 400m2,扣件存放區(qū)450m2,軌排存放區(qū)3 000m2,道岔及岔枕存放區(qū)2 250m2,存梁存放區(qū)5 500m2,軌排生產(chǎn)區(qū)900 m2。

3.2.2 基地股道規(guī)模計(jì)算

本基地設(shè)置股道8條。到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)設(shè)置機(jī)1、機(jī)2、機(jī)3條股道,為調(diào)車(chē)編組及工程列車(chē)待發(fā)線;生產(chǎn)裝卸場(chǎng)設(shè)機(jī)4、機(jī)5材料線2條,機(jī)6橋梁整備線1條;股道設(shè)置中機(jī)7、機(jī)8為機(jī)車(chē)檢修整備線及機(jī)車(chē)停留線。

在滿(mǎn)足計(jì)算所得生產(chǎn)存放區(qū)規(guī)模情況下,結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)流程、裝卸機(jī)械、材料類(lèi)型,并以適應(yīng)地形與咽喉布置緊湊為原則。確定機(jī)4線設(shè)6臺(tái)10 t、26 m跨度龍門(mén)吊、有效長(zhǎng)為613 m,含軌枕存放場(chǎng)150 m、軌排生產(chǎn)線及鋼軌存放場(chǎng)150 m、軌排存放場(chǎng)200 m;機(jī)5線有效長(zhǎng)為495m,含道岔、扣件存放區(qū)375m×11m;機(jī)6線有效長(zhǎng)為535 m,設(shè)32 m跨度85 t吊梁龍門(mén)吊2臺(tái),360m×35m存梁存放區(qū)。

3.2.3 布置圖型的選擇

基地與既有車(chē)站采用橫列式布置,從紫泥泉車(chē)站吐魯番端咽喉處3道延長(zhǎng)線引出,與吐魯番端的新增二線臨時(shí)接通,將新建二線作為鋪架基地牽出線使用,以便工程列車(chē)進(jìn)出基地及運(yùn)輸軌料,同時(shí)在庫(kù)爾勒端與新增二線臨時(shí)接通,形成作業(yè)靈活的貫通式布置。按照基地內(nèi)到發(fā)兼調(diào)車(chē)編組場(chǎng)與生產(chǎn)裝卸場(chǎng)的相對(duì)位置,采用橫列盡頭式生產(chǎn)裝卸場(chǎng)。鋪架基地平面布置詳見(jiàn)圖5。

圖5 紫泥泉鋪架基地平面布置(單位:m)

4 結(jié)論

本文在對(duì)新建鐵路鋪軌基地的類(lèi)型、選址原則進(jìn)行總結(jié)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)基地平面設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)能力、布置圖形的選擇進(jìn)行了分析,探討了組成鋪軌基地能力的功能區(qū)規(guī)模與股道規(guī)模計(jì)算的方法,最后以南疆線紫泥泉鋪架基地驗(yàn)證完成鋪軌基地的平面設(shè)計(jì),可作為鐵路鋪軌基地規(guī)劃和實(shí)施時(shí)的參考。

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Prelim inary Study on Design Princip le of Layout Plan of Track-laying Base and Capacity Calculation

YUAN Jing
(China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.,Xi'an 710043,China)

With the need for refined management of railway construction project,there is an increasingly higher requirement on the design of track-laying base.So this paper systematically expounded how the design of the layout plan of track-laying base should be carried out.After summarizing the type classification of track-laying base,site selection principle,layout plan principle and other design theories,the author put forward four types of layout patterns of track-laying base as well as made the comparison with each other.Further,in order to solve the problem of design capacity of track-laying base,the author provided the theoretical calculation formula of production storage area dimensionswhich would comprises themain production capacity of track-laying base,also provided the calculation method of track dimensions.These achievements have been verified by design example of layout plan of track-laying base.

track-laying base;design of layout plan;layout pattern;capacity calculation

U215.5

A

1004- 2954(2013)07- 0033- 04

2013- 01- 23;

2013- 02- 17

袁 婧(1981—),女,工程師,2007年畢業(yè)于西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè),工學(xué)碩士,E-mail:mirror_lake@sohu.com。