吳　琪

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)

煤炭集運(yùn)站到發(fā)線能力計(jì)算方法探析

吳琪

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055)

摘要：以某縱列式集運(yùn)站為例，在分析其作業(yè)流程基礎(chǔ)上，采用作業(yè)時(shí)分法、甘特圖法、全日作業(yè)圖法等方法對(duì)煤炭集運(yùn)站到發(fā)線能力進(jìn)行計(jì)算。研究結(jié)果表明，作業(yè)時(shí)分法是一種較為粗放式的計(jì)算方法，建議用于規(guī)劃階段及方案研究階段車站到發(fā)線規(guī)模的核定；甘特圖法和全日作業(yè)圖法，能力計(jì)算結(jié)果更為真實(shí)可靠，在進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段(實(shí)質(zhì)性工程設(shè)計(jì)階段)，應(yīng)采用甘特圖法和全日作業(yè)圖法確定車站到發(fā)線規(guī)模。

關(guān)鍵詞：集運(yùn)站；到發(fā)線能力；計(jì)算方法；作業(yè)時(shí)分法；甘特圖法；全日作業(yè)圖法

煤炭集運(yùn)站(也稱煤炭裝車站)是指設(shè)置在產(chǎn)生大量煤炭的礦井周邊，主要為裝車服務(wù)的車站。由于集運(yùn)站的作業(yè)流程與一般中間站、區(qū)段站不盡相同，采用常規(guī)區(qū)段站到發(fā)線能力計(jì)算方法不能準(zhǔn)確地核算車站規(guī)模是否合適，因此有必要就集運(yùn)站到發(fā)線能力計(jì)算方法進(jìn)行研究，合理確定車站規(guī)模，在滿足運(yùn)輸需求同時(shí)使工程投資最省。

1到發(fā)線能力的常規(guī)計(jì)算方法

到發(fā)線能力是指到發(fā)場(chǎng)中辦理列車到發(fā)作業(yè)的線路1晝夜能夠接、發(fā)各方向的貨物列車數(shù)和運(yùn)行圖規(guī)定的旅客列車數(shù)[1]。一般可采用利用率計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算[2]。

1.1到發(fā)線能力利用率的計(jì)算方法

式中K——到發(fā)線通過(guò)能力利用率；

T——各項(xiàng)作業(yè)占用的總時(shí)間(T=∑niti+∑t固+∑t其他。其中，ni為1晝夜在到發(fā)場(chǎng)辦理每種作業(yè)的列車數(shù)，ti為每種列車一次作業(yè)占用到發(fā)線的時(shí)間)；

M——用于辦理列車到發(fā)技術(shù)作業(yè)的線路數(shù)；

∑t固——1晝夜固定作業(yè)占用到發(fā)線的時(shí)間；

∑t其他——1晝夜其他作業(yè)占用到發(fā)線的時(shí)間；

γ——空閑系數(shù)。

1.2到發(fā)線能力的計(jì)算方法

式中Ni——接、發(fā)某種列車的通過(guò)能力；

N——全站接發(fā)列車的通過(guò)能力。

一般中間站、區(qū)段站、編組站的作業(yè)流程及時(shí)分等由鐵路多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而來(lái)，因此常規(guī)的計(jì)算方法對(duì)常規(guī)的中間站、區(qū)段站、編組站具有普適性。

2集運(yùn)站到發(fā)線能力計(jì)算分析

2.1集運(yùn)站的作業(yè)流程分析

煤炭集運(yùn)站除與一般的中間站、區(qū)段站的到發(fā)、技檢等作業(yè)具有一定共性外[3]，在作業(yè)流程方面由于受到裝車設(shè)備的約束，又具有一定的特殊性。因此在計(jì)算集運(yùn)站到發(fā)線能力時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)站型和裝車設(shè)備分析其作業(yè)流程和作業(yè)時(shí)分，再對(duì)車站到發(fā)線能力進(jìn)行計(jì)算。

目前采用的集運(yùn)站圖型主要分為橫列式和縱列式兩種站型[4]。橫列式站型到發(fā)線和裝車線橫列布置，車站通過(guò)牽出線實(shí)現(xiàn)到發(fā)線與裝車線間的轉(zhuǎn)線作業(yè)，折返作業(yè)較多，運(yùn)量較小且地形條件困難時(shí)宜采用橫列式站型[5]：運(yùn)量較大、地形條件允許的情況下，為提高作業(yè)效率、減少車輛在站停留時(shí)間，應(yīng)盡量采用縱列式站型或環(huán)行式[6]。

圖1　某集運(yùn)站平面布置示意

以某縱列式集運(yùn)站為例，研究集運(yùn)站的作業(yè)流程及到發(fā)線能力計(jì)算方法。車站煤炭發(fā)送量為1 450萬(wàn)t，萬(wàn)t列車、5 000 t車對(duì)數(shù)分別為3對(duì)、6對(duì)。車站設(shè)到發(fā)線4條，到發(fā)線有效長(zhǎng)度滿足1 700 m；裝車線2條、機(jī)車走行線1條，有效長(zhǎng)度滿足1 700 m；設(shè)2套定量裝車系統(tǒng)[7]，車站配內(nèi)燃調(diào)機(jī)1臺(tái)。車站平面布置示意見(jiàn)圖1，作業(yè)流程見(jiàn)圖2[8]。

圖2　縱列圖型作業(yè)流程

2.2裝車作業(yè)時(shí)分

根據(jù)鐵路局對(duì)各項(xiàng)作業(yè)一般情況下時(shí)分的要求，上述縱列式集運(yùn)站5 000、10 000 t列車裝車作業(yè)時(shí)分[9]見(jiàn)表1。

由表1可知，1列5 000 t列車作業(yè)占用空車線、重車線時(shí)間分別為170、143 min，1個(gè)周期時(shí)間為238 min；1列萬(wàn)t列車作業(yè)占用空車線、重車線時(shí)間分別為238、210 min，1個(gè)周期時(shí)間為313 min。

2.3到發(fā)線能力計(jì)算方法

(1)作業(yè)時(shí)分法

作業(yè)時(shí)分法是指針對(duì)具體的集運(yùn)站圖型及其作業(yè)流程，分析計(jì)算各項(xiàng)作業(yè)分別占用重車線、空車線的時(shí)間，推算出1條重車線、空車線1天最多能辦理多少列列車。總的列車對(duì)數(shù)除以到發(fā)場(chǎng)能辦理的最大列車對(duì)數(shù)得到到發(fā)線能力利用率。

式中Ni——1條到發(fā)線1天能辦理的最大列車數(shù)；

ni——各種列車列數(shù)；

Mi——各種列車需要的到發(fā)線條數(shù)。

表1　裝車作業(yè)時(shí)分

注：括號(hào)外數(shù)字為5 000 t列車作業(yè)時(shí)分，括號(hào)內(nèi)數(shù)字為萬(wàn)t列車作業(yè)時(shí)分。

前述縱列式集運(yùn)站中，1條空車線每天可辦理5 000 t、1萬(wàn)t列車分別為6列、4列，1條重車線每天辦理5 000 t、1萬(wàn)t列車分別為7列、5列，一套裝車系統(tǒng)每天可辦理5 000 t、1萬(wàn)t列車分別為5列、4列。

根據(jù)作業(yè)時(shí)分法計(jì)算結(jié)果，該集運(yùn)站設(shè)置2套裝車系統(tǒng)、2條重車線、2條空車線即可，根據(jù)作業(yè)時(shí)分能力利用率計(jì)算方法，到發(fā)線能力利用率約為0.9，能力較為緊張，考慮到列車到達(dá)不均衡性及機(jī)車走行需要[10]，應(yīng)增設(shè)1條到發(fā)線兼做機(jī)走線。

(2)甘特圖法

甘特圖是以圖示的方式通過(guò)活動(dòng)列表和時(shí)間刻度形象地表示出任何特定項(xiàng)目的活動(dòng)順序與持續(xù)時(shí)間，顯示結(jié)果為線條圖，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示作業(yè)項(xiàng)目，線條表示在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)完成的各項(xiàng)作業(yè)[11]。

為簡(jiǎn)便計(jì)算，將列車根據(jù)列車種類、萬(wàn)t和5 000 t列車比例及其他特定規(guī)律理論分為若干組，利用甘特圖圖解出每一組列車完成作業(yè)所需時(shí)間及每2組列車間平行作業(yè)的時(shí)間，即得到完成所有列車作業(yè)的時(shí)間，再通過(guò)能力利用率計(jì)算法得出到發(fā)線能力利用率。

式中n——列車組數(shù)；

ti——每組列車作業(yè)時(shí)間；

t平行——每2組列車間平行作業(yè)時(shí)間。

圖3　某集運(yùn)站甘特圖

以前述縱列式集運(yùn)站為例，5 000t、1萬(wàn)t列車對(duì)數(shù)分別為6對(duì)、3對(duì)，為簡(jiǎn)便計(jì)算，可將列車?yán)碚摀Q算為3組列車，每一組為2對(duì)5 000t+1對(duì)萬(wàn)t，僅對(duì)其中1組進(jìn)行甘特圖圖解，即可計(jì)算出所有列車完成作業(yè)需占用時(shí)間。其甘特圖見(jiàn)圖3。由圖3可知，1組列車完成作業(yè)時(shí)間為348 min，每?jī)山M列車間平行作業(yè)時(shí)分為97 min，因此3組列車占用總時(shí)間為850 min，到發(fā)線能力利用率為0.64。到發(fā)線能力尚有富余，4條到發(fā)線能滿足作業(yè)需要。

(3)全日作業(yè)圖法

全日作業(yè)圖是將全日各種列車作業(yè)流程以圖型形式反映出來(lái)，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示占用的到發(fā)線及裝車系統(tǒng)，能形象反映出各列車各項(xiàng)作業(yè)時(shí)間及占用的到發(fā)線或裝車系統(tǒng)，直觀精確顯示一天各項(xiàng)列車作業(yè)占用的總時(shí)間。

式中t總——全日作業(yè)時(shí)間。

圖4　某集運(yùn)站全日作業(yè)圖

前述縱列式集運(yùn)站全日作業(yè)圖見(jiàn)圖4。由全日作業(yè)圖法可得知前述縱列式集運(yùn)站全日作業(yè)時(shí)間為849 min，到發(fā)線能力利用率0.64。到發(fā)線能力尚有富余，4條到發(fā)線能滿足作業(yè)需要。

3集運(yùn)站到發(fā)線能力計(jì)算方法的應(yīng)用分析

上述采用多種到發(fā)線能力計(jì)算方法，對(duì)集運(yùn)站到發(fā)線能力進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)論不盡相同，分析如下。

(1)對(duì)某縱列式集運(yùn)站，采用作業(yè)時(shí)分法計(jì)算需設(shè)5條到發(fā)線，采用甘特圖法和全日作業(yè)圖法計(jì)算僅需4條到發(fā)線，兩者相差20%。

(2)作業(yè)時(shí)分法未考慮集運(yùn)站平行作業(yè)，能力結(jié)果較為保守，適用于工作伊始車站規(guī)模的初步確定。

(3)甘特圖法和全日作業(yè)圖法均根據(jù)到發(fā)線運(yùn)用方案及車站平行作業(yè)進(jìn)路進(jìn)行計(jì)算，能力計(jì)算結(jié)果基本一致，兩種方法均是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車站作業(yè)的模擬，更接近實(shí)際，計(jì)算結(jié)果更為精確，適用于對(duì)車站作業(yè)的詳細(xì)分析和能力核算。

(4)無(wú)論是甘特圖法或全日作業(yè)圖法計(jì)算結(jié)果雖然精確，但計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，可借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬運(yùn)算[12]，方便設(shè)計(jì)。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述計(jì)算分析，作業(yè)時(shí)分法計(jì)算確定車站到發(fā)線規(guī)模是一種較為粗放式的計(jì)算方法，應(yīng)該用于規(guī)劃階段及方案研究階段車站到發(fā)線規(guī)模的核定。甘特圖法和全日作業(yè)圖法是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車站作業(yè)的模擬，能力計(jì)算結(jié)果更為真實(shí)可靠，在進(jìn)入初步設(shè)計(jì)階段(實(shí)質(zhì)性工程設(shè)計(jì)階段)，應(yīng)采用甘特圖法和全日作業(yè)圖法確定車站到發(fā)線規(guī)模。建議，車站到發(fā)線規(guī)模的核定應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段，采用不同的計(jì)算方法確定。

參考文獻(xiàn)：

[1]中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·車站及樞紐[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

[2]劉其斌，馬桂珍.鐵路車站及樞紐[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

[3]姚嘉胤.煤炭集運(yùn)站設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江科技信息，2014(11).

[4]梁銀栓.礦井及選煤廠鐵路裝車站站型布置設(shè)計(jì)演變的體會(huì)[J].煤炭工程，2007(8).

[5]閔俊，丁大朋.影響煤炭裝車站布置的因素分析[J].鐵道貨運(yùn)，2013(9).

[6]李學(xué)東，張建鵬.煤炭集運(yùn)站總體布置影響因素分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(6).

[7]鄭寶林，李雅紅，李方.2 000萬(wàn)t煤炭集運(yùn)站集運(yùn)方案及裝車工藝研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007(12).

[8]奚文媛.鐵路技術(shù)站作業(yè)流程與站型關(guān)系的探討[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2009(13).

[9]奚文媛.煤炭裝車站股道作業(yè)時(shí)分及能力的探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(11).

[10]楊瑞峰，等.大型煤炭裝車站的設(shè)計(jì)探討[J].煤炭加工與綜合利用，2012(2).

[11]劉津明.工程項(xiàng)目進(jìn)度與成本輔助控制橫道圖[J].煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)與工程版，2006(1).

[12]魯工圓，彭其淵.鐵路車站作業(yè)仿真系統(tǒng)構(gòu)架研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2011(3).

Study on Calculating Siding Capacity of Coal Loading Station

WU Qi

(China Railway Engineering Consulting Group Co.， Ltd.， Beijing 100055， China)

Abstract：With reference to a tandem coal loading station and on the basis of the analysis of its operations， such three methods as Task Hours Count， Gantt Chart and Full-day Task Drawing are employed to calculate the siding capacity of the coal loading station. The results show that Task Hours Count is a rough method， which is proposed to calculate the siding scale in planning and scheme studying， while the calculations conducted with Gantt Chart and Full-Day Task Drawing are authentic and reliable， thus these two should be applied in preliminary design to calculate the siding scale.

Key words：Loading station; Siding capacity; Calculation method; Task Hours Count; Gantt Chart; Full-day Task Drawing

中圖分類號(hào)：U292.5+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.06.009

文章編號(hào)：1004-2954(2015)06-0036-04

作者簡(jiǎn)介：吳琪(1982—)，女，工程師，2005年畢業(yè)于西南交通大學(xué)交通運(yùn)輸專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：89078508@qq.com。

收稿日期：2014-08-21； 修回日期：2014-09-12