宋緒松，韓建芬

(1. 山鋼集團(tuán)塞拉利昂礦業(yè)有限公司 鐵路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山東鋼鐵股份有限公司 運(yùn)行協(xié)調(diào)中心，山東濟(jì)南 250101)

優(yōu)化西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)的思考

宋緒松1，韓建芬2

(1. 山鋼集團(tuán)塞拉利昂礦業(yè)有限公司 鐵路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山東鋼鐵股份有限公司 運(yùn)行協(xié)調(diào)中心，山東濟(jì)南 250101)

分別從設(shè)施設(shè)備、運(yùn)輸組織 2 個(gè)方面闡述西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，分析西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)目前存在的主要問題，提出優(yōu)化礦山至佩佩爾港口間鐵路運(yùn)輸設(shè)施設(shè)備、多措并舉防控列車通過長(zhǎng)大坡道、優(yōu)化卸車作業(yè)環(huán)節(jié)、增加計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng) 4 個(gè)方面的措施，為進(jìn)一步提高西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性、適應(yīng)性，滿足鐵礦運(yùn)輸需求提供有益參考。

礦山鐵路；設(shè)施設(shè)備；運(yùn)輸組織；調(diào)度

地處西非一處大型礦山擁有 100 多億 t 鐵礦石儲(chǔ)量，鐵礦石開采加工為成品后，在礦山裝車并且通過米軌鐵路運(yùn)輸?shù)脚迮鍫柛劭?，然后裝船外發(fā)至日照、董家口、曹妃甸等中國港口。鐵路運(yùn)輸是礦山成品鐵礦外運(yùn)物流環(huán)節(jié)的中心紐帶，是決定礦山能否順利生產(chǎn)的關(guān)鍵物流保障環(huán)節(jié)。針對(duì)以往存在的設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)輸距離長(zhǎng)、作業(yè)環(huán)節(jié)多、當(dāng)?shù)毓I(yè)基礎(chǔ)薄弱等問題，以安全可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用為原則構(gòu)建西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)，提高鐵路運(yùn)輸能力，滿足成品鐵礦的運(yùn)輸需求。

1 西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)主要以可靠性、適用性為原則，采用“單線+會(huì)讓站”模式既可以節(jié)省投資費(fèi)用，又保證了列車雙向運(yùn)行，有效提高礦山的鐵路運(yùn)輸能力[1]。佩佩爾港口編組站和礦山裝車場(chǎng)共設(shè)有 3 條環(huán)線，列車在完成卸車、裝車作業(yè)后可以直接進(jìn)入環(huán)線，進(jìn)行下一步作業(yè)。

1.1 設(shè)施設(shè)備

1.1.1 鐵路線路

西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)的鐵路線路按照 25 t軸重標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主線長(zhǎng) 195 km，軌距為 1 067 mm。軌道使用 60 kg/m 的鋼軌和混凝土軌枕，鋼軌通過彈條扣件固定。軌道道岔安裝電動(dòng)轉(zhuǎn)撤機(jī)，但尚未配備微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，只能通過手搖轉(zhuǎn)撤機(jī)的方式搬動(dòng)道岔。線路主要分為 3 個(gè)區(qū)段，0～70 km 線路區(qū)段在既有線路基礎(chǔ)上升級(jí)改造，該區(qū)段線路軌道曲線較多，而且曲線半徑較??；70～195 km 線路區(qū)段是新修建的線路，其中 180～195 km 區(qū)段屬于礦山區(qū)

域鐵路線路。礦山至佩佩爾港口鐵路全線共設(shè)有 8 個(gè)車站，其中 7 個(gè)車站各設(shè)有 1 條通行側(cè)線和 1 條停車線，用于會(huì)讓列車，1 個(gè)車站用于存放車輛。佩佩爾港口建有鐵路編組站和機(jī)車、車輛檢修車間，其中，2 條封閉的卸車環(huán)線配合卸車機(jī)作業(yè)，確保 2 臺(tái)卸車機(jī)同時(shí)進(jìn)行作業(yè)；礦山建有 1 條裝車線和封閉環(huán)線。佩佩爾港口至礦山的線路總圖布局如圖 1 所示。在圖 1中，CN1～CN8 表示佩佩爾港口至礦山鐵路全線1～8 號(hào)車站。

圖1 佩佩爾港口至礦山鐵路總圖

1.1.2 牽引機(jī)車

西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)中的牽引機(jī)車為 6 軸電傳內(nèi)燃機(jī)車，由司機(jī)室、電器間、發(fā)電機(jī)間、柴油機(jī)間、冷卻制動(dòng)間 5 部分組成。機(jī)車配備 1 臺(tái)二沖程增壓柴油機(jī)，其標(biāo)稱功率為 2 237 kw，最高轉(zhuǎn)速為 904 rpm。機(jī)車的主要技術(shù)規(guī)格為：機(jī)車型號(hào)RL30SCC，柴油機(jī)型號(hào) 16－645 E3B，機(jī)車外形尺寸 20 800 mm×2 850 mm×3 900 mm (長(zhǎng)×寬×高)，軸式 Co-Co，軌距 1 067 mm，輪徑 914 mm，軸重 20 t，最高速度 90 km/h，持續(xù)速度 20 km/h，起動(dòng)牽引力 400 kN，持續(xù)牽引力 310 kN[2]。

1.1.3 礦粉漏斗車

礦粉漏斗車是礦山采用的鐵礦石專用運(yùn)輸車輛，能夠?qū)崿F(xiàn)不停車卸料，主要由車體、轉(zhuǎn)向架、底門及開閉機(jī)構(gòu)、氣路控制系統(tǒng)、鉤緩裝置、空氣制動(dòng)系統(tǒng)等組成。其中，底門及開閉機(jī)構(gòu)具備自鎖功能，能夠保證在礦粉漏斗車裝有礦粉情況下不會(huì)自動(dòng)打開，并且加裝有安全鎖鉤裝置，規(guī)避因意外開門導(dǎo)致的行車安全事故隱患；礦粉漏斗車列車管風(fēng)壓為 500 kPa，空氣制動(dòng)系統(tǒng)與底門開閉機(jī)構(gòu)用風(fēng)壓力不同，但底門開閉機(jī)構(gòu)風(fēng)缸用風(fēng)的壓力可以與機(jī)車主風(fēng)缸風(fēng)壓相等，最高可達(dá) 900 kPa，以確保底門開閉機(jī)構(gòu)風(fēng)缸有足夠的動(dòng)力進(jìn)行開關(guān)底門操作。礦粉漏斗車基本技術(shù)參數(shù)為：軌距 1 067 mm，載重 78 t，自重 21.9 t，容積 44.5 m3，軸重 25 t，運(yùn)營速度 80 km/h，車輪直徑840 mm，車鉤中心到軌面高度 (空車) 880±10 mm，車輛外形尺寸 12 350 mm×3 175 mm×4 327 mm (長(zhǎng)×寬×高)[3]。

1.2 運(yùn)輸組織

1.2.1 列車會(huì)讓作業(yè)

列車司機(jī)在收到調(diào)度員下達(dá)的會(huì)讓計(jì)劃后，在會(huì)讓站道岔前開始降速，檢查確認(rèn)道岔正確后按照調(diào)度員下達(dá)的計(jì)劃線路進(jìn)入會(huì)讓站。在這期間的到達(dá)、出發(fā)會(huì)讓站的道岔搬動(dòng)作業(yè)由進(jìn)行會(huì)讓作業(yè)的 2 列列車司機(jī)負(fù)責(zé)，同時(shí)在會(huì)車作業(yè)過程中，2 列列車司機(jī)應(yīng)互相檢查對(duì)方車輛的技術(shù)狀態(tài)，并且相互通知對(duì)方其尾車車號(hào)以便確認(rèn)列車的完整性[4]。

1.2.2 港口作業(yè)

列車在佩佩爾港口的作業(yè)內(nèi)容主要包括卸車、車輛點(diǎn)檢維修、機(jī)車更換、列車制動(dòng)試驗(yàn)等，作業(yè)循環(huán)時(shí)間較長(zhǎng)。一般情況下，正常車輛在卸車過程中完成車輛點(diǎn)檢作業(yè)，故障車在環(huán)線上完成檢修作業(yè)。列車每完成1次循環(huán)都需要更換機(jī)車組，在礦粉漏斗車進(jìn)行檢修時(shí)，機(jī)車組離開礦粉漏斗車進(jìn)入檢修車間，同時(shí)另一組待用機(jī)車組直接與礦粉車連掛，在確保列車空氣制動(dòng)試驗(yàn)合格后出發(fā)。

1.2.3 運(yùn)輸能力

經(jīng)過多次調(diào)整優(yōu)化，列車運(yùn)行最終采用“4 臺(tái)機(jī)車牽引 112 輛礦粉漏斗車”的模式。重聯(lián)后的 4 臺(tái)機(jī)車在前端牽引列車運(yùn)行，每列車平均裝載 8 500 t 礦粉。礦山至佩佩爾港口間鐵路線路設(shè)有 7 個(gè)會(huì)讓站，

理論上在該條線路上可以實(shí)現(xiàn)至少 8 列車同時(shí)運(yùn)行，由于每列車單程基本運(yùn)行時(shí)間為 6 h，在佩佩爾港口至礦山間主線上的循環(huán)時(shí)間為 12 h，理論上可以實(shí)現(xiàn) 24 h 完成 16 列車的運(yùn)行。但是，實(shí)際中由于存在裝卸車、車輛檢查、機(jī)車更換、列車制動(dòng)試驗(yàn)等作業(yè)內(nèi)容，每列車在佩佩爾港口至礦山間主線上的循環(huán)時(shí)間約為 24 h。在此條件下，礦山鐵礦石的鐵路年運(yùn)量仍然超過 2 000 萬 t。

1.2.4 調(diào)度指揮

西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)以單一指揮和列車單線雙向同時(shí)運(yùn)行為運(yùn)輸組織原則。位于佩佩爾港口的調(diào)度員負(fù)責(zé)統(tǒng)一指揮，調(diào)度員主要通過對(duì)講機(jī)完成作業(yè)計(jì)劃的下達(dá)和調(diào)整，并且通過列車司機(jī)的反饋信息實(shí)時(shí)掌握各列車的運(yùn)行狀態(tài)，從而合理編排和優(yōu)化列車會(huì)讓時(shí)間、地點(diǎn)，減少列車等待時(shí)間。調(diào)度員下達(dá)的列車命令通過雙向通信確認(rèn)，列車司機(jī)收到命令后進(jìn)行書面記錄，并向調(diào)度員復(fù)誦信息，列車司機(jī)的書面記錄就是占有區(qū)間的命令。當(dāng)列車依據(jù)調(diào)度命令在區(qū)間運(yùn)行時(shí)，調(diào)度員必須確保其前后 2 個(gè)相鄰會(huì)讓站間的區(qū)間內(nèi)只有 1 列車在運(yùn)行。一旦調(diào)度員準(zhǔn)許 1 列車進(jìn)入某區(qū)間，在該列車出清該區(qū)間前，其他列車均不得進(jìn)入該區(qū)間[5]。

2 西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)目前存在的主要問題

（1）鐵路線路曲線較多而且曲線半徑較小。由于從礦山至佩佩爾港口間鐵路線路的 0～70 km 線路區(qū)段是既有線升級(jí)改造區(qū)段，僅在既有線基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道升級(jí)，并沒有對(duì)路基進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，存在曲線較多且曲線半徑較小等問題，導(dǎo)致鋼軌內(nèi)側(cè)面和輪對(duì)、輪緣的非正常磨耗比較嚴(yán)重，造成檢修工作量增加，鋼軌和輪對(duì)的使用壽命縮短。

（2）礦山區(qū)域鐵路線路長(zhǎng)大坡道較多。在礦山區(qū)域約有 12 km 的鐵路線路坡度在15‰左右，而且礦山區(qū)域的鐵路線路主要順著山坡走向建造，存在多處填方和挖方，導(dǎo)致列車在運(yùn)行中存在空車上坡、重車下坡等問題，增大重車下坡車速控制難度，列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較高。

（3）礦粉卸車環(huán)節(jié)等待時(shí)間較長(zhǎng)。2014 年全年、3 月、4 月、6 月西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表 1 所示，從表 1 可以看出， 2014 年3 月、4 月、6 月礦山的鐵礦石運(yùn)量均超過 170 萬 t。

2014 年空車在礦山裝車前平均等待時(shí)間為 56 min，重車在佩佩爾港口卸車前平均等待時(shí)間為 129 min，占列車在礦山至佩佩爾港口間循環(huán)總時(shí)間的 9%，空車從佩佩爾港口等待出發(fā)的平均時(shí)間為 34 min，列車在礦山至佩佩爾港口間總的等待時(shí)間為 219 min，占列車總循環(huán)時(shí)間的 15%。此外，有 78.4% 的列車等待卸車機(jī)時(shí)間超過 15 min，同時(shí)存在卸車機(jī)等待重車的情況，主要原因是各列車卸車作業(yè)時(shí)間相差較大，重車不均衡到達(dá)佩佩爾港口。

表1 2014年全年、3月份、4月份、6月份西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

（4）調(diào)度系統(tǒng)尚未實(shí)現(xiàn)智能化。西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)主要采用調(diào)度員統(tǒng)一指揮模式，由調(diào)度員通過對(duì)講機(jī)完成行車作業(yè)計(jì)劃的下達(dá)和調(diào)整，調(diào)度作業(yè)過于依賴人工作業(yè)，尚未實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)度。調(diào)度員必須按照安全、高效的運(yùn)行原則保證所有列車在線路上持續(xù)流動(dòng)，受各列車錯(cuò)綜復(fù)雜的信息反饋影響，調(diào)度員工作勞動(dòng)強(qiáng)度較大。隨著運(yùn)行列車數(shù)量的增加，容易增加列車運(yùn)行安全隱患、降低列車運(yùn)行效率。

3 西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化措施

（1）優(yōu)化礦山至佩佩爾港口間鐵路運(yùn)輸設(shè)施設(shè)備。針對(duì)礦山至佩佩爾港口間部分區(qū)段連續(xù)曲線較多、曲線半徑較小的鐵路線路區(qū)段，建議進(jìn)行曲線半徑加大調(diào)整，同時(shí)在曲線外軌上加裝自動(dòng)潤(rùn)滑器，輪對(duì)在壓上潤(rùn)滑器后，潤(rùn)滑脂會(huì)自動(dòng)適量溢出，潤(rùn)滑輪軌接觸面，降低鋼軌內(nèi)側(cè)面和輪對(duì)、輪緣的非正常磨耗[6]。對(duì)于礦粉漏斗車運(yùn)行中通過點(diǎn)檢發(fā)現(xiàn)的輪緣磨耗嚴(yán)重的輪對(duì)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。此外，根據(jù)礦山至佩佩爾港口間鐵路線路情況對(duì)列車運(yùn)行進(jìn)行限速，其中，0～70 km 鐵路區(qū)段線路限速 35 km/h，礦山區(qū)域由于鐵路線路存在長(zhǎng)大坡道，限速 30 km/h，中間新建鐵路限速 60 km/h。

（2）多措并舉防控列車通過長(zhǎng)大坡道。礦山區(qū)域的鐵路線路坡度大、坡道長(zhǎng)、曲線多。為確保重車安全下坡，建議從設(shè)備性能和運(yùn)行規(guī)則方面嚴(yán)加控制[7]。①在機(jī)車自閥制動(dòng)采用最小減壓位時(shí)，應(yīng)保證整個(gè)列車的制動(dòng)保壓時(shí)間不少于 2 h。②加裝列車車尾監(jiān)測(cè)裝置，確保司機(jī)室能夠?qū)崟r(shí)觀察列車尾車的列車管壓力，以便監(jiān)測(cè)到尾車的制動(dòng)狀態(tài)。③2 列車進(jìn)行會(huì)車作業(yè)時(shí)，司機(jī)應(yīng)互相通知對(duì)方其尾車車號(hào)，確保長(zhǎng)大列車運(yùn)行的完整性。④重車在礦山區(qū)域長(zhǎng)大坡道下行時(shí)，機(jī)車使用“電阻制動(dòng)+空氣制動(dòng)”的方式控制列車運(yùn)行速度在安全限速內(nèi)，當(dāng)列車超速時(shí)，應(yīng)馬上制動(dòng)停車，并且立即在列車兩端實(shí)施足量車輛手閘制動(dòng)，操縱機(jī)車自閥緩解，待整個(gè)列車充風(fēng)完畢后，在保證尾端部分礦粉漏斗車手閘制動(dòng)的前提下，列車運(yùn)行到安全區(qū)域，然后停車緩解手閘，恢復(fù)正常運(yùn)行。

（3）優(yōu)化卸車作業(yè)環(huán)節(jié)。受礦粉品種的不同和礦粉水分含量差異的影響，各列車的卸車時(shí)間相差較大。因此，應(yīng)合理使用佩佩爾港口的 2 輛卸車機(jī)，減少到達(dá)港口的重車等待卸車時(shí)間。由于佩佩爾港口的 2 號(hào)卸車機(jī)卸車能力較高，1 次可以卸 2 輛車，1 號(hào)卸車機(jī)卸車能力較低，1 次只能卸 1 輛車，因而卸車作業(yè)應(yīng)主要以 2 號(hào)卸車機(jī)為主，1 號(hào)卸車機(jī)為輔。當(dāng) 2 號(hào)卸車機(jī)正在進(jìn)行卸車作業(yè)時(shí)，可同時(shí)組織到達(dá)的重車進(jìn)入 1 號(hào)卸車機(jī)進(jìn)行卸料，使列車循環(huán)更加均衡，降低卸車機(jī)等待重車時(shí)間。

（4）增加計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)。為解決西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)調(diào)度指揮過于依賴人工作業(yè)的問題，應(yīng)結(jié)合礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)研究適合的列車調(diào)度計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，增加關(guān)鍵作業(yè)區(qū)域的電子監(jiān)控，并且在機(jī)車上增設(shè)全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System，GPS)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度室實(shí)時(shí)監(jiān)控定位列車運(yùn)行位置。調(diào)度員不必再通過對(duì)講機(jī)詢問即可準(zhǔn)確掌握列車的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，減輕調(diào)度員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié)束語

西非大型礦山鐵礦運(yùn)輸系統(tǒng)經(jīng)過 4 年多時(shí)間的運(yùn)行，鐵路運(yùn)輸組織方案不斷優(yōu)化，運(yùn)輸能力不斷提升，有效滿足了當(dāng)?shù)氐V山鐵礦石的外運(yùn)需求。下一步計(jì)劃在地面設(shè)置車輛軸溫檢測(cè)器，對(duì)重車駛下長(zhǎng)大坡道后的軸溫進(jìn)行檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患；在礦山至佩佩爾港口間的 7 號(hào)會(huì)讓站與礦山之間進(jìn)行施工增加復(fù)線，提高礦山區(qū)域的鐵路運(yùn)輸能力[8]；同時(shí)在佩

佩爾港口編組站建立小型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，控制港口編組站的 30 組道岔，提高調(diào)車作業(yè)效率和安全性。

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（責(zé)任編輯 金艷萍）

Reflection on Optimizing Transportation System of Large-Scale Iron Ore in West Africa

SONG Xu-song1, HAN Jian-fen2
(1.Railway Port Department, Sierra Leone Mining Co., Ltd of Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd,Freetown,Sierra Leone, 2. Operation Coordination Center,Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd, Jinan 250101, Shandong,China)

This paper analyzes present situation of large-scale iron ore transportation system in West Africa from the perspectives of infrastructure ,facilities and transportation organization, and studies the main problem of current railway transportation system on this basis, and puts forward measures to further elevate the reliability and adaptability of railway transportation system ,including optimizing railway transportation facilities, controlling railway passing long and steep grade, optimizing loading and unloading operation, and adding computer assisted dispatch system in order to provide valuable

for transportation requirement of iron and ore.

Railway Mine; Infrastructure and Facilities; Transportation Organization; Dispatching

1004-2024(2016)10-0044-05

U294.1

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.10.09

2016-09-01

宋緒松(1969—)，男，山東萊陽人，碩士。韓建芬(1969—)，女，山東章丘人，大學(xué)本科。