侯黎明，王永強

(中國鐵路設(shè)計集團有限公司機械環(huán)工院，天津 300251)

機車整備作業(yè)指機車運行前的整備和準(zhǔn)備工作，是為運輸提供優(yōu)質(zhì)高效的牽引動力的重要保障。目前各機務(wù)段按照機車大整備“乘檢分離，乘養(yǎng)分離，整檢合一，修養(yǎng)合一”的要求，整合整備資源，規(guī)范整備模式，統(tǒng)一整備標(biāo)準(zhǔn)，完善整備設(shè)施[1-2]。整備棚作為機車整備的關(guān)鍵設(shè)施，其標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)決定著機車整備作業(yè)的效率[3]。

1 機車整備規(guī)模

1.1 機車整備任務(wù)量的確定

機車整備任務(wù)量包括本段機車整備任務(wù)和外段機車整備任務(wù)兩部分，運用機車自進(jìn)段起進(jìn)行整備至機車出段止算做整備1次。機車每晝夜整備臺次與機車的運轉(zhuǎn)方式有關(guān)，計算方法如下。

(1)干線機車整備臺次

①肩回式運轉(zhuǎn)制

機車擔(dān)當(dāng)交路以肩回式運轉(zhuǎn)制運行時，產(chǎn)生的機車整備臺次為[1]

N1=N整=∑n

(1)

式中N1——各交路方向所需的整備機車臺次；

n——由本段機車擔(dān)任交路的列車對數(shù)以及在本段折返的機車所擔(dān)當(dāng)交路的列車對數(shù)。

無論是本段的整備機車還是外段的折返機車，均需進(jìn)入機務(wù)段內(nèi)整備。本段機車需要整備；自實行長交路輪乘制后，外段機車也需由外段派駐的地勤人員進(jìn)行整備檢查，均需占用整備能力，所以不僅需要考慮本段機車的整備，還須考慮外段機車折返時的整備。

肩回式運轉(zhuǎn)制的機車交路，機車在段內(nèi)的整備臺次為由本段機車擔(dān)任交路的列車對數(shù)以及在本段折返的機車所擔(dān)當(dāng)交路的列車對數(shù)之和。

②半循環(huán)式運轉(zhuǎn)制

半循環(huán)式運轉(zhuǎn)制是機車在相鄰的兩個交路區(qū)段內(nèi)往返運行1次后進(jìn)入本段整備1次，因此機車在段內(nèi)的整備次數(shù)占所擔(dān)當(dāng)交路區(qū)段的列車對數(shù)的1/2，即

(2)

③全循環(huán)式運轉(zhuǎn)制

機車在跑循環(huán)運轉(zhuǎn)制時，可根據(jù)交路長短及往返次數(shù)明確規(guī)定一個整備周期，計算機車在段內(nèi)的整備次數(shù)。

(3)

式中L整——設(shè)定的機車整備周期。

(2)調(diào)車及小運轉(zhuǎn)機車的整備臺次

調(diào)車及小運轉(zhuǎn)機車的整備臺次按每臺機車每晝夜整備1次計，如配屬n臺調(diào)小機車，則每天整備n臺次，記為N4=n。

(3)整備任務(wù)量的確定

運用維修段所承擔(dān)的機車整備任務(wù)量為承擔(dān)的各交路方向產(chǎn)生的整備任務(wù)量以及調(diào)小機車的整備任務(wù)量之和。即

N=N1+N2+N3+N4

(4)

1.2 機車整備設(shè)施規(guī)模的確定

(1)機車整備臺位的計算

機車整備臺位按下列公式計算

(5)

式中A整——機務(wù)段所需整備臺位數(shù)；

N整——每晝夜需整備的機車臺次數(shù)；

t整——每臺機車規(guī)定的整備作業(yè)時間，一般為50min；

1 440——晝夜總分鐘數(shù),min；

C——機車入段不平衡系數(shù)，推薦取1.2～1.5。

按上式計算，機車入段不平衡系數(shù)C取1.5時，每整備臺位一晝夜可完成20臺次的機車整備任務(wù)，以此計算確定的整備待班臺位規(guī)?？蓾M足大部分客貨運整備任務(wù)。

部分大型客站由于開行始發(fā)終到客車對數(shù)較多，且旅客列車集中到達(dá)、集中出發(fā)現(xiàn)象較為突出，機車出入段較為集中，造成整備作業(yè)需求集中無法均衡作業(yè)，受其影響，現(xiàn)狀大型客站配套的客運機務(wù)整備設(shè)備通過能力受影響較大，每條線1天一般僅能承擔(dān)的整備任務(wù)約15臺次，則按上述公式計算，則取C=2.0較為合適。

(2)機車待班臺位的計算

一般不做待班臺位的計算，通常是整備臺位和待班臺位均布置在同一條整備線上；并在整備臺位前方設(shè)1臺機車停留位置，在待班臺位后方要求有停放1臺機車的位置；在兩個檢查坑之間有1臺機車停留位置，即1條整備待班線可停放5臺機車的位置。

(3)確定機車整備、待班臺位的常用方法

目前常用的方法是按整備任務(wù)量與交路方向綜合確定，原則上每個交路方向按整備任務(wù)量獨立設(shè)置1組整備線，不宜幾個交路方向共用1條整備待班線，以方便機車按交路方向排進(jìn)路作業(yè)及出入段順序。整備待班臺位最終規(guī)模按各交路方向綜合確定。

1.3 機車整備待班作業(yè)區(qū)域劃分

按照機車運用整備工藝流程[4]，和諧機車運用整備作業(yè)區(qū)可以劃分為以下六大區(qū)域(圖1)。

圖1 機車整備作業(yè)流程

(1)車號識別區(qū)：對出入段機車的“身份”進(jìn)行識別的區(qū)域。

(2)動態(tài)檢測區(qū)：對入段機車的輪對、走行部、受電弓等關(guān)鍵部件進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測的區(qū)域。

(3)保潔區(qū)：對機車進(jìn)行清潔保養(yǎng)的區(qū)域。本區(qū)域視工藝流程可以與整備區(qū)合并。

(4)待整區(qū)：乘務(wù)員下車辦理退勤，機車進(jìn)入等待整備區(qū)域，待整區(qū)之后機車的移動由地勤司機負(fù)責(zé)。

(5)整備區(qū)：對機車進(jìn)行整備、維護(hù)、檢測、碎修、試驗等作業(yè)區(qū)域。本區(qū)域使機車回復(fù)良好工況狀態(tài)。

(6)待乘區(qū)：本區(qū)域分為機車待班停留區(qū)域和乘務(wù)員待乘區(qū)域，在待乘區(qū)域機務(wù)員辦理出勤手續(xù)后出乘，執(zhí)行值乘任務(wù)。

2 機車整備棚的設(shè)置模式

整備棚根據(jù)整備機車的類型不同，可分為內(nèi)燃機車整備棚和電力機車整備棚，電力機車整備棚又根據(jù)接觸網(wǎng)設(shè)置形式分為接觸網(wǎng)帶電模式和接觸網(wǎng)無電模式，其詳細(xì)分類見圖2。

圖2 整備棚設(shè)置模式

2.1 棚內(nèi)設(shè)接觸網(wǎng)，機車升弓受電進(jìn)入整備棚

整備棚內(nèi)設(shè)置接觸網(wǎng)，整備臺位兩端設(shè)置隔離開關(guān)及分段絕緣器，依靠隔離開關(guān)的開關(guān)來控制接觸網(wǎng)是否帶電，配套設(shè)置隔離開關(guān)安全監(jiān)控系統(tǒng)來保證登頂作業(yè)流程及車頂人員的安全[5]。

該方式機車移動快，作業(yè)效率高，在整備臺位可進(jìn)行整備后的機車試驗作業(yè)，由于設(shè)置了隔離開關(guān)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包含有門禁系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，聲、光等報警系統(tǒng)，自動接地系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)以及擋車桿，并且各子系統(tǒng)之間聯(lián)鎖確認(rèn)，對人員登頂實行身份確認(rèn)、權(quán)限確認(rèn)、工況確認(rèn)等多重保障措施，有效地保證了登頂作業(yè)人員的安全。如圖3、圖4所示。

圖3 棚內(nèi)設(shè)接觸網(wǎng)

圖4 安全聯(lián)鎖監(jiān)控室

2.2 棚內(nèi)設(shè)移動式接觸網(wǎng)，機車升弓受電進(jìn)入整備棚

整備棚內(nèi)設(shè)置移動式接觸網(wǎng)，即整備臺位上方的接觸網(wǎng)為移動式，當(dāng)需要登頂作業(yè)時，將整備臺位上方的可移動式接觸網(wǎng)側(cè)移到一側(cè)，使得車頂作業(yè)空間開闊，并給人一種更安全的感覺。整備臺位兩端設(shè)置隔離開關(guān)及分段絕緣器，隔離開關(guān)及分段絕緣器設(shè)置在棚內(nèi)，依靠隔離開關(guān)的開關(guān)來控制移動式接觸網(wǎng)帶電與否，配套設(shè)置有隔離開關(guān)安全監(jiān)控系統(tǒng)來保證登頂作業(yè)流程及車頂人員的安全。

該方式機車移動較快，作業(yè)效率高，在整備臺位也可以進(jìn)行整備后的機車試驗作業(yè)，同樣設(shè)置有安全監(jiān)控系統(tǒng)，有效地保證了登頂作業(yè)人員的安全。由于移動式接觸網(wǎng)的移動機構(gòu)需要懸掛于整備棚棚頂，存在平臺結(jié)構(gòu)與整備棚主體結(jié)構(gòu)的接口處理，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，投資稍大。如圖5所示。

圖5 棚內(nèi)移動接觸網(wǎng)方式

2.3 棚內(nèi)不設(shè)接觸網(wǎng)，機車靠外力牽引進(jìn)入整備棚

整備棚內(nèi)不設(shè)置接觸網(wǎng)，整備臺位的機車車頂處于始終無電的狀態(tài)。整備臺位電化掛網(wǎng)至整備棚外，距離整備棚端3.0 m設(shè)置接觸網(wǎng)終端桿。距終端絕緣子2 m處設(shè)置接觸網(wǎng)終點標(biāo)，根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》電力機車在有接觸網(wǎng)終點的線路上調(diào)車時，應(yīng)控制速度，距接觸網(wǎng)終點標(biāo)應(yīng)有10 m的安全距離；遇特殊情況，必須近于10 m時，要嚴(yán)格控制速度。由于接觸網(wǎng)棚前下錨，整備棚前接觸網(wǎng)終端桿較多，減少了整備場的作業(yè)空間，同時機車停車位置距離整備棚邊緣至少15 m以上，牽車距離較長(圖6)。機車進(jìn)入整備臺位需要借助外力牽引。

圖6 接觸網(wǎng)棚前下錨，棚內(nèi)不設(shè)接觸網(wǎng)

該方式由于整備臺位沒有接觸網(wǎng)，機車采用公鐵兩用車或牽車電源牽車的方式進(jìn)入整備臺位，整備臺位機車上方為真正的無電區(qū)，使登頂作業(yè)人員避免了安全風(fēng)險。但機車弓網(wǎng)壓力測試以及機車試驗等作業(yè)均需要在待班臺位進(jìn)行，給整備作業(yè)帶來一定的不便。

外力牽引機車進(jìn)入整備臺位的方式包括牽引小車(公鐵兩用車，圖7)的方式和地面牽車電源的方式。兩種方式機車的移動速度均較慢，作業(yè)效率較低，在整備臺位無法進(jìn)行整備后的機車試驗作業(yè)，牽引設(shè)備與機車摘掛作業(yè)復(fù)雜，對場地要求高；如采用地面牽車電源的模式，則需要對地面電源(或滑觸線)進(jìn)行有效的安全管理，以避免地面作業(yè)人員觸電的風(fēng)險。另外，牽車電源設(shè)置要求整備棚外設(shè)置35 m左右的接觸滑軌，滑軌設(shè)置對整備場平面布置要求較高，且對整備場內(nèi)平過道的通行造成一定的干擾，給整備場內(nèi)的車輛運輸通行帶來不便。

圖7 公鐵兩用車

2.4 棚內(nèi)設(shè)假網(wǎng)，機車靠外力牽引進(jìn)入整備棚

整備棚內(nèi)設(shè)置接觸網(wǎng)，但在整備棚前后設(shè)置雙絕緣子。且棚內(nèi)接觸網(wǎng)做接地處理。接觸網(wǎng)棚頂結(jié)構(gòu)懸掛。該方式可減少整備棚前后的終端下錨桿，且可在整備棚內(nèi)進(jìn)行升弓試驗。

機車進(jìn)入整備臺位需要借助外力牽引，機車采用公鐵兩用車或牽車電源牽車的方式進(jìn)入整備臺位，整備臺位機車上方接觸網(wǎng)始終處于無電狀態(tài)，使登頂作業(yè)人員避免了觸電的風(fēng)險。如圖8所示。

圖8 牽車電源

機車牽引方式與棚內(nèi)不設(shè)網(wǎng)方式整備棚內(nèi)設(shè)置相同，但卻縮短了機車至整備臺位的牽車距離，且不必設(shè)置接觸網(wǎng)終端桿，增大了整備場的作業(yè)空間。

3 整備棚的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)

為減少雨、雪、霧霾等惡劣天氣對整備作業(yè)的影響，在整備臺位設(shè)置整備棚，整備棚長度應(yīng)根據(jù)整備作業(yè)方式確定，寬度覆蓋所有整備線。為便于檢查走行部等作業(yè)，整備區(qū)域設(shè)置低地面，高程為-0.5～-0.6 m。

(1)電力機車整備棚長度(接觸網(wǎng)棚內(nèi)帶電模式)

整備棚長度僅考慮覆蓋整備臺位，將隔離開關(guān)及分段絕緣器(含引線)設(shè)置在整備棚內(nèi)，檢查坑兩側(cè)設(shè)置低地面，兩端設(shè)置平過道。

電力機車整備棚長為

LP=LT+LW+LX+LK+LX+LT

(6)

式中LP——整備棚長度；

LT——整備棚內(nèi)一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LW——整備棚內(nèi)隔離開關(guān)柱及圍欄寬度，一般為3.0 m；

LX——整備棚內(nèi)低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

如電力機車機車長取為23 m，則整備棚長為48～54 m。

(2)電力機車整備棚長度(棚內(nèi)無電模式)

電力機車整備棚內(nèi)無接觸網(wǎng)或者接觸網(wǎng)不帶電(假網(wǎng))，不設(shè)置隔離開關(guān)柱，其他與電力機車整備棚相同。

電力機車整備棚長為

LP=LT+LX+LK+LX+LT

(7)

式中LP——整備棚長度；

LT——整備棚內(nèi)一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LX——整備棚內(nèi)低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

(3)內(nèi)燃機車整備棚長度

內(nèi)燃機車整備棚不設(shè)置隔離開關(guān)柱，其他與電力機車整備棚相同。

內(nèi)燃機車整備棚長為

LPN=LT+LX+LK+LX+LT

(8)

式中LPN——內(nèi)燃整備棚長度；

LT——整備棚內(nèi)一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LX——整備棚內(nèi)低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

(4)整備棚寬度

整備棚寬度考慮只覆蓋整備線群，最外側(cè)至整備線外側(cè)3 m處。

WP=W1+W2+W3+…+Wn+6.0

(9)

式中，W1、W2、W3、Wn分別為整備線線間距，一般取≥6 m。如4條整備線，線間距為6.0 m，則整備棚寬為24 m。

如7條整備線，中間整備線線間距為6.5 m，其余為6.0 m，則整備棚寬為42.5 m。

(5)整備棚高

整備棚的高度應(yīng)考慮在棚內(nèi)設(shè)置隔離開關(guān)柱或預(yù)留設(shè)置隔離開關(guān)柱的條件，隔離開關(guān)采用立柱側(cè)面安裝方式，棚高控制在9.0～9.5 m。

棚內(nèi)除隔離開關(guān)柱之外，不設(shè)置其他接觸網(wǎng)柱，接觸網(wǎng)及承力索均懸掛于整備棚屋架上

(6)整備棚結(jié)構(gòu)形式

整備棚宜采用鋼結(jié)構(gòu)形式，棚頂強度除正?？紤]風(fēng)、雨、雪壓等因素之外，尚應(yīng)重點考慮抗風(fēng)揭因素，條件具備的宜做抗風(fēng)揭試驗。

棚頂考慮上人進(jìn)行維修作業(yè)的條件，并有防滑落的防護(hù)設(shè)施。棚頂排水采用集中排水，匯入地面附近排雨水系統(tǒng)。

4 實例應(yīng)用

以某客運機務(wù)段為例，日整備電力機車62臺次，內(nèi)燃機車25臺次?？紤]到內(nèi)燃機車整備線與電力機車整備線分設(shè)，兩種機型臺位數(shù)應(yīng)該單獨考慮，根據(jù)公式(5)，結(jié)合客運機車集中到達(dá)的特點，本次設(shè)計需要電力機車整備待班線4條，內(nèi)燃機車整備待班線2條(預(yù)留電化條件)?？紤]到該鐵路局機務(wù)整備作業(yè)均采用整備場掛網(wǎng)并設(shè)置3層作業(yè)平臺、安全聯(lián)鎖監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備設(shè)施，本次設(shè)計整備棚采用“棚內(nèi)設(shè)接觸網(wǎng)，機車升弓受電進(jìn)入整備棚”模式。

根據(jù)公式(6)和公式(9)可得，整備棚長為54 m，寬為36.5 m。整備棚內(nèi)接觸網(wǎng)采用倒立柱懸掛，整備棚檐口高度為9.0 m，其平面、剖面布置如圖9、圖10所示，建成投產(chǎn)后現(xiàn)場照片如圖11、圖12所示。

圖9 整備棚平面布置(單位：mm)

圖10 整備棚剖面(單位：mm)

5 結(jié)論

整備棚作為機車整備的關(guān)鍵設(shè)施，其設(shè)置可實現(xiàn)全天候作業(yè)的需求，消除不良天氣機車登頂作業(yè)安全隱患，提高機車整備質(zhì)量和效率。

結(jié)合整備作業(yè)區(qū)域的劃分，總結(jié)了整備棚的設(shè)置模式，并根據(jù)現(xiàn)場使用情況，分析了不同模式的優(yōu)缺點。結(jié)合不同的影響因素，提出了不同模式整備棚的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。最后通過實例進(jìn)行了驗證，該整備棚投入使用后得到了機務(wù)段及路局各處室的一致認(rèn)可。本論文提出的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可操作性強，應(yīng)用范圍廣，對于標(biāo)準(zhǔn)化整備場的設(shè)計具有指導(dǎo)意義，可全面提升機車整備能力，從而為運輸提供優(yōu)質(zhì)高效的牽引動力保障。

圖11 整備棚現(xiàn)場整體效果