韓桂波，潘曉巖

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300308）

0 引言

近年來，雙碳理念被納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，在全球新形勢(shì)下，節(jié)能減排、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、綠色發(fā)展已然成為交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)，我國(guó)政府緊密聯(lián)系全球發(fā)展態(tài)勢(shì)，明確提出2030年前“碳達(dá)峰”和2060年前“碳中和”的目標(biāo)[1]。2017年，交通運(yùn)輸部發(fā)布《交通運(yùn)輸部關(guān)于全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見》[2]，核心要義是“綠色交通”，鐵路作為大宗貨物主要運(yùn)輸渠道，應(yīng)積極面對(duì)未來發(fā)展中所要面對(duì)的環(huán)保理念。2019年，國(guó)家印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，指出要打造綠色高效的現(xiàn)代物流系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，實(shí)行綠色交通，加快推進(jìn)“公轉(zhuǎn)鐵”專用線建設(shè)[3]。2021年3月，國(guó)鐵集團(tuán)公布了《中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司2020年統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[4]，對(duì)比近三年國(guó)家鐵路貨物運(yùn)輸量[5-6]（見表1），鐵路貨物運(yùn)輸呈逐年上升趨勢(shì)，鐵路在貨運(yùn)中承擔(dān)越來越重要的角色。

表1 國(guó)家鐵路貨物運(yùn)輸量Tab.1 National railway freight volume

1 鐵路貨運(yùn)運(yùn)輸?shù)闹匾院吞攸c(diǎn)

1.1 運(yùn)輸量大且運(yùn)速快

鐵路運(yùn)輸受氣候影響較小，除極端惡劣天氣外，一年四季可以不分晝夜地運(yùn)輸貨物，貨運(yùn)速度遠(yuǎn)高于貨輪運(yùn)輸。鐵路運(yùn)輸機(jī)車具有強(qiáng)大的牽引力，一列火車運(yùn)輸能力在四千噸左右，遠(yuǎn)高于汽運(yùn)、航運(yùn)?；疖嚩际遣捎密嚶芬惑w化運(yùn)輸，具有較高的管理效率，運(yùn)輸?shù)能壍谰哂袑Ｏ硇院凸餐{(diào)配性，總體效率較高。我國(guó)目前已基本形成了以“三西”、東北、華東、中南、西北、西南等六大鐵路煤炭外運(yùn)通道為主骨架的煤炭運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。以大秦、朔黃、蒙冀、石太、瓦日、侯月、隴海、寧西等組成的橫向通道和以京滬、京九、京廣、焦柳、包西—西康—襄渝、蘭新—蘭渝等組成的縱向通道，共同構(gòu)成“西煤東運(yùn)”“北煤南運(yùn)、鐵海江聯(lián)運(yùn)”的鐵路運(yùn)輸格局[7]。

1.2 能效水平高且污染小

目前列車供能方式以電力為主，僅部分落后地區(qū)仍然采用汽、油為主要?jiǎng)恿Γ嵌荚谥鸩礁纳颇茉唇Y(jié)構(gòu)。電力資源的使用，不僅可以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，節(jié)省礦物資源，還可以有效減少氮氧化物和硫化物的產(chǎn)生，同時(shí)杜絕鐵路沿線的空氣污染。鐵路軌道由國(guó)家統(tǒng)一部署施工，建設(shè)完成后基本不會(huì)移動(dòng)，早期供蒸汽機(jī)車的軌道后來服務(wù)于燃油機(jī)車，再到現(xiàn)在的電力化機(jī)車，鐵路軌道仍然在繼續(xù)使用，雖然前期投入成本較高，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，能效水平還是遠(yuǎn)高于公路運(yùn)輸?shù)摹?/p>

1.3 體系完備

“十三五”期間，交通運(yùn)輸部完成1 671項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂，其中鐵路領(lǐng)域發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)108項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)540項(xiàng)，小計(jì)648項(xiàng)，共計(jì)占比38.8%。為了促進(jìn)綠色低碳交通建設(shè)，貫徹國(guó)家藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整要求，我國(guó)發(fā)布了第一部重載鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《重載鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10625—2017），制定實(shí)施了《鐵路煤炭運(yùn)輸抑塵技術(shù)條件》（TBT3210.1—2009）和《鐵路專用線設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》（CR9156—2019）標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化綠色交通發(fā)展科學(xué)性和系統(tǒng)性，踐行綠色發(fā)展理念，提升綠色、低碳、集約發(fā)展水平。

2 鐵路貨運(yùn)現(xiàn)有裝卸工藝分析

2.1 裝車工藝分析

目前大宗煤炭、礦石等通用散貨的連續(xù)裝車通常采用固定式裝車系統(tǒng)和移動(dòng)式裝車系統(tǒng)兩種。

（1）定點(diǎn)倉式裝車工藝

定點(diǎn)倉式裝車工藝由裝車樓、供料系統(tǒng)和車輛推送系統(tǒng)組成。裝車作業(yè)過程中，火車車廂按要求逐節(jié)通過裝車樓，鐵路線需要足夠的存車長(zhǎng)度；供料系統(tǒng)中的落料漏斗至少要高于車體1米距離，對(duì)物料出場(chǎng)的布置要求較高，能耗也較高；車輛推送系統(tǒng)需推動(dòng)達(dá)幾千噸的火車編組，配置功率較大且構(gòu)造復(fù)雜，總體造價(jià)比較高。

（2）移動(dòng)懸臂式裝車工藝

移動(dòng)懸臂式裝車工藝由懸臂裝車機(jī)和帶式輸送機(jī)組成，適用于裝車量大的專業(yè)化碼頭，列車編組?？吭谝?guī)定區(qū)域后，懸臂式裝車機(jī)通過自身的移動(dòng)對(duì)列車逐節(jié)裝滿，自身配備的物料緩沖倉既可以避免物料灑落在兩節(jié)車廂之間的連接處增加物料清理難度，又可以避免頻繁啟動(dòng)供料皮帶機(jī)影響電機(jī)的使用壽命，增加成本。

（3）流動(dòng)機(jī)械裝車工藝

流動(dòng)機(jī)械裝車工藝采用流動(dòng)機(jī)械進(jìn)行作業(yè)，主要包括單斗裝載機(jī)和履帶式、輪胎式抓斗起重機(jī)，裝車效率較低，適用于裝車量小的非專業(yè)化碼頭堆場(chǎng)。

2.2 卸車工藝分析

（1）翻車機(jī)卸車工藝

專業(yè)化的大型港口都配備了比較先進(jìn)的翻車機(jī)作業(yè)設(shè)備，并且配備專屬的重載運(yùn)輸鐵路和運(yùn)輸車型。翻車機(jī)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，對(duì)車體類型要求低，適用于一切敞車車型，翻車機(jī)通常設(shè)計(jì)單翻、雙翻、三翻、四翻等4種翻車技術(shù)形式，車體對(duì)好機(jī)位后，翻車機(jī)將車輛固定好，啟動(dòng)后將敞車翻轉(zhuǎn)180°，車艙內(nèi)幾乎不再需要人工清理，卸貨速度主要取決于翻車機(jī)的效率。卸車機(jī)卸車方式的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化程度高、生產(chǎn)能力大、全自動(dòng)化操作。

（2）自卸式卸車工藝

自卸式卸車工藝搭配卸車地坑，是一種效率很高的卸車工藝，主要適用于底開門漏斗車型。底開門漏斗車卸貨時(shí)，漏斗底門被打開，物料靠自身重力自動(dòng)卸出，卸出的物料經(jīng)貨槽進(jìn)入帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至堆場(chǎng)，物料流動(dòng)性決定了其卸貨速度。卸車地坑卸車方式對(duì)物料的形狀大小要求較高，體積過大的物塊容易卡住阻塞柵格孔。

（3）螺旋機(jī)卸車工藝

螺旋機(jī)卸車工藝通常搭配卸車地坑進(jìn)行作業(yè)，螺旋機(jī)代替人工清掃，提升工作效率。螺旋機(jī)主要用于側(cè)開門式平底敞車，將水平雙向（單向）螺旋插入到側(cè)開門敞車中，向車廂的兩側(cè)或單側(cè)推卸物料，落入鐵路旁的卸車地坑中。卸車機(jī)按照行駛軌道位置劃分為橋式和門式，螺旋機(jī)卸車工藝對(duì)車型適應(yīng)性好，對(duì)物料的粒度要求較高，效率一般，適用于中小型碼頭。

（4）抓斗式卸車工藝

抓斗卸車工藝?yán)闷胀◣ёザ返凝堥T起重機(jī)、輪胎（履帶）式起重機(jī)和改造型挖掘機(jī)，直接在車廂內(nèi)抓取物料。卸下的物料基本采用就地堆放或直接裝車轉(zhuǎn)運(yùn)，效率較低，適用于運(yùn)量不大的小型碼頭堆場(chǎng)。

3 鐵路裝卸工藝中環(huán)保應(yīng)用研究

3.1 裝卸過程中產(chǎn)生的污染及危害

干散貨在鐵路運(yùn)輸裝卸過程中，產(chǎn)生的污染主要是無組織揚(yáng)塵污染。物料在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中機(jī)械力和重力作用下，發(fā)生無規(guī)則的碰撞、擠壓、摩擦、沖擊和掉落等運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了大量的生產(chǎn)性粉塵，受誘導(dǎo)風(fēng)影響，造成小面積的揚(yáng)塵擴(kuò)散，裝卸過程中產(chǎn)生的無組織揚(yáng)塵污染主要有以下三點(diǎn)危害：

（1）嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生和港容港貌，降低港口聲譽(yù)；

（2）嚴(yán)重危害工人職業(yè)健康安全，增加塵肺職業(yè)病概率；

（3）嚴(yán)重造成生產(chǎn)性安全危害，易引發(fā)火災(zāi)和粉塵爆炸。

3.2 裝卸過程中污染治理方法

裝卸過程中粉塵污染治理方式主要包括兩個(gè)方面，一方面是改變現(xiàn)有裝卸工藝或裝卸方式，力求從源頭治理；另一方面是增設(shè)抑塵除塵裝置，從過程中抑制粉塵的擴(kuò)散。

對(duì)于中小型碼頭，可以通過建設(shè)密封艙的方式，采用密閉式操作，將無組織排放轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪M織排放，同時(shí)提高作業(yè)環(huán)境濕度，減少粉塵的溢出；大型專業(yè)化堆場(chǎng)裝車樓的落料漏斗可以優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用曲線式的落料通道，盡量縮小高度落差?，F(xiàn)有的抑塵除塵裝置種類較多，應(yīng)用也比較廣泛，常見的主要有水霧噴淋抑塵、噴灑抑塵劑除塵、旋風(fēng)除塵器除塵、靜電除塵、干霧抑塵、布袋除塵器除塵等方式，此外還有以上幾種聯(lián)用的除塵方式。水霧噴淋抑塵方式應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)要求也比較低，存在的問題也比較大，如對(duì)除塵過程中產(chǎn)生的大量含塵污水的后期處理問題。

3.3 裝卸工藝污染防治新展望

以國(guó)家的高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)為導(dǎo)向，各大港口不斷推進(jìn)“公轉(zhuǎn)鐵”戰(zhàn)略，開拓創(chuàng)新港口鐵路專用線聯(lián)運(yùn)作業(yè)組織模式，積極試驗(yàn)采用“車船直取”的模式，作業(yè)方式避開堆場(chǎng)，火車與船舶之間直接進(jìn)行倒裝和換裝作業(yè)，利用翻車機(jī)房將火車上的離港物料直接進(jìn)行裝船或?qū)⒌礁畚锪侠脤I(yè)化卸船機(jī)直接轉(zhuǎn)運(yùn)到火車上?！败嚧比　蹦Ｊ街?，物料不需要借助堆場(chǎng)進(jìn)行暫存和倒運(yùn)，減少一個(gè)中間步驟，對(duì)于規(guī)模較小的碼頭，在設(shè)施設(shè)備規(guī)模不夠完備的情況下也可以完成，具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和前瞻性。

4 結(jié)語

鐵路作為標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)輸方式，可以直接與發(fā)達(dá)國(guó)家并軌運(yùn)行，在我國(guó)貨物運(yùn)輸領(lǐng)域占有重要地位，作為節(jié)能環(huán)保型的交通運(yùn)輸方式，在最后的裝卸環(huán)節(jié)務(wù)必采用高效的抑塵方式，減少對(duì)環(huán)境的污染，通過加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)研發(fā)應(yīng)用和完善鐵路綠色管理體系，進(jìn)一步擴(kuò)大比較優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)鐵路的綠色發(fā)展。