付立斌
(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)研究院,天津 300308)
為加快改善環(huán)境空氣質(zhì)量,打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),2018年6月27日印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》(國發(fā)[2018]22號(hào))提出積極調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu),發(fā)展綠色交通體系等一系列政策和舉措,沿海主要港口的煤炭集港改由鐵路或水路運(yùn)輸;沿海主要港口的礦石(粉)、焦炭等大宗貨物原則上主要改由鐵路或水路運(yùn)輸。鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站為鐵路貨物裝卸作業(yè)的主要場(chǎng)所,設(shè)施設(shè)備選型是場(chǎng)站內(nèi)物流環(huán)節(jié)順暢運(yùn)作的載體和基礎(chǔ)[1],目前國內(nèi)冶煉物資鐵路卸車站主要采用抓斗機(jī)、扒料機(jī)為主的機(jī)械進(jìn)行卸車,該方式卸車效率差、卸車能力低下,而且不利于環(huán)保、對(duì)場(chǎng)地要求較大,大部分車站的場(chǎng)地堆存能力不足,限制了冶煉物資流轉(zhuǎn)數(shù)量。翻車機(jī)作為機(jī)械化程度高、卸車能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境污染小的卸車設(shè)備,具有運(yùn)行可靠、操作人員較少及可實(shí)現(xiàn)完全機(jī)械化、自動(dòng)化等特點(diǎn),已成為卸車站目前主要采用的卸車作業(yè)工具。翻車機(jī)卸車系統(tǒng)是以翻車機(jī)為主要設(shè)備,輔助設(shè)備一般包括重車調(diào)車機(jī)、空車調(diào)車機(jī)、遷車臺(tái)、夾輪器及相關(guān)電控、除塵、通風(fēng)、給排水設(shè)備等。目前,我國新建電廠、鋼廠和物流園區(qū)物料卸車站根據(jù)運(yùn)量需求一般采用單車翻車機(jī)(以下簡稱“單翻機(jī)”)和雙車翻車機(jī)(以下簡稱“雙翻機(jī)”),煤炭港口則選用卸車能力強(qiáng)的三車翻車機(jī)(以下簡稱“三翻機(jī)”)或四車翻車機(jī)(以下簡稱“四翻機(jī)”)[2]。
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。翻車機(jī)卸車系統(tǒng)是以翻車機(jī)為主機(jī),由重車撥車機(jī)、空車撥車機(jī)、摘鉤平臺(tái)、遷車臺(tái)(折返式布置)等輔助設(shè)備組成。列車用機(jī)車牽引進(jìn)車站后,將重車頂推至重車撥車機(jī)作業(yè)范圍,再由翻車機(jī)進(jìn)行卸車,卸完的空車由空車撥車機(jī)推入空車線[3]。日常作業(yè)過程中,因貨物列車在卸車站到發(fā)線進(jìn)行諸多作業(yè)流程,占用時(shí)分較長,往往引起翻車機(jī)額定能力與實(shí)際作業(yè)情況偏差較大。參照翻車機(jī)設(shè)備廠技術(shù)參數(shù)以及現(xiàn)有翻車機(jī)卸車站運(yùn)營調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),翻車機(jī)翻車效率及推算作業(yè)時(shí)間表如表1所示。貨物列車在站內(nèi)卸車作業(yè)內(nèi)容及作業(yè)時(shí)間表如表2所示。
表2 卸車作業(yè)內(nèi)容及作業(yè)時(shí)間表Tab.2 Unloading operation content and operation timetable
綜合列車編組形式以及裝卸設(shè)備適用條件[4],按照鐵路線路的不同布置形式,卸車站分為折返式、貫通式、環(huán)線式、混合式4種[5-7]。
采用折返式布置的卸車站,一般布置為1條重車線、1條空車線及1條走行線或2條重車線、2條空車線及1條走行線的形式,到發(fā)線端部布置翻車機(jī)。該種站型重車到達(dá)、到達(dá)技檢、卸車作業(yè)集中在重車線,空車線上承擔(dān)卸車作業(yè)、空車編組、清掃車底、出發(fā)列檢等作業(yè),散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。以雙翻機(jī)為例,折返式卸車站示意圖如圖1所示,折返式卸車站5 000 t列車作業(yè)時(shí)分表如表3所示[8]。
圖1 折返式卸車站示意圖Fig.1 Turn-back unloading station
表3 折返式卸車站5 000噸列車作業(yè)時(shí)分表minTab.3 Operation timetable of five-thousand-ton train in turn-back unloading station
由表3可知,1列5 000噸列車在折返式卸車站的理想作業(yè)時(shí)間約為307 min,作業(yè)平行辦理實(shí)際需要時(shí)間約為259 min,每天除首列車按照307 min辦理作業(yè),其余列車均按259 min考慮,天窗時(shí)間取180 min,空費(fèi)系數(shù)取0.15,1 d可作業(yè)約4列貨車。
折返式卸車站優(yōu)缺點(diǎn)分析如表4所示,其主要應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)專用線以及物流園區(qū)設(shè)計(jì)。當(dāng)冶煉物資運(yùn)量所對(duì)應(yīng)折返式、貫通式布置形式翻車機(jī)規(guī)模數(shù)量一致時(shí),優(yōu)先考慮折返式布置形式。
表4 折返式布置站型優(yōu)缺點(diǎn)分析Tab.4 Advantages and disadvantages of turn-back unloading station
貫通式翻車機(jī)卸車站設(shè)置重車線(兼到發(fā)功能)、空車線,重車線與空車線縱列設(shè)置,設(shè)置機(jī)待線1條,臨修線1條。重車到達(dá)、到達(dá)技檢、出發(fā)技檢等作業(yè)集中在重車線(兼到發(fā)場(chǎng))上進(jìn)行,空車線承擔(dān)卸后空車集中及清掃車底作業(yè),散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。以雙翻機(jī)為例,貫通式卸車站示意圖如圖2所示,貫通式卸車站5 000噸列車作業(yè)時(shí)分表如表5所示。
圖2 貫通式卸車站示意圖Fig.2 Through-type unloading station
表5 貫通式卸車站5 000噸列車作業(yè)時(shí)分表minTab.5 Operation timetable of five-thousand-ton train in through-type unloading station
由表5可知,1列5 000噸列車在貫通式卸車站的理想作業(yè)時(shí)間約為287 min,作業(yè)平行辦理實(shí)際需要時(shí)間約為150 min,每天除首列車按照287 min辦理作業(yè),其余列車均按150 min考慮,天窗時(shí)間取180 min,空費(fèi)系數(shù)取0.15,1 d可作業(yè)約7列貨車。
貫通式卸車站優(yōu)缺點(diǎn)分析如表6所示,其主要應(yīng)用于燃煤電廠、鋼鐵企業(yè)專用線以及物流園區(qū)設(shè)計(jì)。當(dāng)自然地形條件較好,采用折返式卸車站需額外增設(shè)翻車機(jī)設(shè)備及鐵路配線時(shí),優(yōu)先考慮貫通式布置形式。
表6 貫通式布置站型優(yōu)缺點(diǎn)分析Tab.6 Advantages and disadvantages of through-type unloading station
環(huán)形式卸車站設(shè)置到達(dá)線、出發(fā)線和環(huán)形卸車線,出發(fā)線與到達(dá)線橫列設(shè)置。重車到達(dá)、到達(dá)技檢等作業(yè)集中在到達(dá)場(chǎng)進(jìn)行,空車出發(fā)列檢及機(jī)車整備等作業(yè)集中在出發(fā)場(chǎng)進(jìn)行,卸車環(huán)線上承擔(dān)卸車作業(yè)及清掃車底作業(yè),散料通過皮帶傳輸至廠區(qū)。設(shè)計(jì)中可根據(jù)地形條件將翻車機(jī)設(shè)在環(huán)形卸車線中部或靠近重車到發(fā)線一側(cè)。以雙翻機(jī)為例,環(huán)線式卸車站示意圖如圖3所示,環(huán)形式卸車站5 000噸列車作業(yè)時(shí)分表如表7所示。
圖3 環(huán)線式卸車站示意圖Fig.3 Ring-type unloading station
表7 環(huán)形式卸車站5 000噸列車作業(yè)時(shí)分表minTab.7 Operation timetable of five-thousand-ton train in ring-type unloading station
由表7可知,1列5 000噸列車在環(huán)形式卸車站的理想作業(yè)時(shí)間約為247 min,作業(yè)平行辦理實(shí)際需要時(shí)間約為120 min,每天除首列車按照247 min辦理作業(yè),其余列車均按120 min考慮,天窗時(shí)間取180 min,空費(fèi)系數(shù)取0.15,1 d可作業(yè)約9列貨車。
環(huán)形式卸車站優(yōu)缺點(diǎn)分析如表8所示,其適用于卸車能力需求大,1萬噸及以上列車編組,有多條卸車環(huán)線設(shè)置的港口卸車站。
表8 環(huán)形式卸車站優(yōu)缺點(diǎn)分析Tab.8 Advantages and disadvantages of ring-type unloading station
混合式布置站型為其他布置類型的組合,混合式卸車站示意圖如圖4所示。混合式布置站型優(yōu)缺點(diǎn)分析如表9所示,其適用于多家企業(yè)專用線接軌于同一卸車站且辦理不同編組類型列車卸車作業(yè)的情況。
圖4 混合式卸車站示意圖Fig.4 Mixed-type unloading station
表9 混合式布置站型優(yōu)缺點(diǎn)分析Tab.9 Advantages and disadvantages of mixed-type unloading station
結(jié)合卸車站站型布置及列車編組方式,根據(jù)上節(jié)對(duì)各站型作業(yè)流程及作業(yè)時(shí)分的分析,得出不同卸車站站型單臺(tái)翻車機(jī)作業(yè)能力參考表如表10所示。以此為基礎(chǔ),對(duì)不同站型條件下鐵路線路、卸車設(shè)備組合形式做進(jìn)一步分析。
表10 不同卸車站站型單臺(tái)翻車機(jī)作業(yè)能力參考表Tab.10 Reference table for operation capacity per dumper under different unloading station layouts
(1)折返式布置卸車站。折返式布置卸車站主要受翻車機(jī)作業(yè)方式影響,站型相對(duì)固定。根據(jù)翻車機(jī)設(shè)備數(shù)量匹配相應(yīng)數(shù)量重車線、空車線、機(jī)走線,折返式卸車站站場(chǎng)規(guī)模與作業(yè)能力匹配情況如表11所示。
表11 折返式卸車站站場(chǎng)規(guī)模與作業(yè)能力匹配情況 萬t/aTab.11 Reference table of matching between scale and operation capacity in turn-back unloading station
(2)貫通式布置卸車站。貫通式布置卸車站受制于翻車機(jī)房前后咽喉布置以及到發(fā)線的數(shù)量。卸車站設(shè)計(jì)時(shí),不僅要滿足本務(wù)機(jī)車在到發(fā)線盡頭端轉(zhuǎn)線以及調(diào)機(jī)取送車作業(yè)要求,還應(yīng)保證前一整列空車轉(zhuǎn)線不影響后續(xù)列車的接車及翻車準(zhǔn)備作業(yè),以此保障翻車接續(xù)性。鑒于貫通式布置車站咽喉區(qū)設(shè)置較為靈活,結(jié)合作業(yè)流程,采用一臺(tái)翻車機(jī)配套2條重車線(具備到發(fā)功能)及1條空車線時(shí),可充分發(fā)揮翻車設(shè)備卸車能力。該布置條件下按照5 000噸列車編組計(jì)算,每套單翻機(jī)、雙翻機(jī)年作業(yè)能力達(dá)600萬t、840萬t。
(3)環(huán)線式布置卸車站。環(huán)線式卸車站作業(yè)流程簡單,列車間接續(xù)性好。通過分析作業(yè)流程,當(dāng)1臺(tái)翻車機(jī)配套2條到達(dá)線、1條環(huán)線、1條出發(fā)線時(shí),可充分發(fā)揮翻車設(shè)備卸車能力,按照1萬噸列車編組,每套三翻機(jī)、四翻機(jī)年作業(yè)能力達(dá)1 750萬t、2 250萬t。
大力推動(dòng)冶煉物資“公轉(zhuǎn)鐵”是調(diào)整運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的“牛鼻子”,重點(diǎn)圍繞鐵路卸車作業(yè),系統(tǒng)研究卸車作業(yè)流程及車站站型布置,提出各種布置形式在卸車作業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)、不足以及站型適用條件。通過梳理匯總卸車有關(guān)作業(yè)時(shí)分,找到提升卸車效率的方法,提出各種站型條件下鐵路線路與翻車機(jī)設(shè)備的合理組合形式。下一步具體卸車站設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)運(yùn)量需求、列車編組形式、自然場(chǎng)地條件等因素確定最合理的車站規(guī)模及布置方案,最大限度地發(fā)揮卸車設(shè)備作業(yè)能力。研究成果可為新建鐵路卸車站工程建設(shè)提供技術(shù)支撐[9-10]。