胡家峁煤炭集運(yùn)站裝車系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)選

高貴喜

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

瓦日鐵路線是一條新建煤炭運(yùn)輸通道，起點(diǎn)位于山西省興縣瓦塘鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于山東省日照市日照港。山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司擬在瓦日鐵路線留譽(yù)站接軌新建的汾西榮欣礦區(qū)鐵路專用線，并新建一座煤炭集運(yùn)站(胡家峁煤炭集運(yùn)站)，用于轉(zhuǎn)運(yùn)柳林及其周邊地區(qū)的煤炭。

胡家峁煤炭集運(yùn)站位于黃河中游黃土高原地帶，地勢總體上由東南向西北漸次降低，地貌屬于梁狀黃土高原低山丘陵地貌，地形起伏變化較大。該集運(yùn)站設(shè)計發(fā)運(yùn)能力為5.00 Mt/a，每天的發(fā)運(yùn)量約為1.50萬t，要求裝車速度不小于3 000 t/h，單車裝車精度為±0.10%，整列裝車精度為±0.05%。

為此，根據(jù)裝車系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀、設(shè)計要求等條件，選擇適合該集運(yùn)站裝車要求的裝車系統(tǒng)，以滿足鐵路快速裝車的要求，提高裝車均勻程度，同時節(jié)省相關(guān)投資。

1 裝車系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國鐵路裝車系統(tǒng)主要包括快速定量裝車系統(tǒng)、移動式裝車系統(tǒng)、裝載機(jī)站臺裝車系統(tǒng)、跨線煤倉漏斗裝車系統(tǒng)等[1]。裝載機(jī)站臺裝車系統(tǒng)、跨線煤倉漏斗裝車系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)的裝車系統(tǒng)，機(jī)械化、自動化程度均不高，且存在安全性低、勞動強(qiáng)度高、裝車精度差、裝車效率低、污染周邊環(huán)境等缺點(diǎn)，現(xiàn)階段正在逐步淘汰。快速定量裝車系統(tǒng)、移動式裝車系統(tǒng)具有裝車速度快、裝車精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)[2]，在煤炭裝車中得到廣泛應(yīng)用。但這兩類裝車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理等不同，適用條件也存在差異[3-5]。

在裝車系統(tǒng)選擇中，選擇哪種裝車方式主要取決于項目所在地的地形條件[5]。如果項目所在地是港口、碼頭或其他地勢平坦的地區(qū)，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)線或縱列式鐵路裝車線布置，宜選用快速定量裝車系統(tǒng)；如果項目所在地的地形條件復(fù)雜，且可征用的土地范圍很小，同時需要布置直線鐵路裝車線，宜選用移動式裝車系統(tǒng)。此外，還需要考慮設(shè)計要求和資金投入等條件。

2 裝車系統(tǒng)

2.1 快速定量裝車系統(tǒng)

2.1.1 結(jié)構(gòu)組成

快速定量裝車系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代從國外引進(jìn)并迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代化裝車系統(tǒng)，主要由儲煤場和輸煤系統(tǒng)、立式全封閉鋼結(jié)構(gòu)塔架、緩沖倉和定量倉、稱重和砝碼校正裝置、裝車溜槽、控制系統(tǒng)(包括液壓控制系統(tǒng)、自動采樣系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、PLC監(jiān)控系統(tǒng)等)組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 快速定量裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.2 工作原理

快速定量裝車系統(tǒng)的裝車位置固定，位于鐵路裝車線的中部。裝車前，操作員通過調(diào)度室確定待裝列車的車廂種類、物料類型、裝載容量等參數(shù)；裝車時，貨運(yùn)列車在機(jī)車慢速牽引下勻速通過裝車站，儲煤場物料通過給煤機(jī)和帶式輸送機(jī)進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)塔架的緩沖倉，當(dāng)倉內(nèi)物料到達(dá)設(shè)定料位時，液壓平板閘門開啟，物料落入定量倉；稱重傳感器實(shí)時測量物料質(zhì)量，當(dāng)物料質(zhì)量到達(dá)設(shè)定質(zhì)量時，緩沖倉的液壓平板閘門關(guān)閉；定量倉的卸料平板閘門開啟，物料通過裝車溜槽進(jìn)入車廂，此時一次裝車過程完成。依次循環(huán)，直至裝完所有車廂。

2.2 移動式裝車系統(tǒng)

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成

移動式裝車系統(tǒng)是近年來我國自主研發(fā)并迅速發(fā)展起來的現(xiàn)代化裝車系統(tǒng)，主要由儲煤場輸煤系統(tǒng)和移動裝車機(jī)組成。移動裝車機(jī)主要由主體門架、行走機(jī)構(gòu)、伸縮臂架、伸縮臂架帶式輸送機(jī)(裝有皮帶秤)、分岔漏斗、司機(jī)室、尾車和輔助裝置等組成，移動裝車機(jī)布置在堆場旁邊的裝車軌道上，并位于地面帶式輸送機(jī)上方，與懸臂式堆料機(jī)類似。移動式裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 移動式裝車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 工作原理

移動式裝車系統(tǒng)依托火車車廂固定，通過裝車機(jī)勻速移動來裝車。裝車前，操作員通過調(diào)度室確定待裝列車的車廂種類、物料類型、裝載容量等參數(shù)。在列車?？康轿缓螅_始裝車作業(yè)。裝車時伸縮臂架伸出，分岔漏斗自動定位到車廂上方，伸縮臂架帶式輸送機(jī)、地面帶式輸送機(jī)啟動；物料通過地面帶式輸送機(jī)、伸縮臂架帶式輸送機(jī)、分岔漏斗依次進(jìn)入車廂。在該車廂裝滿后，裝車機(jī)沿裝車線平行于列車行走，在檢測到車廂跨接后，分岔漏斗內(nèi)的液壓簸斗自動切換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)跨車廂裝車作業(yè)。依次循環(huán)，直至裝完所有車廂。

3 設(shè)計方案優(yōu)選

根據(jù)裝車系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計出兩種方案——快速定量裝車系統(tǒng)方案(A方案)和移動式裝車系統(tǒng)方案(B方案)，從技術(shù)特點(diǎn)、主要投資、地面布置三個方面對這兩種方案進(jìn)行對比分析。

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

A方案和B方案的技術(shù)特點(diǎn)見表1。由表1可知：兩種方案各具特點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)均可滿足要求，均能作為該集運(yùn)站的設(shè)計方案。

表1 兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)

3.2 主要投資

A方案和B方案的主要投資見表2。由表2可知：B方案的橋涵、隧道工程建設(shè)量相對較少，總投資也少。因此，該集運(yùn)站宜選用B方案。

表2 兩種方案的主要投資

3.3 地面布置

(1)A方案。采用快速定量裝車系統(tǒng)裝車時，需要在鐵路站臺尾部鋪設(shè)裝車環(huán)線，環(huán)線半徑為300 m。由于將來聯(lián)盛專用線也要接入該線路，必須考慮裝車作業(yè)對鐵路站臺接發(fā)車作業(yè)的影響，故需要在前期設(shè)計的基礎(chǔ)上增加1條到發(fā)線，最終擁有3條到發(fā)線，其中2條兼具貨物線功能的規(guī)模?？焖俣垦b車系統(tǒng)布置在鐵路站臺尾部和環(huán)線結(jié)合處，裝車時車廂依次通過裝車站，逐一完成裝車作業(yè)。

(2)B方案。采用移動式裝車系統(tǒng)裝車時，裝車線按直線布置，且采用平坡設(shè)計；同時布置2條正線兼到發(fā)線，4條裝車線，裝車線的有效裝卸長度為900 m，且車站尾部需要預(yù)留增建條件。集運(yùn)站的萬噸整列到站后，停靠在其中一條正線上，本務(wù)機(jī)車摘鉤后，通過另一條正線離開或等待；調(diào)車機(jī)車通過鐵路站臺線的平坡段調(diào)車，并將萬噸整列分解成5 000 t的兩列，再送至裝車線裝車；裝車作業(yè)完成后，調(diào)車機(jī)車將兩者組合成萬噸整列，?？吭谄渲幸粭l正線上的本務(wù)機(jī)車將其取走。當(dāng)列車不均衡到達(dá)時，可將新到列車分解到另外兩條裝車線裝車。

從地面布置情況和項目所在地的地形條件分析，該集運(yùn)站宜選用B方案。

3.4 設(shè)計方案的確定

從技術(shù)特點(diǎn)、主要投資和地面布置三個方面的分析可以看出，B方案更合適。此外，采用移動式裝車系統(tǒng)裝車時列車靜止，裝車機(jī)可以移動裝車，易于控制物料的均勻程度，不易產(chǎn)生超載、偏載現(xiàn)象，還可通過增加裝車機(jī)的數(shù)量來彌補(bǔ)裝車效率低的缺陷。

4 結(jié)語

快速定量裝車系統(tǒng)和移動式裝車系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、快速、定量自動裝車，且具有自動化程度高、計量精度高、安全性能高、滿足環(huán)保要求等特點(diǎn)。但兩者也有區(qū)別，主要體現(xiàn)在裝車方式和鐵路線長度方面，兩者要求的鐵路線長度不同，對項目所在地的地形條件要求也不同。因此，在新項目設(shè)計過程中，要充分了解這兩種裝車系統(tǒng)的特點(diǎn)，并結(jié)合項目所在地的地形條件，合理選擇技術(shù)方案。