鐵路煤炭卸車站站型布置研究

羅 毅

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)處，天津 300142）

目前，電廠、煤化工基地等鐵路專用線設(shè)計(jì)已經(jīng)成為鐵路設(shè)計(jì)院的一個(gè)重要業(yè)務(wù)板塊，如何與卸車設(shè)備及工藝結(jié)合，合理選擇站型并配置站線，成為鐵路站場(chǎng)設(shè)計(jì)人員亟需解決的難點(diǎn)。

1 列車卸煤方式

列車卸煤方式主要分為 2 種：一種是煤炭采用普通鐵路敞車運(yùn)輸，即翻車機(jī)卸車方式；另一種是煤炭采用底開門車運(yùn)輸，即卸煤坑卸車方式。

1.1 翻車機(jī)卸車方式特點(diǎn)

翻車機(jī)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)、牽車臺(tái)等輔助設(shè)備組成。運(yùn)煤列車由機(jī)車牽引進(jìn)廠后，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，卸完的空車由撥車機(jī) ( 移車平臺(tái) ) 等推入空車線。翻車機(jī)分為單翻、雙翻、三翻和四翻翻車機(jī)，單翻翻車機(jī)卸煤能力較小，三翻和四翻翻車機(jī)通用性較差，翻車機(jī)主要設(shè)備還需進(jìn)口或成套進(jìn)口，因此國內(nèi)目前多采用雙翻翻車機(jī)。隨著翻車機(jī)可靠性和自動(dòng)化水平的提高，雙翻翻車機(jī)的理論設(shè)計(jì)卸車能力可以達(dá)到 50 節(jié) / h，考慮設(shè)備維修、列車不均衡到達(dá)等因素，翻車機(jī)在一晝夜中的時(shí)間利用率平均為 50% 左右，最大時(shí)間利用率為65%[1]。

1.2 卸煤坑卸車方式特點(diǎn)

卸煤坑卸車方式采用專用的底開門敞車，由調(diào)車機(jī)車將重車推到卸煤坑的位置，打開底門，煤由重力作用落入卸煤坑內(nèi)。影響卸車速度的主要原因有以下 2 個(gè)方面：①卸煤坑的長(zhǎng)度。卸煤坑長(zhǎng)度越長(zhǎng)，卸車速度越快，常見的卸煤坑長(zhǎng)度一般采用列車長(zhǎng)度的1 / 3 或者 1 / 2；②卸煤坑的存儲(chǔ)輸送能力。卸煤坑的卸煤能力受卸煤坑地庫容量和輸送能力控制。

1.3 卸車方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較

翻車機(jī)卸車方式與卸煤坑卸車方式優(yōu)缺點(diǎn)比較如下[2-3]。

（1）翻車機(jī)卸車方式優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：翻車機(jī)卸車方式具有對(duì)煤源的變化適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)大塊、雜物、凍煤的適應(yīng)性較強(qiáng)，除塵效果較好，卸車過程自動(dòng)化程度高、不需要機(jī)車調(diào)車作業(yè)等。缺點(diǎn)：設(shè)備相對(duì)故障率高、檢修維護(hù)工作量大、要求人員素質(zhì)較高；受卸設(shè)施無緩沖容量，卸車時(shí)必須輸出，進(jìn)入煤場(chǎng)二次倒運(yùn)的煤量較多、運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)增高。

（2）卸煤坑卸車方式的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：在無凍煤及大塊煤時(shí)，卸車時(shí)間快、卸車效率高，系統(tǒng)可靠性高；卸煤坑具有一定的緩沖容量，運(yùn)煤不需要再設(shè)置緩沖裝置；檢修、維護(hù)工作量小，技術(shù)要求不高，管理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：機(jī)械化、自動(dòng)化程度低，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；需要自備底開門敞車和調(diào)車機(jī)車，初期設(shè)備投資大；對(duì)煤源變化、凍煤和大塊煤的適應(yīng)性差；卸車引起的粉塵污染較大，除塵問題難以解決；卸煤坑土建工程量大、工期長(zhǎng)。

綜上所述，翻車機(jī)卸車方式適應(yīng)性強(qiáng)，不需要購置專門的底開門敞車，適用于運(yùn)量較小的電廠等，卸煤坑卸車方式初期投資大，但卸車效率較高，特別是在運(yùn)量較大、煤源點(diǎn)較固定的大型煤化工基地，具有較大的優(yōu)勢(shì)。

2 翻車機(jī)卸車鐵路站場(chǎng)布置基本形式

翻車機(jī)卸車鐵路站場(chǎng)布置分為貫通式和折返式2 種基本形式。

（1）貫通式布置。采用貫通式布置時(shí)重車線和空車線分別位于翻車機(jī)兩側(cè)，成縱列式布置，重車由調(diào)車機(jī)車頂推至重車撥車機(jī)作業(yè)范圍后，由重車撥車機(jī)牽引進(jìn)入翻車機(jī)，在翻車機(jī)完成卸車后，由空車撥車機(jī)將空車撥入空車線，翻車機(jī)卸車貫通式站場(chǎng)布置如圖 1 所示。優(yōu)點(diǎn)：貫通式布置呈“一條龍”流水作業(yè)，卸車能力大，具有重車到達(dá)和空車出發(fā)無干擾等特點(diǎn)；缺點(diǎn)：站坪長(zhǎng)，受到廠區(qū)地形和用地的限制較大。

圖 1 翻車機(jī)卸車貫通式站場(chǎng)布置示意圖

（2）折返式布置。采用折返式布置時(shí)重車線和空車線位于翻車機(jī)同側(cè)，由重車牽引機(jī)車牽引重車進(jìn)入翻車機(jī)，在翻車機(jī)完成卸車后，由移車平臺(tái)將空車移入空車線，翻車機(jī)卸車折返式站場(chǎng)布置如圖 2 所示。優(yōu)點(diǎn)：折返式布置具有車場(chǎng)布置緊湊、占地少、站坪短、利于管理等；缺點(diǎn)是卸車能力小。

圖 2 翻車機(jī)卸車折返式站場(chǎng)布置示意圖

綜上所述，當(dāng)卸煤量較少時(shí)，可以采用折返式站場(chǎng)布置，國內(nèi)大部分電廠專用線均采用此種形式布置；當(dāng)卸煤量較大時(shí)，應(yīng)選用貫通式站場(chǎng)布置，如寧東煤化工基地一期工程即采用此種布置形式。

3 卸煤坑卸車鐵路站場(chǎng)布置基本形式

卸煤坑卸車鐵路站場(chǎng)布置分為卸煤坑布置于到發(fā)線上和單獨(dú)設(shè)置卸煤線 2 種形式。

3.1 卸煤坑布置于到發(fā)線上

每日辦理列車對(duì)數(shù)較少時(shí)，可以將卸煤坑設(shè)置于到發(fā)線上，此時(shí)到發(fā)線的有效長(zhǎng)需要滿足 2 列運(yùn)煤列車長(zhǎng)度減去卸煤坑長(zhǎng)度，在到發(fā)線外側(cè)還需要設(shè)置一條機(jī)走線方便機(jī)車掉頭，卸煤坑布置于到發(fā)線站場(chǎng)布置如圖 3 所示。

圖 3 卸煤坑布置于到發(fā)線站場(chǎng)示意圖

3.2 單獨(dú)設(shè)置卸煤線

每日辦理列車對(duì)數(shù)較多時(shí)，需要單獨(dú)設(shè)置卸煤線，卸煤線位于到發(fā)場(chǎng)尾部，有效長(zhǎng)需要滿足 2 列運(yùn)煤列車長(zhǎng)度減去卸煤坑長(zhǎng)度，可以分為到達(dá)、出發(fā)并場(chǎng)布置和到達(dá)出發(fā)分場(chǎng)布置 2 種形式。

（1）到達(dá)、出發(fā)并場(chǎng)布置。列車到達(dá)到發(fā)場(chǎng)后，由調(diào)車機(jī)車牽引進(jìn)入卸煤線卸煤，卸完的空車再由調(diào)車機(jī)車推回到發(fā)場(chǎng)列檢后發(fā)車，單獨(dú)設(shè)置卸煤線 ( 到發(fā)并場(chǎng)布置 ) 如圖 4 所示。優(yōu)點(diǎn)：卸煤線布置靈活，站坪長(zhǎng)度短，對(duì)場(chǎng)地要求相對(duì)較低，具有鋪軌長(zhǎng)度短、投資小，站坪短、車場(chǎng)布置緊湊，有利于管理等；缺點(diǎn)：卸車能力較小。

圖 4 單獨(dú)設(shè)置卸煤線(到發(fā)并場(chǎng)布置)示意圖

（2）到達(dá)、出發(fā)分場(chǎng)布置。采用到發(fā)分場(chǎng)布置，列車到達(dá)到達(dá)場(chǎng)后，由調(diào)車機(jī)車牽引進(jìn)入卸煤線卸煤，卸完的空車再由調(diào)車機(jī)車通過牽出線轉(zhuǎn)線推入出發(fā)場(chǎng)，列檢后發(fā)車。重車到達(dá)和空車出發(fā)分別在不同場(chǎng)完成，咽喉干擾小，但站坪長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且空車?yán)脿砍鼍€牽出進(jìn)入空車場(chǎng)，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，單獨(dú)設(shè)置卸煤線 ( 到發(fā)分場(chǎng)布置 ) 如圖 5 所示。優(yōu)點(diǎn)：到發(fā)分場(chǎng)布置具有卸車能力大的；缺點(diǎn)：站坪長(zhǎng)，受到廠區(qū)地形和用地限制較大。

圖 5 單獨(dú)設(shè)置卸煤線(到發(fā)分場(chǎng)布置)示意圖

綜上所述，年卸煤量較少時(shí)，可以采用卸煤坑布置于到發(fā)線上的形式，如鴛鴦湖電廠、水洞溝電廠專用線 (年設(shè)計(jì)卸煤量均為 400 萬 t )；年卸煤量較大時(shí)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置卸煤線，如淮北礦業(yè)臨渙洗煤廠專用線 (年設(shè)計(jì)卸煤量 1 500 萬 t )。

4 車站作業(yè)能力匹配

4.1 作業(yè)能力計(jì)算

卸車站綜合能力由接車能力、卸車能力、發(fā)車能力 3 部分組成。其中卸車能力是核心，當(dāng)這 3 種能力匹配時(shí)，車站才具有最大綜合能力。這些能力按每晝夜作業(yè)時(shí)間除以每列車需要作業(yè)時(shí)間計(jì)算，同時(shí)考慮一定的波動(dòng)系數(shù)。

4.1.1 計(jì)算步驟

（1）卸煤設(shè)備作業(yè)能力 ( 列 )。

卸煤設(shè)備卸車能力 =λ( 1 440 -T固) / (α×I)

式中：T固為卸車系統(tǒng)固定作業(yè)時(shí)間，min；I為卸車時(shí)間，min；α為波動(dòng)系數(shù)；λ為卸煤系數(shù)。

（2）到發(fā)線需要能力 ( 列 )。

到達(dá)(出發(fā))線能力= ( 1 -β) ( 1 440 -T固) / (α×I)式中：T固為檢修固定作業(yè)時(shí)間，min；I為占用到發(fā)線作業(yè)時(shí)分，min；α為波動(dòng)系數(shù)；β為股道空費(fèi)系數(shù)。

4.1.2 翻車機(jī)卸車布置形式計(jì)算實(shí)例

以 5 000 t 列車 ( 編組 53 輛 C70)，采用雙翻翻車機(jī)卸車為例，各布置形式重車線作業(yè)時(shí)間如表 1 所示。

表 1 采用雙翻翻車機(jī)重車線作業(yè)時(shí)間 min

（1）采用貫通式布置，可采用多條重車到達(dá)線對(duì)應(yīng) 1 臺(tái)翻車機(jī)的方式配線，整個(gè)系統(tǒng)的卸車能力由翻車機(jī)控制 ( 貫通式雙翻翻車機(jī)理論出力為 50 節(jié) / h )。翻車機(jī)在一晝夜中的時(shí)間利用率平均為 50% 左右，則每日可辦理 11 列 5 000 t 編組列車，考慮到運(yùn)煤列車的不平衡到達(dá)，一般設(shè)置 2 條重車到達(dá)線對(duì)應(yīng) 1 臺(tái)雙翻翻車機(jī)。

（2）采用折返式布置，整個(gè)系統(tǒng)的卸車能力由翻車機(jī)控制 ( 折返式雙翻翻車機(jī)理論出力為 40 節(jié) / h )，1 臺(tái)翻車機(jī)對(duì)應(yīng) 1 條重車線和 1 條空車線，翻車機(jī)在一晝夜中的時(shí)間利用率平均為 50% 左右，則整個(gè)系統(tǒng)日可辦理 8 列 5 000 t 編組列車。

4.1.3 卸煤坑卸車布置形式計(jì)算實(shí)例

以 5 000 t 列車 ( 編組 53 輛 C70)，采用 1 / 3 列車長(zhǎng)度卸煤坑，卸煤系數(shù) 0.8 為例，各布置形式到發(fā)線作業(yè)時(shí)間如表 2 所示。

綜上分析可知，將卸煤坑布置于到發(fā)線上，每條到發(fā)線每日可辦理 5 對(duì)列車；單獨(dú)設(shè)置卸煤線時(shí)，可以采用多條到發(fā)線對(duì)應(yīng) 1 條卸煤線的方式配線，整個(gè)系統(tǒng)的卸車能力由卸煤坑控制。經(jīng)計(jì)算，每座卸煤坑日均辦理列車數(shù)為 14 列，考慮到運(yùn)煤列車的不平衡到達(dá)，一般設(shè)置 2 條重車到達(dá)線對(duì)應(yīng) 1 條卸煤線。

4.2 鐵路煤炭卸車站布置

為了減少車輛在站停留時(shí)分、充分發(fā)揮卸車設(shè)備及鐵路站線能力，鐵路煤炭卸車站圖型可參考以下布置。

（1）采用翻車機(jī)卸車方式，在地形及用地條件允許時(shí)，特別每臺(tái)翻車機(jī)年卸車量要求高于 600 萬 t時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用貫通式布置，并按 1 臺(tái)雙翻翻車機(jī)對(duì)應(yīng) 2 條配置重車到達(dá)線；

（2）采用卸煤坑卸車方式，受地形及用地限制時(shí)，年卸車量在 600 萬 t 以下時(shí)，可以將到發(fā)線與卸煤線合設(shè)；

表 2 采用 1 / 3 列車長(zhǎng)度卸煤坑到發(fā)線作業(yè)時(shí)間 min

（3）年卸車量在 2 000 萬 t 以上時(shí)，優(yōu)先考慮采用卸煤坑卸車，并應(yīng)單獨(dú)設(shè)置卸煤線；

（4）采用卸煤坑卸車時(shí)，卸煤坑前后線路加上卸煤坑長(zhǎng)度應(yīng)分別滿足整列車長(zhǎng)，以減少卸煤作業(yè)對(duì)到發(fā)線的占用，減少對(duì)到發(fā)場(chǎng)的規(guī)模要求，并提高作業(yè)效率。

5 工程實(shí)例

神華寧煤 400 萬 t /年煤炭間接液化項(xiàng)目鐵路站場(chǎng)工程位于寧東鐵路配煤中心站，根據(jù)規(guī)劃，項(xiàng)目年需要運(yùn)入煤炭 2 600 萬 t，全部由鐵路承運(yùn)，煤炭列車采用 60 輛 C70固定編組，經(jīng)計(jì)算，日卸車量為 20列。如果采用貫通式雙翻翻車機(jī)，受場(chǎng)地限制，只能配置 2 臺(tái)貫通式雙翻翻車機(jī)，年最大卸煤能力為2 600 萬 t；如果采用 2 座 1 / 3 列車長(zhǎng)度卸煤坑卸車，年最大卸煤能力為 3 800 萬 t，因此，考慮到卸煤系統(tǒng)需要預(yù)留一定的能力儲(chǔ)備，該工程采用設(shè)置 2 條 1 / 3列車長(zhǎng)度卸煤坑的方式卸車，同時(shí)對(duì)到發(fā)并場(chǎng)和到發(fā)分場(chǎng) 2 個(gè)方案進(jìn)行了研究[4]。

圖 6 神華寧煤項(xiàng)目鐵路站場(chǎng)到發(fā)并場(chǎng)示意圖

（1）到發(fā)并場(chǎng)方案。按每個(gè)卸煤坑對(duì)應(yīng) 2 條到發(fā)線布置，到發(fā)場(chǎng)設(shè)置 4 股到發(fā)線和 1 條機(jī)走線，有效長(zhǎng) 1 050 m，在到發(fā)場(chǎng)尾部設(shè)置卸煤線 2 條，每條卸煤線設(shè)置卸煤坑 1 座，卸煤線有效長(zhǎng)度滿足 2 列運(yùn)煤列車長(zhǎng)度減去卸煤坑長(zhǎng)度，如圖 6 所示。

（2）到發(fā)分場(chǎng)方案。到達(dá)場(chǎng)設(shè)置 3 條到發(fā)線和1 條機(jī)走線，在到發(fā)場(chǎng)尾部設(shè)置卸煤線 2 條，每條卸煤線設(shè)置卸煤坑 1 座，卸煤線有效長(zhǎng)度滿足 2 列運(yùn)煤列車長(zhǎng)度減去卸煤坑長(zhǎng)度，卸完的空車通過卸煤線尾部的牽出線轉(zhuǎn)線進(jìn)入Ⅰ場(chǎng)，Ⅰ場(chǎng)新增 3 條到發(fā)線。如圖 7 所示。

圖 7 神華寧項(xiàng)目鐵路站場(chǎng)到發(fā)分場(chǎng)示意圖

通過綜合分析比較，到發(fā)并場(chǎng)方案不需要進(jìn)行空車牽出作業(yè)，消除了與既有 Ⅲ 場(chǎng)空車牽出之間的相互作業(yè)干擾，具有投資少、施工干擾小等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目地形及用地，最后推薦采用到發(fā)并場(chǎng)方案。

6 結(jié)束語

鐵路煤炭卸車站圖型的采用取決于運(yùn)輸需求及卸車能力，而車站總布置圖是根據(jù)其作業(yè)流程、結(jié)合自然條件和工程實(shí)際為其配套確定。不同的作業(yè)方式及布置對(duì)應(yīng)不同的效率和運(yùn)輸能力。經(jīng)過對(duì)鐵路煤炭卸車線布置形式和設(shè)計(jì)特點(diǎn)的分析，結(jié)合工程實(shí)例，為鐵路煤炭卸車站設(shè)計(jì)及規(guī)劃提供參考。

[1]馮 穎. 大型火力發(fā)電廠鐵路卸煤方式的選擇[J]. 四川電力技術(shù). 2005(5): 29-31.

[2]高志剛，王志濤. 火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)卸車方案選型的探討[J]. 華北電力技術(shù). 2009(12)：8-10.

[3]馬旺東，馬 軍. 煤化工基地鐵路卸煤方式探討[J].中國科技博覽. 2012(36)：151-152.

[4]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司. 新建神華寧煤400 萬 t /年煤炭間接液化項(xiàng)目鐵路站場(chǎng)方案設(shè)計(jì)[R].天津：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2012.