天津港專業(yè)化礦石碼頭配套鐵路布置方案

李春華，楊松姍， 張 威

(1. 北京鐵路局 調(diào)度所，北京 100036 ；2. 中交第一航務工程勘察設計院有限公司 中海設計事業(yè)部，天津 300222)

天津港專業(yè)化礦石碼頭配套鐵路布置方案

李春華1，楊松姍2， 張 威2

(1. 北京鐵路局 調(diào)度所，北京 100036 ；2. 中交第一航務工程勘察設計院有限公司 中海設計事業(yè)部，天津 300222)

配套鐵路方案布置是港口項目設計的重要內(nèi)容，對專業(yè)化港口尤為重要。以天津港南疆港區(qū)專業(yè)化礦石碼頭配套鐵路工程為例，研究線路站場布置及裝車系統(tǒng)，對港口鐵路專業(yè)化裝車系統(tǒng)布置方案進行比較分析，提出采用裝車樓的裝車線布置形式較為合理，并且核算到發(fā)場通過能力和裝卸線裝車能力滿足運輸需求，為類似港口大宗干散貨項目鐵路集疏港設計提供參考。

到發(fā)線；通過能力；裝車樓；裝車機；裝卸效率

1 概述

大宗干散貨運輸是鐵路運輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢業(yè)務，便于發(fā)揮鐵路大運量、長距離、經(jīng)濟、環(huán)保、高效的優(yōu)勢，尤其在港口集疏運中得到廣泛應用。隨著港口建設持續(xù)快速發(fā)展，港內(nèi)建設專用鐵路裝車站、實現(xiàn)海鐵聯(lián)運，也成為各大沿海港口煤炭、礦石集疏運業(yè)務的特點之一。作為港口碼頭最重要的配套工程，港口專業(yè)化鐵路裝車系統(tǒng)是港口專業(yè)化碼頭的重要配套和支持系統(tǒng)，裝車系統(tǒng)采用的裝車設備設施和裝車線布置形式對港口站作業(yè)方式及通過能力起關鍵作用。因此，港口大宗散貨專用鐵路裝車線的總體布置研究是港口通過能力的重要保證。

為滿足金屬礦石吞吐量大幅增長，實現(xiàn)“南散北集”戰(zhàn)略目標，適應船舶大型化發(fā)展，緩解礦石運輸緊張狀況，天津港在南疆港區(qū)建設了專業(yè)化礦石碼頭，即南疆 26# 泊位 25 萬 t 級專業(yè)化礦石泊位，設計年通過能力 2 300 萬 t，考慮全部利用鐵路進行集疏運，即鐵路發(fā)出礦石貨運量 2 300 萬 t/a[1]。因此，以天津港南疆港區(qū)專業(yè)化礦石碼頭配套鐵路工程為例，對港口鐵路專業(yè)化裝車系統(tǒng)布置進行研究。

鐵路運輸是天津港貨物集疏運的主要方式之一。以港前站為分界點，南疆港區(qū)鐵路集疏運系統(tǒng)可以劃分為 2 個層次。第一層次為港外鐵路，根據(jù)天津鐵路樞紐總體規(guī)劃及薊港鐵路(薊縣—東大沽)胡張莊線路所至鄧善沽站擴能改造工程，南疆港區(qū)鐵路分南北2 個通道引入港內(nèi)，建 4 條進出港聯(lián)絡線。南疆港港前站按照北通道和南通道分站設置，分別與港內(nèi)北環(huán)

線和南環(huán)線相連。北通道配套薊港鐵路系統(tǒng)港前站設在鄧善沽站，南通道配套神華鐵路系統(tǒng)港前站設在東大沽站[2]。目前南疆港區(qū)港內(nèi)鐵路仍然與東大沽站銜接。第二層次為港內(nèi)鐵路，包括既有Ⅰ場、Ⅱ場、Ⅲ場 3 個鐵路車場，其中鐵路 Ⅲ 場及其進出港聯(lián)絡線由神華集團公司統(tǒng)一管理，新建礦石碼頭配套鐵路聯(lián)絡線不能通過或利用其線路設施。

南疆港區(qū)鐵路Ⅰ場是為配合南 7#、南 8# 煤礦石碼頭建設而修建的，為港區(qū)鐵路煤炭卸車場，設 1 組兩線兩翻的翻車機卸車系統(tǒng)，設計能力 2 000 萬 t/a，均為到達煤炭。為滿足 11#、12# 通用散貨泊位的鐵路集疏運要求，在既有鐵路Ⅰ場的東南側布置了鐵路Ⅱ場，設到發(fā)兼調(diào)車線 9 條，牽出線 1 條，有效長均為 1 050 m。鐵路Ⅱ場設計能力 1 600 萬 t/a，其中到達煤炭 200 萬 t/a，發(fā)運礦石 1 400 萬 t/a。南疆港區(qū)鐵路 1# 橋將港內(nèi)鐵路Ⅰ場、鐵路Ⅱ場與東大沽站連接。為滿足南 13#～15# 泊位的集疏運煤炭需求，在鐵路Ⅱ場的南側設置專業(yè)化鐵路卸煤車場——鐵路Ⅲ場，采用 2 組兩線兩翻翻車機方案。鐵路Ⅲ場及其進出港聯(lián)絡線由神華集團公司統(tǒng)一管理。新建礦石碼頭專用線將通過港內(nèi)北環(huán)線、東大沽港前站和薊港鐵路進入全國路網(wǎng)，輸送到達華北各地鋼廠。南疆港區(qū)鐵路平面布置如圖 1 所示。

圖 1 南疆港區(qū)鐵路平面布置

2 線路站場布置及裝車系統(tǒng)

南疆港區(qū)鐵路礦石裝車場的聯(lián)絡線由南疆港區(qū)鐵路 2# 橋(雙線橋) 上北側預留的鐵路出港聯(lián)絡線接軌后，向南外包規(guī)劃的南疆石化裝車站，向東延伸從南側穿過鐵路Ⅱ場，再從神華皮帶機廊道南側和鐵路Ⅲ場空車集結線北側通過，向南轉，沿鐵路Ⅲ場牽出線西側行進，再向西轉后，到達鐵路礦石車場。

到達的整列礦石空車，由本務機車經(jīng)新建聯(lián)絡線直接牽至礦石車場，完成到達作業(yè)、車輛作業(yè)后，由調(diào)車機車將其推送入鐵路礦石裝車線。裝車完畢，進行貨檢平車作業(yè)，然后由調(diào)車機車牽出，在礦石車場辦理出發(fā)作業(yè)，經(jīng)聯(lián)絡線通過Ⅱ場出港，經(jīng)東大沽站至全國路網(wǎng)。

港前站東大沽至鐵路Ⅱ場之間的聯(lián)絡線為雙線，而鐵路Ⅱ場至鐵路礦石車場之間的聯(lián)絡線為單線。北環(huán)線的 2 條進出港聯(lián)絡線近期為單線，待鐵路Ⅰ場進行改造后再作為上下行雙線使用，南疆港區(qū)鐵路礦石車場運量均通過此聯(lián)絡線集疏港。

新建礦石車場設到發(fā)線 11 條，其中 6 條為預留，機走線 1 條，有效長均為 1 050 m，另設機車折返線 1 條，有效長為 80 m。在礦石車場東側咽喉設置動態(tài)軌道衡，以檢測控制車輛的超載與偏載。

鐵路礦石裝車系統(tǒng)分別研究裝車機和裝車樓 2 種方案。

（1）裝車機方案。在礦石堆場南側新建裝車線3 條，有效長 1 050 m。裝車設備選用 3 臺移動式裝車機。裝車機額定裝車能力 3 600 t/h，軌距 10 m，伸縮行程 13.8 m[2]。

（2）裝車樓方案。在礦石堆場南側新建裝車線2 條，港口集疏運礦石的鐵路車輛一般選用普通敞車，則列車含機車長度為 949 m。采用裝車樓方案，裝車樓兩側的裝車線有效長均至少需要 1 列車長度，考慮機車長度裝車樓寬度和安全距離等，總長度需要1 902 m。裝車樓設 2 套裝車系統(tǒng)及鐵牛牽引系統(tǒng)，額定裝車能力 5 000 t/h[3]。

比較而言，2 個方案的鐵路基建總投資大致相同，裝車樓方案略少；作業(yè)時均需要將車列從礦石車場推送到裝卸線；裝車樓方案裝車設備固定，裝車效率約 3 600 t/h，直接裝卸成本為 5.64 元/t，裝車效率較高、自動化程度高、作業(yè)時對環(huán)境影響較小、計量精度高，設備綜合利用率較高，便于生產(chǎn)；裝車機方案為移動裝車設備，需要司機駕駛，裝車效率約2 160 t/h，直接裝卸成本為 5.96 元/t[4]，裝車效率較低、自動化程度相對較低、作業(yè)時對環(huán)境影響較大、計量精度較低，設備綜合利用率相對較低[5]。

比較 2 個方案的技術經(jīng)濟指標可知，裝車樓方案較裝車機方案具有裝卸成本低、裝卸設備利用率高和環(huán)境友好等優(yōu)點，在不受鐵路用地限制的情況下，結合工藝方案比選，裝車樓方案較為合理。

3 能力適應性分析

3.1 車場通過能力

（1）計算參數(shù)選定。選定年作業(yè)天數(shù) 350 d；貨運不平衡系數(shù) 1.2；貨車平均自重 22 t；貨車平均靜載重 60 t；貨車平均總重 82 t；貨車 (敞車)平均車長14.0 m；列車牽引質量 5 500 t；列車編組 66 輛/列。

（2）車流、列流。將設計年度年貨運量換算成貨運量最大月的日均車流量，計算公式如下[3]。

式中：B 為重車車輛數(shù)，輛/d；T 為設計年度貨運量，萬 t；α為貨運月度波動系數(shù)，一般取1.2；q靜為車輛平均載重量，t/輛。

已知設計鐵路出發(fā)運量 T 為 2 300 萬 t，則計算得到重車車輛數(shù) B = 1 260 輛/d，折合為 20 列/d。

（3）車場能力。到發(fā)線通過能力采用直接計算法，計算公式如下。

式中：N貨為完成作業(yè)車列數(shù)，列/d；m 為到發(fā)線數(shù)量；t占為 1 列貨物列車占用到發(fā)線的總時間，min；K波為列車到發(fā)波動系數(shù)，取 1.2。

車輛占用線路時間除包括列檢作業(yè)時間外，還包括車輛作業(yè)時間，如在裝車前需要對車輛的完整和清潔狀態(tài)進行檢查、封堵等措施，必要時將不能用于礦石裝車的“壞車”調(diào)車摘出，在裝車后需要檢查車體密封、插銷，進行裝載加固作業(yè)，以及相應的貨運作業(yè)如貨車調(diào)送單、貨票的簽認等。因此，一般 1 列貨物列車占用到發(fā)線的總時間 t占= 140 min。結合礦石車場實際到發(fā)線數(shù)量 4條，計算得到到發(fā)線最大通過能力約 27 列/d，大于出發(fā)列流量 20 列/d，滿足項目運量需求。

3.2 鐵路裝車線年通過能力

根據(jù)《海港總體設計規(guī)范》相關規(guī)定，鐵路裝車線年通過能力計算公式如下。

式中：Ptz為鐵路裝車線年通過能力，t；n 為裝車線數(shù)量，裝車樓方案為 2 條，裝車機方案為 3 條；Nt為車輛編組，取 66 車/列；Gt為車輛平均載重量，取60 t；td為 1 晝夜小時數(shù)，取 24 h；∑ t 表示晝夜非生產(chǎn)時間總和，取 3 h；Tyk為堆場年營運天數(shù)，取 350 d；η 為設備完好率，取 0.9；p 為裝車效率，根據(jù)額定能力與經(jīng)驗系數(shù)計算；tc為車輛調(diào)車及輔助作業(yè)時間；KBt為車輛到港不平衡系數(shù)[6-8]。鐵路裝車線年通過能力計算表如表 1 所示。

通過計算得到裝車樓和裝車機方案的鐵路裝車線年通過能力均大于運量需求 2 300萬 t，滿足生產(chǎn)使用要求。綜上所述，南疆港區(qū)鐵路礦石車場的到發(fā)線和裝車線布置均能滿足運量需求，能夠完成礦石疏港任務。

表 1 鐵路裝車線年通過能力計算表

4 結束語

鐵路裝車機與裝車樓是專業(yè)化干散貨裝車較常見的裝卸設備，通過比較可知裝車樓裝卸設備及土建總投資略少，直接裝卸成本略低，而且環(huán)保效果好，但是縱向長度需要滿足空、重車 2 列車長度，而且采用鐵牛牽引需要保持重車線布置在直線段；裝車機需要專用行走軌道，橫向占地較寬，但是裝卸線長度只需滿足整列車的有效長度就可以滿足裝車機橫移裝車。

天津港專業(yè)化礦石碼頭配套鐵路占地條件滿足裝車樓方案的使用要求，因而采用專業(yè)化程度更高、環(huán)保效果更好的裝車樓方式裝車更為適宜。

[1] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路車站及樞紐設計規(guī)范：GB50091—2006[S]. 北京：中國計劃出版社，2006：24-28，55-60.

[2] 中交第一航務工程勘察設計院有限公司. 天津港南疆專業(yè)化礦石碼頭工程初步設計[R]. 天津：中交第一航務工程勘察設計院有限公司，2012.

[3] 鐵道第四勘察設計院. 鐵路工程設計技術手冊站場及樞紐[M]. 北京：中國鐵道出版社，2004.

[4] 王 鑫，喬宏琦，劉 勇. 礦石碼頭裝車樓二次稱重不同系統(tǒng)的分析比較[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2013(8)：57.

[5] 陳偉良，楊曉婷. 港口煤炭碼頭快速定量裝火車設備和工藝的比選[J]. 起重運輸機械，2013(7)：77-81. CHEN Wei-liang，YANG Xiao-ting. Comparison and Selection of Rapid Quantified Train Loading Equipment and Technology at Coal Terminal of Certain Port[J]. Hoisting and Conveying Machinery，2013(7)：77-81.

[6] 趙君章. 新常態(tài)下北方港口煤炭運輸形勢分析[J]. 中國港口，2015(8)：6-8.

[7] 邱曉林. 天津港鐵路運量影響因素分析及對策[J]. 鐵道貨運，2015，33(6)：15-18. QIU Xiao-lin. Analysis on Influence Factors of Railway Transport Volume in Tianjin Port and Its Countermeasures [J]. Railway Freight Transport，2015，33(6)：15-18.

[8] 劉洪梅. 提高薊港鐵路運輸組織效率的探討[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2009，31(6)：17-20. LIU Hong-mei. Discussion on Increasing Transport Organization Efficiency of Jigang Railway[J]. Railway Transport and Economy，2009，31(6)：17-20.

（責任編輯 呂 倩）

Plan of Related Railway Layout of Specialized Ore Dock at Tianjing Port

LI Chun-hua1, YANG Song-shan2, ZHANG Wei2
(1. Dispatching Office, Beijing Railway Administration, Beijing 100036, China; 2. Zhonghai Design Department, CCCC First Harbor Consultants Co.,Ltd, Tianjin 300222, China)

Plan of related railway layout is a crucial part of design of dock project and is important for specialized port. Taking the related railway project of specialized ore dock in Nanjiang area of Tianjin port as an example, this paper studies on the direction of contact line and layout plan of ore loading yard, and compares railway specialized loading systems at port, and puts forward with solution of adopting layout of loading line at loading building, and calculates that the through capacity at receiving and departing yard and loading capacity at loading and unloading line have met the transportation need, which provide

for design of railway assembling& evacuating port for bulk project.

Receiving and Departing Line; Through Capacity; Loading Building; Loader; Loading Efficiency

1004-2024(2016)09-0015-04

U291.5+9

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.09.04

2016-06-16

李春華(1982—)，男，北京人，大學本科。楊松姍(1984—)，女，天津人，大學本科。張威(1960—)，女，天津人，大學本科。