提高460m中段窄軌運輸能力技術(shù)研究

木青晨

（河鋼集團礦業(yè)公司承德黑山鐵礦，河北 承德 067412）

1 關(guān)于曲線半徑的技術(shù)研究應(yīng)用

設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模：

黑山一號采場井下二期設(shè)計礦石規(guī)模120萬t/a，巖石規(guī)模為15萬t/a，580m以下中段運輸水平采用有軌運輸。

礦石運輸選用ZK14-7/550-5C型14 t架線式電機車牽引9輛YCC4-7型4 m3曲軌側(cè)卸式礦車。

巖石采用ZK7-7/550型7 t電機車牽引15輛YFCO1-7型1 m3翻斗式礦車運輸。

坑內(nèi)運輸軌道采用砼軌枕，軌距762 mm，軌型43 kg/m。運輸軌道最小轉(zhuǎn)彎半徑15 m，一般為30 m，6號道岔。

各穿脈運輸巷與上、下盤運輸巷連接的窄軌曲線半徑為50m、40m，最東部上盤巷與穿脈巷連接窄軌曲線半徑為60m。

2 技術(shù)研究

在曲線上運行與直線上運行最大的區(qū)別在于曲線上運行阻力大。機車、車輛在曲線上的運行阻力大于同樣條件下直線上的運行阻力，其增大部分叫做曲線附加阻力。引起曲線附加阻力的因素很多，主要的有：

a.有些車輪輪緣壓向外側(cè)鋼軌，有些車輪輪緣壓向內(nèi)側(cè)鋼軌，使輪緣與鋼軌產(chǎn)生額外摩擦。

b.在離(向)心力的作用下，車輪向外(內(nèi))側(cè)移動，輪軌問產(chǎn)生額外橫向滑動。

c.由于同軸兩車輪沿著不同直徑的滾動圓滾動，增加了車輪與鋼軌問的縱向滑動。曲線附加阻力

在窄軌運輸過程中，車輪輪緣不斷與軌道摩擦和碰撞，且摩擦和碰撞的力度與車速和曲線半徑有關(guān)。實踐證明，列車在曲線段比在直線段脫軌事故的概率大，在曲線段發(fā)生脫軌事故多數(shù)是速度過高所致。

列車通過曲線時，產(chǎn)生離心力，需要由設(shè)置外軌超高后的軌道反力及列車重量的合力產(chǎn)生的向心力平衡，計算公式如下：

式中 v——列車行車速度（m/s），

g——重力加速度，為9.81m/s2，

h——外軌超高（mm），

R——曲線半徑（m），

S——兩軌頭中心間距離，為812mm。

一般情況下，采用較小的曲線半徑，能較好地適應(yīng)自然條件，但線路平面條件惡化，曲線附加阻力大，鋼軌磨耗增大，不利于列車運行和線路維修養(yǎng)護。如采用較大的曲線半徑，線路平面較為平順，曲線附加阻力小，列車運行條件好，有利于提高列車運行速度和運輸能力，維修養(yǎng)護工作量小。因此，設(shè)計窄軌鐵路時，既要考慮礦山設(shè)計規(guī)模，合理確定線路等級標(biāo)準(zhǔn)，同時應(yīng)符合安全規(guī)程要求。在條件允許的條件下盡量增大曲線半徑。

一般認(rèn)為曲線半徑最小值：運行速度小于或等于1.5米/秒時，不得小于通過車輛最大固定軸距的7倍；運行速度為1.5～3.5m/s米/秒時，不得小于通過車輛最大固定軸距的10倍；運行速度大于3.5m/s時，不得小于通過車輛最大固定軸距的15倍。

3 方案優(yōu)化

國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SL303-2004）《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，窄軌鐵路（軌距762mm）Ⅰ級：單線重車方向年運量為＞100萬噸，最小平曲率半徑一般地段150m，困難地段100m；Ⅱ級：單線重車方向年運量為50～100萬噸，最小平曲率半徑一般地段120m，困難地段80m；Ⅲ級：單線重車方向年運量為＜50萬噸，最小平曲率半徑一般地段80m，困難地段60m。

《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GBl6423—2006）5.3.1.3表2最小曲線半徑規(guī)定： 固定線和半固定線,窄軌鐵路當(dāng)采用固定軸距1.4～2.0m, 鐵路軌距762mm, 最小曲線半徑60m；當(dāng)采用固定軸距2.1～3.0m，鐵路軌距762mm，最小曲線半徑80m。

根據(jù)ZK14-7/550-5C型架線式電機車固定軸距1.7m和YCC4-7型曲軌側(cè)卸式礦車軸距1.3m及 580m以下設(shè)計規(guī)模，460m中段窄軌鐵路等級適合定為Ⅱ、Ⅲ級。

根據(jù)460m中段上、下盤運輸巷和穿脈巷的布置情況，適當(dāng)調(diào)整曲線段起始點坐標(biāo)，窄軌曲線半徑還有增大的條件。

下盤巷主要是空列車運行，連接下盤運輸巷與西部厚大礦體的兩條穿脈運輸巷的窄軌曲線半徑由40m增加到80m，連接下盤運輸巷與東部薄礦體的三條穿脈運輸巷的窄軌曲線半徑增加到50m；溜井以南穿脈運輸巷和上盤運輸巷主要運行重列車，連接上盤運輸巷與各穿脈運輸巷的窄軌曲線半徑均由40m增加到80m。

優(yōu)化前：

優(yōu)化后：

4 優(yōu)化效果

單線重車方向窄軌曲線半徑由40m增加到80m，使設(shè)計符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GBl6423—2006）強制標(biāo)準(zhǔn)，減小列車運行附加阻力，降低機車、車輛發(fā)生脫軌事故的概率風(fēng)險；通過優(yōu)化使設(shè)計符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（SL303-2004）《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，改善列車在曲線段的運輸條件，提高運輸效率，降低生產(chǎn)期維護和養(yǎng)護成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。