散貨疏運(yùn)站翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力研究

李俊嶺

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 機(jī)械動(dòng)力與環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300308)

在鐵路散貨疏運(yùn)站設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用翻車機(jī)卸車時(shí)，翻車機(jī)的配屬數(shù)量直接影響了鐵路股道的設(shè)置數(shù)量，進(jìn)而影響疏運(yùn)站設(shè)計(jì)方案及規(guī)模，對(duì)集疏運(yùn)系統(tǒng)能力協(xié)調(diào)造成影響[1]。此外，翻車機(jī)系統(tǒng)的卸車作業(yè)與其自身作業(yè)能力、列車到達(dá)與發(fā)送作業(yè)效率均直接相關(guān)，而現(xiàn)有相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)或規(guī)范推薦的計(jì)算方式中[2-4]，或側(cè)重于翻車機(jī)系統(tǒng)本身作業(yè)能力，或側(cè)重于鐵路到發(fā)線列車作業(yè)能力，且參數(shù)取值也各有不同，從而得出的計(jì)算結(jié)果也常常出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，因而應(yīng)將鐵路到發(fā)作業(yè)流程及效率與翻車機(jī)設(shè)備的作業(yè)能力統(tǒng)籌考慮，探索更為準(zhǔn)確的翻車機(jī)系統(tǒng)配置方案的計(jì)算方法，揭示各關(guān)鍵參數(shù)對(duì)翻車機(jī)配置方案的影響程度。

1 散貨疏運(yùn)站卸車作業(yè)流程及時(shí)間

鐵路疏運(yùn)站卸車作業(yè)流程可分為列車到達(dá)作業(yè)、翻車機(jī)卸車作業(yè)、列車發(fā)送作業(yè)3 個(gè)階段，每個(gè)階段作業(yè)又分為不同的步驟。依據(jù)《鐵路車站與樞紐設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]，以本務(wù)機(jī)車牽引為例，當(dāng)采用折返式翻車機(jī)卸車時(shí)，列車到達(dá)作業(yè)一般流程：重車到達(dá)→機(jī)車摘鉤及摘列尾→機(jī)車轉(zhuǎn)頭→機(jī)車從列車尾部將重車頂至翻車機(jī)系統(tǒng)就位→到達(dá)列檢→撥車機(jī)連掛重車、對(duì)位及排風(fēng)，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況確定作業(yè)流程，如采用貫通式翻車機(jī)，則機(jī)車轉(zhuǎn)頭、機(jī)車從列車尾部將重車頂至翻車機(jī)系統(tǒng)就位步驟可以省掉；折返式翻車機(jī)卸車作業(yè)流程[5-8]：重車撥車機(jī)牽引重車→車輛( 節(jié)數(shù)取決于翻車機(jī)規(guī)格) 解鉤→翻車作業(yè)→遷車臺(tái)將車輛遷移至空車線→空車調(diào)車機(jī)牽引作業(yè)→重車撥車機(jī)退回至初設(shè)位置開始下一個(gè)作業(yè)循環(huán)；貫通式翻車機(jī)一般卸車作業(yè)流程[5-8]：重車撥車機(jī)牽引重車→車輛( 節(jié)數(shù)取決于翻車機(jī)規(guī)格) 解構(gòu)→翻車作業(yè)→重車撥車機(jī)退回至初設(shè)位置開始下一個(gè)作業(yè)循環(huán)，當(dāng)列車采用旋轉(zhuǎn)車鉤時(shí)，可節(jié)省車輛解鉤步驟作業(yè)；鐵路疏運(yùn)站列車發(fā)送作業(yè)一般流程：空車集結(jié)→出發(fā)列檢→機(jī)車連掛及裝列尾→連風(fēng)管及試風(fēng)→待發(fā)→列車出發(fā)。卸車作業(yè)時(shí)間如表1 所示。

2 散貨疏運(yùn)站翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力分析

2.1 翻車機(jī)作業(yè)能力計(jì)算

散貨疏運(yùn)站卸車作業(yè)流程中，列車到達(dá)作業(yè)與發(fā)送作業(yè)可平行作業(yè)，則全部作業(yè)流程達(dá)到最緊湊狀態(tài)時(shí)，每列車作業(yè)時(shí)間計(jì)算公式如下。

式中：T0為緊湊狀態(tài)時(shí)每列車作業(yè)時(shí)間，min ；Td為列車到達(dá)作業(yè)時(shí)間，min ；Tf為列車發(fā)送作業(yè)時(shí)間，min ；Tx為翻車機(jī)卸車時(shí)間，Tx= 60×M/ (m×Q)，其中，M為列車編組數(shù)，輛；m為翻車機(jī)每次翻卸車數(shù)，輛；Q為翻車機(jī)效率，次/h。

一般鐵路專用線正線安排維修天窗時(shí)，疏運(yùn)站仍可進(jìn)行卸車作業(yè)，但維修天窗前后的兩列車作業(yè)流程中到達(dá)作業(yè)與發(fā)送作業(yè)將無法完全平行進(jìn)行，則以此推算，不考慮翻車機(jī)設(shè)備完好率時(shí)，每束翻車機(jī)作業(yè)線日作業(yè)能力計(jì)算公式如下。

式中：N為翻車機(jī)系統(tǒng)每日作業(yè)列車數(shù)。

公式中各參數(shù)取值如下：列車到達(dá)作業(yè)時(shí)間Td即為表1 中第1 至第6 行中的到達(dá)作業(yè)合計(jì)時(shí)間，一般情況取值如表中所示，設(shè)計(jì)時(shí)跟據(jù)具體情況確定作業(yè)步驟及時(shí)間；列車到達(dá)作業(yè)時(shí)間Tf即為表1中第11 至第15 行中的發(fā)送作業(yè)合計(jì)時(shí)間，一般情況取值如表中所示，設(shè)計(jì)時(shí)跟據(jù)具體情況確定作業(yè)步驟及時(shí)間；翻車機(jī)卸車時(shí)間Tx即為表1 中第7 —10 行中的翻車機(jī)作業(yè)合計(jì)時(shí)間，一般跟列車編組數(shù)、翻車機(jī)規(guī)格及能力直接相關(guān)，例如，60 輛C60車輛編組的5 000 t 列車，采用折返式雙翻翻車機(jī)時(shí)，翻車機(jī)作業(yè)能力按每小時(shí)15 次取值，則Tx即為120 min。將公式 ⑴、公式 ⑵ 合并，得出翻車機(jī)日作業(yè)能力計(jì)算公式如下。

表1 卸車作業(yè)時(shí)間 minTab.1 Unloading time

2.2 各參數(shù)取值對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響分析

由公式 ⑶ 知，翻車機(jī)系統(tǒng)日作業(yè)能力與翻車機(jī)每次翻卸車數(shù)、翻車效率、列車到達(dá)和發(fā)送時(shí)間直接相關(guān)。因此，對(duì)翻車機(jī)布置形式及規(guī)格、列車牽引質(zhì)量等因素對(duì)翻車機(jī)系統(tǒng)日作業(yè)能力影響進(jìn)行分析。根據(jù)翻車機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)特點(diǎn)及對(duì)相關(guān)翻車機(jī)設(shè)備供應(yīng)商的調(diào)研，不同規(guī)格的翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)各有不同特點(diǎn)。不同規(guī)格翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)表如表2 所示。

表2 不同規(guī)格翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)參數(shù)表 次/ hTab.2 Operating parameters of the dumper system with different specifications

分折返式布置、貫通式布置，以及5 000 t 列車(60 輛C60編 組)、 萬 噸 列 車(100 輛C80編 組) 4 種情況，將表1、表2 中列車作業(yè)時(shí)間、翻車機(jī)作業(yè)效率取值范圍內(nèi)的分別代入公式 ⑶，得出不同規(guī)格翻車機(jī)日作業(yè)能力范圍。不同規(guī)格翻車機(jī)系統(tǒng)日作業(yè)能力表如表3 所示。折返式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍(5 000 t 列車) 如圖1 所示。貫通式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍(5 000 t 列車) 如圖2 所示。折返式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍( 萬噸列車) 如圖3 所示。貫通式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍( 萬噸列車) 如圖4 所示。

表3 不同規(guī)格翻車機(jī)系統(tǒng)日作業(yè)能力表 列/ dTab.3 Daily operating capacity of the dumper system with different specifications

圖1 折返式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍(5 000 t 列車)Fig.1 Operating capacity range of the fold-back dumper system (with 5 000 t train)

圖2 貫通式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍(5 000 t 列車)Fig.2 Operating capacity range of the cut-through dumper system (with 5 000 t train)

圖3 折返式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍( 萬噸列車)Fig.3 Operating capacity range of the fold-back dumper system (with 10 000 t train)

由以上計(jì)算結(jié)果可看出翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力有以下特點(diǎn)：①由于列車到達(dá)與發(fā)送作業(yè)時(shí)間的影響，翻車機(jī)日作業(yè)能力并不與其每次翻卸車數(shù)成比例關(guān)系，如對(duì)于5 000 t 列車，折返式單翻翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力為3.8 ～ 5.0 列/d，而折返式雙翻翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力僅為6.0 ～ 7.3 列/d，僅比單翻系統(tǒng)作業(yè)能力大約2 對(duì)/d，而折返式三翻翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力僅比雙翻系統(tǒng)作業(yè)能力大約0.4 ～ 0.7 對(duì)/d ；②翻車機(jī)系統(tǒng)貫通式布置與折返式布置對(duì)比，因其列車到達(dá)作業(yè)耗時(shí)較少，且翻車機(jī)卸車效率較高，其作業(yè)能力較折返式有所提升，日作業(yè)列車數(shù)約增大1 ～ 2 列/d ；③牽引質(zhì)量10 000 t 相比于5 000 t，雖然列車編組數(shù)大幅增加，翻車機(jī)翻卸時(shí)間相應(yīng)提升，但因其列車到達(dá)與發(fā)送作業(yè)時(shí)間并無明顯增加，且列車載重( 綜上算例條件下) 提升，以列車數(shù)為單位時(shí)，其作業(yè)能力并無明顯下降，以貫通式四翻翻車機(jī)為例，萬噸列車作業(yè)能力僅比5 000 t 列車作業(yè)能力下降了約2 對(duì)/d，僅20%。如果考慮到其牽引質(zhì)量較5 000 t 列車提升了1 倍，則可以看出以運(yùn)量為考量指標(biāo)，其作業(yè)能力大幅提升。

圖4 貫通式翻車系統(tǒng)作業(yè)能力范圍( 萬噸列車)Fig.4 Operating capacity range of the cut-through dumper system (with 10 000 t train)

3 結(jié)束語

翻車機(jī)作業(yè)能力的準(zhǔn)確計(jì)算，可為散貨疏運(yùn)站翻車機(jī)設(shè)備配置方案、車站規(guī)模確定提供可靠的參考依據(jù)，避免因計(jì)算不準(zhǔn)確而造成設(shè)備配置方案、車站規(guī)模設(shè)計(jì)方案的不合理，從而引起工程浪費(fèi)或能力不足，提高散貨疏運(yùn)站的設(shè)計(jì)質(zhì)量。散貨疏運(yùn)站翻車機(jī)系統(tǒng)作業(yè)能力研究，提出翻車機(jī)系統(tǒng)的作業(yè)能力計(jì)算方法，應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合翻車機(jī)設(shè)備完好率、疏運(yùn)站日到發(fā)對(duì)數(shù)等因素，確定翻車機(jī)系統(tǒng)的配置方案，從而確定散貨疏運(yùn)站建設(shè)規(guī)模，為車站工程建設(shè)提供支撐。