機車標準化整備棚設置研究

侯黎明，王永強

(中國鐵路設計集團有限公司機械環工院，天津 300251)

機車整備作業指機車運行前的整備和準備工作，是為運輸提供優質高效的牽引動力的重要保障。目前各機務段按照機車大整備“乘檢分離，乘養分離，整檢合一，修養合一”的要求，整合整備資源，規范整備模式，統一整備標準，完善整備設施[1-2]。整備棚作為機車整備的關鍵設施，其標準化建設決定著機車整備作業的效率[3]。

1 機車整備規模

1.1 機車整備任務量的確定

機車整備任務量包括本段機車整備任務和外段機車整備任務兩部分，運用機車自進段起進行整備至機車出段止算做整備1次。機車每晝夜整備臺次與機車的運轉方式有關，計算方法如下。

(1)干線機車整備臺次

①肩回式運轉制

機車擔當交路以肩回式運轉制運行時，產生的機車整備臺次為[1]

N1=N整=∑n

(1)

式中N1——各交路方向所需的整備機車臺次；

n——由本段機車擔任交路的列車對數以及在本段折返的機車所擔當交路的列車對數。

無論是本段的整備機車還是外段的折返機車，均需進入機務段內整備。本段機車需要整備；自實行長交路輪乘制后，外段機車也需由外段派駐的地勤人員進行整備檢查，均需占用整備能力，所以不僅需要考慮本段機車的整備，還須考慮外段機車折返時的整備。

肩回式運轉制的機車交路，機車在段內的整備臺次為由本段機車擔任交路的列車對數以及在本段折返的機車所擔當交路的列車對數之和。

②半循環式運轉制

半循環式運轉制是機車在相鄰的兩個交路區段內往返運行1次后進入本段整備1次，因此機車在段內的整備次數占所擔當交路區段的列車對數的1/2，即

(2)

③全循環式運轉制

機車在跑循環運轉制時，可根據交路長短及往返次數明確規定一個整備周期，計算機車在段內的整備次數。

(3)

式中L整——設定的機車整備周期。

(2)調車及小運轉機車的整備臺次

調車及小運轉機車的整備臺次按每臺機車每晝夜整備1次計，如配屬n臺調小機車，則每天整備n臺次，記為N4=n。

(3)整備任務量的確定

運用維修段所承擔的機車整備任務量為承擔的各交路方向產生的整備任務量以及調小機車的整備任務量之和。即

N=N1+N2+N3+N4

(4)

1.2 機車整備設施規模的確定

(1)機車整備臺位的計算

機車整備臺位按下列公式計算

(5)

式中A整——機務段所需整備臺位數；

N整——每晝夜需整備的機車臺次數；

t整——每臺機車規定的整備作業時間，一般為50min；

1 440——晝夜總分鐘數,min；

C——機車入段不平衡系數，推薦取1.2～1.5。

按上式計算，機車入段不平衡系數C取1.5時，每整備臺位一晝夜可完成20臺次的機車整備任務，以此計算確定的整備待班臺位規模可滿足大部分客貨運整備任務。

部分大型客站由于開行始發終到客車對數較多，且旅客列車集中到達、集中出發現象較為突出，機車出入段較為集中，造成整備作業需求集中無法均衡作業，受其影響，現狀大型客站配套的客運機務整備設備通過能力受影響較大，每條線1天一般僅能承擔的整備任務約15臺次，則按上述公式計算，則取C=2.0較為合適。

(2)機車待班臺位的計算

一般不做待班臺位的計算，通常是整備臺位和待班臺位均布置在同一條整備線上；并在整備臺位前方設1臺機車停留位置，在待班臺位后方要求有停放1臺機車的位置；在兩個檢查坑之間有1臺機車停留位置，即1條整備待班線可停放5臺機車的位置。

(3)確定機車整備、待班臺位的常用方法

目前常用的方法是按整備任務量與交路方向綜合確定，原則上每個交路方向按整備任務量獨立設置1組整備線，不宜幾個交路方向共用1條整備待班線，以方便機車按交路方向排進路作業及出入段順序。整備待班臺位最終規模按各交路方向綜合確定。

1.3 機車整備待班作業區域劃分

按照機車運用整備工藝流程[4]，和諧機車運用整備作業區可以劃分為以下六大區域(圖1)。

圖1 機車整備作業流程

(1)車號識別區：對出入段機車的“身份”進行識別的區域。

(2)動態檢測區：對入段機車的輪對、走行部、受電弓等關鍵部件進行動態監測的區域。

(3)保潔區：對機車進行清潔保養的區域。本區域視工藝流程可以與整備區合并。

(4)待整區：乘務員下車辦理退勤，機車進入等待整備區域，待整區之后機車的移動由地勤司機負責。

(5)整備區：對機車進行整備、維護、檢測、碎修、試驗等作業區域。本區域使機車回復良好工況狀態。

(6)待乘區：本區域分為機車待班停留區域和乘務員待乘區域，在待乘區域機務員辦理出勤手續后出乘，執行值乘任務。

2 機車整備棚的設置模式

整備棚根據整備機車的類型不同，可分為內燃機車整備棚和電力機車整備棚，電力機車整備棚又根據接觸網設置形式分為接觸網帶電模式和接觸網無電模式，其詳細分類見圖2。

圖2 整備棚設置模式

2.1 棚內設接觸網，機車升弓受電進入整備棚

整備棚內設置接觸網，整備臺位兩端設置隔離開關及分段絕緣器，依靠隔離開關的開關來控制接觸網是否帶電，配套設置隔離開關安全監控系統來保證登頂作業流程及車頂人員的安全[5]。

該方式機車移動快，作業效率高，在整備臺位可進行整備后的機車試驗作業，由于設置了隔離開關安全監控系統，包含有門禁系統，視頻監控系統，聲、光等報警系統，自動接地系統，集中控制系統以及擋車桿，并且各子系統之間聯鎖確認，對人員登頂實行身份確認、權限確認、工況確認等多重保障措施，有效地保證了登頂作業人員的安全。如圖3、圖4所示。

圖3 棚內設接觸網

圖4 安全聯鎖監控室

2.2 棚內設移動式接觸網，機車升弓受電進入整備棚

整備棚內設置移動式接觸網，即整備臺位上方的接觸網為移動式，當需要登頂作業時，將整備臺位上方的可移動式接觸網側移到一側，使得車頂作業空間開闊，并給人一種更安全的感覺。整備臺位兩端設置隔離開關及分段絕緣器，隔離開關及分段絕緣器設置在棚內，依靠隔離開關的開關來控制移動式接觸網帶電與否，配套設置有隔離開關安全監控系統來保證登頂作業流程及車頂人員的安全。

該方式機車移動較快，作業效率高，在整備臺位也可以進行整備后的機車試驗作業，同樣設置有安全監控系統，有效地保證了登頂作業人員的安全。由于移動式接觸網的移動機構需要懸掛于整備棚棚頂，存在平臺結構與整備棚主體結構的接口處理，結構相對復雜，投資稍大。如圖5所示。

圖5 棚內移動接觸網方式

2.3 棚內不設接觸網，機車靠外力牽引進入整備棚

整備棚內不設置接觸網，整備臺位的機車車頂處于始終無電的狀態。整備臺位電化掛網至整備棚外，距離整備棚端3.0 m設置接觸網終端桿。距終端絕緣子2 m處設置接觸網終點標，根據《鐵路技術管理規程》電力機車在有接觸網終點的線路上調車時，應控制速度，距接觸網終點標應有10 m的安全距離；遇特殊情況，必須近于10 m時，要嚴格控制速度。由于接觸網棚前下錨，整備棚前接觸網終端桿較多，減少了整備場的作業空間，同時機車停車位置距離整備棚邊緣至少15 m以上，牽車距離較長(圖6)。機車進入整備臺位需要借助外力牽引。

圖6 接觸網棚前下錨，棚內不設接觸網

該方式由于整備臺位沒有接觸網，機車采用公鐵兩用車或牽車電源牽車的方式進入整備臺位，整備臺位機車上方為真正的無電區，使登頂作業人員避免了安全風險。但機車弓網壓力測試以及機車試驗等作業均需要在待班臺位進行，給整備作業帶來一定的不便。

外力牽引機車進入整備臺位的方式包括牽引小車(公鐵兩用車，圖7)的方式和地面牽車電源的方式。兩種方式機車的移動速度均較慢，作業效率較低，在整備臺位無法進行整備后的機車試驗作業，牽引設備與機車摘掛作業復雜，對場地要求高；如采用地面牽車電源的模式，則需要對地面電源(或滑觸線)進行有效的安全管理，以避免地面作業人員觸電的風險。另外，牽車電源設置要求整備棚外設置35 m左右的接觸滑軌，滑軌設置對整備場平面布置要求較高，且對整備場內平過道的通行造成一定的干擾，給整備場內的車輛運輸通行帶來不便。

圖7 公鐵兩用車

2.4 棚內設假網，機車靠外力牽引進入整備棚

整備棚內設置接觸網，但在整備棚前后設置雙絕緣子。且棚內接觸網做接地處理。接觸網棚頂結構懸掛。該方式可減少整備棚前后的終端下錨桿，且可在整備棚內進行升弓試驗。

機車進入整備臺位需要借助外力牽引，機車采用公鐵兩用車或牽車電源牽車的方式進入整備臺位，整備臺位機車上方接觸網始終處于無電狀態，使登頂作業人員避免了觸電的風險。如圖8所示。

圖8 牽車電源

機車牽引方式與棚內不設網方式整備棚內設置相同，但卻縮短了機車至整備臺位的牽車距離，且不必設置接觸網終端桿，增大了整備場的作業空間。

3 整備棚的設置標準

為減少雨、雪、霧霾等惡劣天氣對整備作業的影響，在整備臺位設置整備棚，整備棚長度應根據整備作業方式確定，寬度覆蓋所有整備線。為便于檢查走行部等作業，整備區域設置低地面，高程為-0.5～-0.6 m。

(1)電力機車整備棚長度(接觸網棚內帶電模式)

整備棚長度僅考慮覆蓋整備臺位，將隔離開關及分段絕緣器(含引線)設置在整備棚內，檢查坑兩側設置低地面，兩端設置平過道。

電力機車整備棚長為

LP=LT+LW+LX+LK+LX+LT

(6)

式中LP——整備棚長度；

LT——整備棚內一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LW——整備棚內隔離開關柱及圍欄寬度，一般為3.0 m；

LX——整備棚內低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

如電力機車機車長取為23 m，則整備棚長為48～54 m。

(2)電力機車整備棚長度(棚內無電模式)

電力機車整備棚內無接觸網或者接觸網不帶電(假網)，不設置隔離開關柱，其他與電力機車整備棚相同。

電力機車整備棚長為

LP=LT+LX+LK+LX+LT

(7)

式中LP——整備棚長度；

LT——整備棚內一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LX——整備棚內低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

(3)內燃機車整備棚長度

內燃機車整備棚不設置隔離開關柱，其他與電力機車整備棚相同。

內燃機車整備棚長為

LPN=LT+LX+LK+LX+LT

(8)

式中LPN——內燃整備棚長度；

LT——整備棚內一端通道寬度，取3.0～6.0 m；

LX——整備棚內低地面斜坡長度，10%的斜坡，長為6.0 m；

LK——整備臺位檢查坑長度，機車長加4.0 m。

(4)整備棚寬度

整備棚寬度考慮只覆蓋整備線群，最外側至整備線外側3 m處。

WP=W1+W2+W3+…+Wn+6.0

(9)

式中，W1、W2、W3、Wn分別為整備線線間距，一般取≥6 m。如4條整備線，線間距為6.0 m，則整備棚寬為24 m。

如7條整備線，中間整備線線間距為6.5 m，其余為6.0 m，則整備棚寬為42.5 m。

(5)整備棚高

整備棚的高度應考慮在棚內設置隔離開關柱或預留設置隔離開關柱的條件，隔離開關采用立柱側面安裝方式，棚高控制在9.0～9.5 m。

棚內除隔離開關柱之外，不設置其他接觸網柱，接觸網及承力索均懸掛于整備棚屋架上

(6)整備棚結構形式

整備棚宜采用鋼結構形式，棚頂強度除正常考慮風、雨、雪壓等因素之外，尚應重點考慮抗風揭因素，條件具備的宜做抗風揭試驗。

棚頂考慮上人進行維修作業的條件，并有防滑落的防護設施。棚頂排水采用集中排水，匯入地面附近排雨水系統。

4 實例應用

以某客運機務段為例，日整備電力機車62臺次，內燃機車25臺次?？紤]到內燃機車整備線與電力機車整備線分設，兩種機型臺位數應該單獨考慮，根據公式(5)，結合客運機車集中到達的特點，本次設計需要電力機車整備待班線4條，內燃機車整備待班線2條(預留電化條件)?？紤]到該鐵路局機務整備作業均采用整備場掛網并設置3層作業平臺、安全聯鎖監控系統等設備設施，本次設計整備棚采用“棚內設接觸網，機車升弓受電進入整備棚”模式。

根據公式(6)和公式(9)可得，整備棚長為54 m，寬為36.5 m。整備棚內接觸網采用倒立柱懸掛，整備棚檐口高度為9.0 m，其平面、剖面布置如圖9、圖10所示，建成投產后現場照片如圖11、圖12所示。

圖9 整備棚平面布置(單位：mm)

圖10 整備棚剖面(單位：mm)

5 結論

整備棚作為機車整備的關鍵設施，其設置可實現全天候作業的需求，消除不良天氣機車登頂作業安全隱患，提高機車整備質量和效率。

結合整備作業區域的劃分，總結了整備棚的設置模式，并根據現場使用情況，分析了不同模式的優缺點。結合不同的影響因素，提出了不同模式整備棚的設計標準。最后通過實例進行了驗證，該整備棚投入使用后得到了機務段及路局各處室的一致認可。本論文提出的設計標準可操作性強，應用范圍廣，對于標準化整備場的設計具有指導意義，可全面提升機車整備能力，從而為運輸提供優質高效的牽引動力保障。

圖11 整備棚現場整體效果