胡家峁煤炭集運站裝車系統設計方案優選

高貴喜

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

瓦日鐵路線是一條新建煤炭運輸通道，起點位于山西省興縣瓦塘鎮，終點位于山東省日照市日照港。山西汾西礦業(集團)有限責任公司擬在瓦日鐵路線留譽站接軌新建的汾西榮欣礦區鐵路專用線，并新建一座煤炭集運站(胡家峁煤炭集運站)，用于轉運柳林及其周邊地區的煤炭。

胡家峁煤炭集運站位于黃河中游黃土高原地帶，地勢總體上由東南向西北漸次降低，地貌屬于梁狀黃土高原低山丘陵地貌，地形起伏變化較大。該集運站設計發運能力為5.00 Mt/a，每天的發運量約為1.50萬t，要求裝車速度不小于3 000 t/h，單車裝車精度為±0.10%，整列裝車精度為±0.05%。

為此，根據裝車系統應用現狀、設計要求等條件，選擇適合該集運站裝車要求的裝車系統，以滿足鐵路快速裝車的要求，提高裝車均勻程度，同時節省相關投資。

1 裝車系統應用現狀

目前，我國鐵路裝車系統主要包括快速定量裝車系統、移動式裝車系統、裝載機站臺裝車系統、跨線煤倉漏斗裝車系統等[1]。裝載機站臺裝車系統、跨線煤倉漏斗裝車系統屬于傳統的裝車系統，機械化、自動化程度均不高，且存在安全性低、勞動強度高、裝車精度差、裝車效率低、污染周邊環境等缺點，現階段正在逐步淘汰。快速定量裝車系統、移動式裝車系統具有裝車速度快、裝車精度高、穩定可靠等優點[2]，在煤炭裝車中得到廣泛應用。但這兩類裝車系統的結構組成、工作原理等不同，適用條件也存在差異[3-5]。

在裝車系統選擇中，選擇哪種裝車方式主要取決于項目所在地的地形條件[5]。如果項目所在地是港口、碼頭或其他地勢平坦的地區，容易實現環線或縱列式鐵路裝車線布置，宜選用快速定量裝車系統；如果項目所在地的地形條件復雜，且可征用的土地范圍很小，同時需要布置直線鐵路裝車線，宜選用移動式裝車系統。此外，還需要考慮設計要求和資金投入等條件。

2 裝車系統

2.1 快速定量裝車系統

2.1.1 結構組成

快速定量裝車系統是20世紀80年代從國外引進并迅速發展起來的現代化裝車系統，主要由儲煤場和輸煤系統、立式全封閉鋼結構塔架、緩沖倉和定量倉、稱重和砝碼校正裝置、裝車溜槽、控制系統(包括液壓控制系統、自動采樣系統、稱重系統、PLC監控系統等)組成，結構如圖1所示。

圖1 快速定量裝車系統結構示意圖

2.1.2 工作原理

快速定量裝車系統的裝車位置固定，位于鐵路裝車線的中部。裝車前，操作員通過調度室確定待裝列車的車廂種類、物料類型、裝載容量等參數；裝車時，貨運列車在機車慢速牽引下勻速通過裝車站，儲煤場物料通過給煤機和帶式輸送機進入鋼結構塔架的緩沖倉，當倉內物料到達設定料位時，液壓平板閘門開啟，物料落入定量倉；稱重傳感器實時測量物料質量，當物料質量到達設定質量時，緩沖倉的液壓平板閘門關閉；定量倉的卸料平板閘門開啟，物料通過裝車溜槽進入車廂，此時一次裝車過程完成。依次循環，直至裝完所有車廂。

2.2 移動式裝車系統

2.2.1 結構組成

移動式裝車系統是近年來我國自主研發并迅速發展起來的現代化裝車系統，主要由儲煤場輸煤系統和移動裝車機組成。移動裝車機主要由主體門架、行走機構、伸縮臂架、伸縮臂架帶式輸送機(裝有皮帶秤)、分岔漏斗、司機室、尾車和輔助裝置等組成，移動裝車機布置在堆場旁邊的裝車軌道上，并位于地面帶式輸送機上方，與懸臂式堆料機類似。移動式裝車系統結構如圖2所示。

圖2 移動式裝車系統結構示意圖

2.2.2 工作原理

移動式裝車系統依托火車車廂固定，通過裝車機勻速移動來裝車。裝車前，操作員通過調度室確定待裝列車的車廂種類、物料類型、裝載容量等參數。在列車停靠到位后，開始裝車作業。裝車時伸縮臂架伸出，分岔漏斗自動定位到車廂上方，伸縮臂架帶式輸送機、地面帶式輸送機啟動；物料通過地面帶式輸送機、伸縮臂架帶式輸送機、分岔漏斗依次進入車廂。在該車廂裝滿后，裝車機沿裝車線平行于列車行走，在檢測到車廂跨接后，分岔漏斗內的液壓簸斗自動切換，進而實現跨車廂裝車作業。依次循環，直至裝完所有車廂。

3 設計方案優選

根據裝車系統應用現狀，設計出兩種方案——快速定量裝車系統方案(A方案)和移動式裝車系統方案(B方案)，從技術特點、主要投資、地面布置三個方面對這兩種方案進行對比分析。

3.1 技術特點

A方案和B方案的技術特點見表1。由表1可知：兩種方案各具特點，技術指標均可滿足要求，均能作為該集運站的設計方案。

表1 兩種方案的技術特點

3.2 主要投資

A方案和B方案的主要投資見表2。由表2可知：B方案的橋涵、隧道工程建設量相對較少，總投資也少。因此，該集運站宜選用B方案。

表2 兩種方案的主要投資

3.3 地面布置

(1)A方案。采用快速定量裝車系統裝車時，需要在鐵路站臺尾部鋪設裝車環線，環線半徑為300 m。由于將來聯盛專用線也要接入該線路，必須考慮裝車作業對鐵路站臺接發車作業的影響，故需要在前期設計的基礎上增加1條到發線，最終擁有3條到發線，其中2條兼具貨物線功能的規模。快速定量裝車系統布置在鐵路站臺尾部和環線結合處，裝車時車廂依次通過裝車站，逐一完成裝車作業。

(2)B方案。采用移動式裝車系統裝車時，裝車線按直線布置，且采用平坡設計；同時布置2條正線兼到發線，4條裝車線，裝車線的有效裝卸長度為900 m，且車站尾部需要預留增建條件。集運站的萬噸整列到站后，停靠在其中一條正線上，本務機車摘鉤后，通過另一條正線離開或等待；調車機車通過鐵路站臺線的平坡段調車，并將萬噸整列分解成5 000 t的兩列，再送至裝車線裝車；裝車作業完成后，調車機車將兩者組合成萬噸整列，停靠在其中一條正線上的本務機車將其取走。當列車不均衡到達時，可將新到列車分解到另外兩條裝車線裝車。

從地面布置情況和項目所在地的地形條件分析，該集運站宜選用B方案。

3.4 設計方案的確定

從技術特點、主要投資和地面布置三個方面的分析可以看出，B方案更合適。此外，采用移動式裝車系統裝車時列車靜止，裝車機可以移動裝車，易于控制物料的均勻程度，不易產生超載、偏載現象，還可通過增加裝車機的數量來彌補裝車效率低的缺陷。

4 結語

快速定量裝車系統和移動式裝車系統均可實現連續、快速、定量自動裝車，且具有自動化程度高、計量精度高、安全性能高、滿足環保要求等特點。但兩者也有區別，主要體現在裝車方式和鐵路線長度方面，兩者要求的鐵路線長度不同，對項目所在地的地形條件要求也不同。因此，在新項目設計過程中，要充分了解這兩種裝車系統的特點，并結合項目所在地的地形條件，合理選擇技術方案。