與翻車機類型相關的站場布置研究

王丙寅

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南 250022)

我國是煤炭生產(chǎn)和消耗的大國。目前，我國煤炭運輸多采用鐵路專用線的方式，其運輸效率受到卸車效率、站場布置形式等的制約。國內(nèi)已有許多學者對其進行了相關研究：楊偉[1]以卸車數(shù)量、場坪長度為出發(fā)點，研究了適合礦區(qū)鐵路運輸模式的新站型。肖賀榮[2]結(jié)合車站平面布置的特點，提出兼顧翻車機和漏斗車卸車的平面布置方案。羅毅[3]通過分析翻車機和卸煤坑兩種卸車方式下的不同站型布置，給出兩種情況下的車站作業(yè)能力計算方法。

以泰安港東平臨港經(jīng)濟區(qū)鐵水聯(lián)運項目為例，對折返式翻車機[4]及貫通式翻車機[5]對站場布置的影響進行深入分析。

1 工程概述

1.1 既有車站概況

泰安港東平臨港經(jīng)濟區(qū)鐵水聯(lián)運項目位于山東省泰安市東平縣境內(nèi)[6-7]，該項目的鐵路專用線接軌于瓦日鐵路東平站(隸屬于濟南局聊城車務段)。車站既有到發(fā)線5條(含正線2條)，Ⅰ、Ⅱ股正線有效長度分別為1 968 m和1 848 m，3、4股到發(fā)線有效長度分別為1 978 m和1 704 m，6股為到發(fā)線，可辦理貨運業(yè)務[8]，有效長度為1 050 m(見圖1)。

圖1 東平站平面布置示意

1.2 工程內(nèi)容

鐵路專用線[9]從東平站東端引出，折向北，于規(guī)劃泰安港東平港區(qū)彭集作業(yè)區(qū)南側(cè)設廠內(nèi)站。并在廠內(nèi)設置翻車機，用于煤炭卸車。項目新建正線長度為4.521 km；疏解線長度為2.319 km[10]。

1.3 工程重點

翻車機類型較多(主要分為通過式翻車機和折返式翻車機)，選用何種翻車機對廠內(nèi)站布置的影響極大。因此，選擇合理的翻車機類型和經(jīng)濟的站場布置形式是本項目的研究重點。

2 作業(yè)效率分析及車站布置方案

2.1 翻車機類型

(1)折返式翻車機(機車不能直接通過翻車機)

系統(tǒng)設備包括：翻車機、重車調(diào)車機、遷車臺、空車調(diào)車機、夾輪器等。為匹配此類翻車機，車站內(nèi)需設空車線，車輛翻卸后，經(jīng)遷車臺遷移至空車線，再由調(diào)車機推送。折返式翻車機系統(tǒng)較為復雜，但與其匹配的重車線與空車線相對較短，占地面積較小。

(2)貫通式翻車機(機車可直接通過翻車機)

系統(tǒng)設備包括：翻車機、重車調(diào)車機、夾輪器等。車站不需設臨靠空車線，但需要橫列式布置空車場，翻車機設置于重車線中段，車輛翻卸后，由重車調(diào)車機推送至翻車機出車方向。貫通式翻車機系統(tǒng)相對簡單，但其配套的重車線相對較長，占地面積大。

(3)翻車機節(jié)數(shù)

按照翻車節(jié)數(shù)的不同，翻車機可以分為單車翻車機、雙車翻車機、三車翻車機及多車翻車機[11]。單車翻車機與雙車翻車機經(jīng)常被應用于發(fā)電廠及煤礦等工作場所；三車翻車機及多車翻車機系統(tǒng)較為復雜，裝卸效率較高，大多被應用于港口等對裝卸效率要求較高的工作場所。

2.2 翻車機作業(yè)效率分析

該鐵水聯(lián)運項目以到達大宗煤炭為主，近期到達煤炭1 200×104t、焦炭100×104t、糧食50×104t。其中，煤炭為10 000 t整列到發(fā)，焦炭及糧食為整列5 000 t直達運輸。根據(jù)運量換算，東平站每日到發(fā)5 000 t列車4對，到發(fā)10 000 t列車6對。

根據(jù)近期運量及列車數(shù)[12]，單翻及雙翻可以滿足廠內(nèi)作業(yè)需要，故僅對單翻與雙翻兩種設備能力進行分析對比。到達貨物按10 000 t整列標準，采用108節(jié)列車進行計算，同時考慮到空車線列檢占用等時間，每種設備的作業(yè)效率見表1。

表1 翻車機作業(yè)效率

由表1可知，貫通式單翻翻車機實際能力約為4.0 Mt，折返式單翻翻車機實際能力約為3.0 Mt；貫通式雙翻翻車機實際能力為8.0～10.0 Mt，折返式雙翻翻車機實際能力約為6.0 Mt。因此，貫通式翻車機的作業(yè)效率約為折返式翻車機的1.33倍。

2.3 翻車機數(shù)量計算

翻車機數(shù)量計算式為

m臺=(Q×60)/[n·q(1440-T固)a×365](1)

式中m臺——翻車機臺數(shù)/臺；

Q——設計年卸貨質(zhì)量/t；

n——翻車機翻卸車次數(shù)/(次/h)；

q——車輛平均載重質(zhì)量/t，雙車翻車機采用2q，三車翻車機采用3q；

T固——推送調(diào)機整備、乘務人員交接班及翻車機操作人員交接班時分/min；當采用“鐵牛”推送時，前兩項不計列；

a——計算利用率，可采用0.75。

以上各項數(shù)據(jù)取值及翻車機數(shù)量計算結(jié)果見表2。

由表2可知，若采用單翻設備，則需要的設備數(shù)量較多，配套設施及線路會相應增加，不利于車站布置及廠區(qū)規(guī)劃。因此，采用2臺貫通式雙翻或2臺折返式雙翻較為合理。

表2 翻車數(shù)量計算

2.4 翻車機類型影響下的站場布置

(1)采用折返式翻車機的廠內(nèi)站布置

折返式翻車機作業(yè)時，重車由接軌站牽引進入重車線，機車摘鉤后，通過走行線離開。重車利用撥車機進入翻車機進行卸車，卸車完畢的空車通過移車平臺進入空車線。因此，廠內(nèi)站需要配套設置重車線、空車線及走行線。考慮到集中到達，廠內(nèi)站還需要設置多條空車線及重車線(用于存車)。

廠內(nèi)站采用橫列式布置[15]，設重車線2條，混合線2條，空車線2條，有效長度為1 700 m，重車線末端設折返式雙翻翻車機2臺；設機走線1條，機待線兼邊修線1條；設雜貨裝卸線1條，長1 050 m，外側(cè)設850 m×22.5 m平貨位1處[16]。廠內(nèi)站預留遠期擴建條件，在遠期到達量超過現(xiàn)有能力后，新增兩套翻車機組，并配備重、空車線(如圖2所示)。

圖2 采用折返式翻車機廠內(nèi)站平面布置示意

(2)采用貫通式翻車機的廠內(nèi)站布置

貫通式翻車機作業(yè)時，重車由接軌站牽引進入重車線，機車摘鉤后，通過走行線離開。重車利用撥車機進入翻車機卸車，卸車完畢的空車在翻車機出車端集結(jié)，整列卸車完畢后，通過翻車機后燈泡線進入空車場[17]。因此，廠內(nèi)站需要配套設置重車場、空車場，兩場之間通過環(huán)線連接。考慮到集中到達，廠內(nèi)站還需要設置多條空車線及重車線(用于存車)。

廠內(nèi)站采用橫列式布置(分場布置)，分別設重車場及空車場。重車場設重車線2條，混合線2條，機車走行線1條，有效長度為1 700 m；空車場設置空車線5條。重車線設貫通式雙翻翻車機2臺，重車線出車方向設置燈泡線與空車場連接。設機待線兼邊修線1條；空車場外側(cè)設850 m×22.5 m平貨位1處。廠內(nèi)站預留遠期擴建條件，車站布置無法滿足遠期到達量需求時，可以根據(jù)需要，增加1套通過式雙翻機組，并配備相應的重、空車線(如圖3所示)。

(3)工程量對比

廠內(nèi)站工程量對比如表3所示。

圖3 采用貫通式翻車機廠內(nèi)站平面布置示意

由表3可知，雖然通過式車站的設備布置相對簡單，本身投資較省，但是翻車機需配套環(huán)線布置，造成征地及鋪軌投資增加較多。

(4)優(yōu)缺點分析

折返式車站布置的優(yōu)點為股道長度較短、工程量小、征地較少、拆遷量少、工程投資節(jié)省。缺點為作業(yè)效率與貫通式相比較低，遠期產(chǎn)能提升空間小。

表3 主要工程數(shù)量對比

貫通式車站布置優(yōu)點為翻車機后股道采用環(huán)線布置，作業(yè)效率高，方便運輸組織，遠期產(chǎn)能提升潛力大。缺點為股道較長、工程量大、沿途拆遷多，征地較多，工程投資高。

(5)站場布置

針對泰安港東平臨港經(jīng)濟區(qū)鐵水聯(lián)運項目，由于近期折返式翻車機已經(jīng)滿足運輸需要，同時可節(jié)省投資，最終推薦折返式的站場布置方案。

2.5 車站布置

(1)確定卸貨量

首先應明確翻車機的卸貨量，以確定廠內(nèi)站規(guī)模，同時為翻車機類型的選擇提供有力支撐。

(2)列舉可用翻車機類型

根據(jù)廠區(qū)總體規(guī)劃布局，在用地等限制條件允許的情況下，列舉所有可用的翻車機類型。

(3)計算翻車機數(shù)量

通過公式計算出所需要的各種類型翻車機數(shù)量，為站場布置提供依據(jù)。

(4)站場布置

根據(jù)可選擇的翻車機類型，布置配套的站場方案(需要結(jié)合當?shù)丶笆褂脝挝坏囊?guī)劃)。

(5)選擇最優(yōu)方案

通過對各種站場布置方案的比選，確定最優(yōu)方案。

3 結(jié)論

(1)年運量小于500×104t時，可根據(jù)實際運量，選用1臺或者2臺單翻翻車機，宜采用折返式布置。可以節(jié)省用地，同時兼顧卸車能力。

(2)年運量為500～1 000×104t時，為了提高效率，可選用1臺或者2臺雙翻。場地不受限制時，宜采用貫通式布置。

(3)年運量為1 000×104t以上時，根據(jù)實際運量，選用2臺或者多臺雙翻，可設多個卸車場。當采用多個卸車場時，建議采用折返式布置。

(4)當?shù)匦屋^為平坦，不受限制時，可選用貫通式布置，提高卸車效率。當場地長度受限制時，選用折返式布置。