海外機(jī)車檢修庫工藝總體方案設(shè)計研究

周航博

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司環(huán)境與設(shè)備設(shè)計院 陜西 西安 710043）

近年來在“一帶一路”戰(zhàn)略的引領(lǐng)下，海外鐵路項目呈井噴式爆發(fā)。在海外項目中，機(jī)務(wù)設(shè)備設(shè)計如果完全采用國內(nèi)模式考慮，容易“水土不服”，嚴(yán)重情況下會影響機(jī)車的安全運(yùn)行。合理設(shè)計機(jī)務(wù)設(shè)備，最大化滿足海外機(jī)車組裝、維護(hù)、檢修功能，是海外項目中機(jī)務(wù)設(shè)備設(shè)計需特別關(guān)注的問題[1-2]。

幾內(nèi)亞達(dá)比隆港至圣圖礦區(qū)專用鐵路是幾內(nèi)亞近半個世紀(jì)來新建的第一條現(xiàn)代化鐵路，其位于幾內(nèi)亞西北部博凱區(qū)和金迪亞區(qū)境內(nèi)。線路全長135km，自達(dá)比隆港引出，向東南上跨N20 公路、美鋁鐵路，N3 公路至贏聯(lián)盟122 礦區(qū)，跨越Bourouma河和Kilélouma 河后折向東南，經(jīng)河南國際72 礦區(qū)、中國鋁業(yè)105-Ⅲ礦區(qū)、美鋁2-1 礦區(qū)、贏聯(lián)盟houda礦區(qū)至kogon 河南側(cè)設(shè)裝車站圣圖礦區(qū)站[3-5]。

本線運(yùn)營的機(jī)車從國內(nèi)采購，并由國內(nèi)機(jī)車維保服務(wù)商提供維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)。鑒于幾內(nèi)亞達(dá)圣鐵路特殊的檢修情況，為了滿足幾內(nèi)亞贏聯(lián)盟公司礦區(qū)開采運(yùn)輸需要，同時保障機(jī)車在壽命周期內(nèi)的良好狀態(tài)，設(shè)計的機(jī)車檢修庫方案不能完全照搬國內(nèi)現(xiàn)有的形式，需要結(jié)合本線運(yùn)營方案、業(yè)主與機(jī)車維保服務(wù)商的需求等復(fù)雜因素，合理設(shè)計機(jī)車檢修庫工藝總體方案。

1 國內(nèi)外機(jī)車檢修庫設(shè)計差異

目前國內(nèi)干線鐵路網(wǎng)已基本形成，新建鐵路與既有鐵路聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，其采購的機(jī)車在主機(jī)廠中調(diào)試后上線運(yùn)行，并可利用干線鐵路網(wǎng)中機(jī)車制造廠、機(jī)車檢修基地、機(jī)務(wù)段的既有機(jī)務(wù)設(shè)備設(shè)施來完成機(jī)車C1 至C6 全過程檢修。但在海外，新建鐵路由投資方獨自建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)，其往往無既有機(jī)務(wù)設(shè)備可利用，需單獨設(shè)計新建機(jī)車檢修庫以滿足機(jī)車的起吊組裝、日常維護(hù)和檢修，國內(nèi)外機(jī)車檢修庫設(shè)計存在以下差異[6]：

（1）國內(nèi)機(jī)車在主機(jī)廠中組裝調(diào)試后，經(jīng)聯(lián)絡(luò)線直接駛上正線，但海外鐵路采購的機(jī)車需通過貨輪從國內(nèi)港口運(yùn)送到海外港口，并將機(jī)車各部件吊裝到汽車上，運(yùn)送到機(jī)車檢修庫內(nèi)進(jìn)行起吊組裝，機(jī)車組裝調(diào)試正常后駛向正線運(yùn)行。設(shè)計海外機(jī)車檢修庫凈空高時，需考慮機(jī)車在檢修庫中的起吊組裝等因素。

（2）國內(nèi)檢修規(guī)模大小主要根據(jù)檢修臺位需求確定，而檢修臺位主要由配屬機(jī)車臺數(shù)確定，但海外鐵路以專用線為主，僅運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)資源，配屬機(jī)車數(shù)僅10 臺左右，進(jìn)而計算的檢修臺位數(shù)不足1 臺位，如根據(jù)國內(nèi)檢修模式設(shè)計，機(jī)車檢修庫只需1條庫線，顯然無法滿足機(jī)車的檢修任務(wù)。設(shè)計海外機(jī)車檢修庫需根據(jù)當(dāng)?shù)毓と思夹g(shù)水平，運(yùn)營形式等因素綜合考慮檢修模式及檢修臺位數(shù)，以便合理確定機(jī)車檢修庫寬度。

2 幾內(nèi)亞達(dá)圣鐵路機(jī)車檢修庫工藝總體方案設(shè)計

幾內(nèi)亞達(dá)圣鐵路機(jī)車檢修庫工藝總體方案設(shè)計從確定機(jī)車檢修庫寬度、凈空高、長度三個方面進(jìn)行闡述。

2.1 機(jī)車檢修庫寬度確定

機(jī)車檢修庫的寬度是由庫線數(shù)量和機(jī)車作業(yè)時，機(jī)車兩側(cè)工人作業(yè)場地、設(shè)備尺寸、人行及運(yùn)輸通道所確定的庫線間距共同決定的。

2.1.1 機(jī)車檢修庫庫線數(shù)量確定

走行公里計算如式（1）所示：

機(jī)車檢修臺位計算公式如式（2）所示：

式（2）中，A檢-檢修臺位數(shù)；N-各修程檢修機(jī)車臺數(shù)；t-占用檢修臺位庫前時間（d）；C-不平衡系數(shù)（1.1～1.2）；T-全年工作天數(shù)（250d）。

本線機(jī)車為雙機(jī)牽引，機(jī)車交路距離為135km，列車對數(shù)為15 對，結(jié)合式（1）和式（2）計算出檢修臺位數(shù)為0.155 臺位。機(jī)車如進(jìn)行C3 修以上修程的檢修作業(yè)，需配備大量專用機(jī)車檢修裝備和專業(yè)技術(shù)人員，鑒于計算的檢修臺位數(shù)較小，C3 以上修程專用裝備和專業(yè)技術(shù)人員利用率極低，本次考慮對機(jī)車進(jìn)行C3 以下修程檢修，對C3 以上修程作業(yè)，采用大部件互換方式進(jìn)行，減少專用裝備和專業(yè)技術(shù)人員的配備；機(jī)車檢修庫配套鏇輪1 臺位、落輪1臺位、小輔修2 臺位，大部件互換修架車2 臺位，共3 線6 臺位。

2.1.2 機(jī)車作業(yè)時，機(jī)車兩側(cè)工人作業(yè)場地、設(shè)備尺寸、人行及運(yùn)輸通道所確定的庫線間距

（1）不使用架車機(jī)時庫線間距的確定。①車庫側(cè)墻內(nèi)側(cè)到庫線中心的最小間距。車庫側(cè)墻內(nèi)側(cè)到庫線中心的最小間距如圖1 所示，圖中鉗工臺及工人工作面間距：1.6m；人行通道：0.7m；間隔：2×0.2=0.4m；工人工作面：0.6m；機(jī)車限界之半：1.7m；合計車庫側(cè)墻內(nèi)側(cè)到庫線中心的最小間距為5.0m。②庫線中心間的最小間距。庫線中心間的最小間距距離如圖1 所示，圖中兩側(cè)工人工作面間距：0.4+0.6=1.0m，人行通道間距：0.7m，搬運(yùn)車通道間距：1.3m，間隔：3×0.2=0.6m，機(jī)車限界：3.4m，合計庫線中心間的最小間距為7.0m。

圖1 庫線間距圖

（2）使用架車機(jī)時庫線間距的確定。架車機(jī)須占據(jù)機(jī)車兩側(cè)的一定空間，為了保證必要的通道和工人作業(yè)場地，車庫側(cè)墻內(nèi)側(cè)到庫線中心的最小間距為6m，庫線中心間的最小間距為7.5m。

綜上述兩種情況，鑒于C3 以上修程采用大部件互換修架車作業(yè)，庫線股道間距按7.5m 設(shè)置，3線檢修庫主庫寬度尺寸為27.0m（庫線間距為6m-7.5m-7.5m-6m），進(jìn)一步結(jié)合業(yè)主與機(jī)車維保服務(wù)商意見，業(yè)主與機(jī)車維保服務(wù)商提出需要增大庫線間距以便于工人作業(yè)和拆卸下的機(jī)車大部件的堆放，則3 線主庫寬度結(jié)合房建模數(shù)確定為36m（庫線間距為12m-8m-10m-6m）；邊跨需滿足走行部檢修、柴油機(jī)檢修、電機(jī)電器檢修等工作，邊跨寬度結(jié)合房建模數(shù)確定為18m。

機(jī)車檢修庫寬度為36m(主庫)+18m(邊跨)。

2.2 機(jī)車檢修庫凈空高確定

機(jī)車檢修庫凈空高由車體起吊、車體與轉(zhuǎn)向架組裝作業(yè)、大部件互換吊裝作業(yè)三個因素控制。

2.2.1 運(yùn)輸汽車參數(shù)

本線機(jī)車通過貨輪從國內(nèi)港口運(yùn)送到達(dá)比隆港，因港口至正線無鐵路連接，需在港口將機(jī)車各部件吊裝到汽車上，并運(yùn)送到機(jī)車檢修庫內(nèi)進(jìn)行起吊組裝，機(jī)車組裝調(diào)試正常后駛向正線運(yùn)行。運(yùn)輸汽車的長度、寬度、高度影響著機(jī)車檢修庫的設(shè)計，運(yùn)輸機(jī)車的汽車采用610 馬力6×4 牽引車，拖板是2 縱12 軸線尼古拉斯全液壓軸線板（全車106 個輪胎），拖板工作面全長24m、車體寬4m、地板面距地面高度為0.8m，工藝轉(zhuǎn)向架高度為0.55m。

2.2.2 吊具參數(shù)

吊具分為機(jī)車吊裝吊具和大部件互換吊具，機(jī)車組裝吊具起吊點距固定梁2.2m，固定梁距機(jī)車為1.8m；大部件吊具起吊點距大部件為1.5m。

2.2.3 控制因素

（1）車體起吊。汽車將機(jī)車各部件運(yùn)輸?shù)綑C(jī)車檢修庫內(nèi)，需使用庫內(nèi)起重機(jī)將各部件從汽車上起吊到地面，其中汽車上的機(jī)車車體為最重最大部件，其高4.7m，質(zhì)量95t。

凈空高計算公式如式（3）：

式（3）中H1-機(jī)車檢修庫主庫凈空高；h11-汽車高度（8m）；h12-工藝轉(zhuǎn)向架高度（5.5m）；h13-機(jī)車車體（47m）；h14-吊具高度（18m+22m）；h-起重機(jī)吊鉤至走行軌道頂面的極限尺寸(6.38m)。

經(jīng)式（3）計算，機(jī)車檢修庫主庫凈空高為10638mm。

（2）車體與轉(zhuǎn)向架組裝作業(yè)。使用起重機(jī)起吊車體與轉(zhuǎn)向架進(jìn)行組裝作業(yè)，凈空高計算公式如式（4）：

式（4）中H2-機(jī)車檢修庫主庫凈空高；h21-轉(zhuǎn)向架高度（8m）；h22-二系簧高度（5m）；h23-吊裝空隙（3m）；h24-機(jī)車車體（47m）;h25-吊具高度（18mm+22m）；h-起重機(jī)吊鉤至走行軌道頂面的極限尺寸(6.38m)。

經(jīng)式（4）計算，機(jī)車檢修庫主庫凈空高為11338mm。

（3）大部件互換吊裝作業(yè)。機(jī)車檢修庫應(yīng)滿足大部件互換吊裝作業(yè)方式。在互換時，柴油機(jī)為最重最大部件，其高3.2m，質(zhì)量25t，凈空高計算公式如式（5）：

式（5）中H3-機(jī)車檢修庫凈空高；h31-機(jī)車高度（47m）；h32-吊裝空隙（2m）；h33-柴油機(jī)高度（32m）；h34-吊具高度（15m）；h-起重機(jī)吊鉤至走行軌道頂面的極限尺寸(638m)。

經(jīng)式（5）計算，機(jī)車檢修庫主庫凈空高為102.38m。

綜上三種控制因素分析，滿足所有作業(yè)需求，機(jī)車檢修庫主庫凈空高不小于113.38m，結(jié)合房建模數(shù)，主庫凈空高取12m；邊跨需滿足走行部檢修、柴油機(jī)檢修、電機(jī)電器檢修等工作，邊跨凈空高結(jié)合房建模數(shù)取9.6m。

2.3 機(jī)車檢修庫長度確定

機(jī)車檢修庫長度主要由兩種因素控制，分別為：庫線需滿足兩臺架車臺位、庫線需滿足一臺落輪臺位和一臺小輔修臺位。

（1）庫線需滿足兩臺架車臺位。根據(jù)機(jī)車組裝需求，庫線需滿足兩臺架車臺位，庫線設(shè)置檢查坑兩座；則機(jī)車檢修庫長度計算如式（6）所示。

式（6）中，L11-檢查坑端頭至墻內(nèi)側(cè)的距離（45m）；L12-檢查坑長度（270m）；L13-通道（60m）；L14-股道止擋至墻側(cè)的安全距離（75m）。

經(jīng)式（6）計算，L1=72m。

（2）庫線需滿足一臺落輪臺位和一臺小輔修臺位。根據(jù)檢修任務(wù)，機(jī)車檢修庫庫線需滿足一臺落輪臺位和一臺小輔修臺位；則機(jī)車檢修庫長度計算如式（7）所示。

式（7）中，L21-檢查坑端頭至墻內(nèi)側(cè)的距離（30m）；L22-小輔修臺位長度（320m）；L23-通 道（85m）；L24-機(jī)車落輪所需最小距離（210m）；L25-股道止擋至墻側(cè)的安全距離（75m）。

經(jīng)式（7）計算，L2=72m。

綜上兩種控制因素分析，滿足所有作業(yè)需求，機(jī)車檢修庫長度取72m。

經(jīng)過上述分析，最終確定機(jī)車檢修庫寬度為36m(主庫)+18m(邊跨)，凈空高為12m(主庫)+9.6m(邊跨)、長度為72m。

3 結(jié)語

本次針對幾內(nèi)亞達(dá)比隆港至圣圖礦區(qū)專用鐵路機(jī)車檢修庫工藝總體方案設(shè)計，分析國內(nèi)外機(jī)車檢修庫設(shè)計的差異，通過研究新購機(jī)車在檢修庫中的起吊組裝、機(jī)車檢修模式、檢修臺位數(shù)等因素，綜合確定了機(jī)車檢修庫寬度、凈空高、長度等工藝總體方案設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)，得出：機(jī)車檢修庫寬度為36m(主庫)+18m(邊跨)；凈空高為12m(主庫)+9.6m(邊跨)；長度為72m。通過本次研究，為今后海外鐵路同類項目提供參考及指導(dǎo)措施。