采用翻车机系统的铁路卸车站规模及能力研究

付立斌

(中国铁路设计集团有限公司 线路站场枢纽设计研究院，天津 300308)

0 引言

为加快改善环境空气质量，打赢蓝天保卫战，2018年6月27日印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发[2018]22号)提出积极调整运输结构，发展绿色交通体系等一系列政策和举措，沿海主要港口的煤炭集港改由铁路或水路运输；沿海主要港口的矿石(粉)、焦炭等大宗货物原则上主要改由铁路或水路运输。铁路货运场站为铁路货物装卸作业的主要场所，设施设备选型是场站内物流环节顺畅运作的载体和基础[1]，目前国内冶炼物资铁路卸车站主要采用抓斗机、扒料机为主的机械进行卸车，该方式卸车效率差、卸车能力低下，而且不利于环保、对场地要求较大，大部分车站的场地堆存能力不足，限制了冶炼物资流转数量。翻车机作为机械化程度高、卸车能力强、对环境污染小的卸车设备，具有运行可靠、操作人员较少及可实现完全机械化、自动化等特点，已成为卸车站目前主要采用的卸车作业工具。翻车机卸车系统是以翻车机为主要设备，辅助设备一般包括重车调车机、空车调车机、迁车台、夹轮器及相关电控、除尘、通风、给排水设备等。目前，我国新建电厂、钢厂和物流园区物料卸车站根据运量需求一般采用单车翻车机(以下简称“单翻机”)和双车翻车机(以下简称“双翻机”)，煤炭港口则选用卸车能力强的三车翻车机(以下简称“三翻机”)或四车翻车机(以下简称“四翻机”)[2]。

1 翻车机作业流程分析

翻车机工艺是用倾翻车厢的方法将所载货物从车厢顶部一次卸出的快速卸车方式。翻车机卸车系统是以翻车机为主机，由重车拨车机、空车拨车机、摘钩平台、迁车台(折返式布置)等辅助设备组成。列车用机车牵引进车站后，将重车顶推至重车拨车机作业范围，再由翻车机进行卸车，卸完的空车由空车拨车机推入空车线[3]。日常作业过程中，因货物列车在卸车站到发线进行诸多作业流程，占用时分较长，往往引起翻车机额定能力与实际作业情况偏差较大。参照翻车机设备厂技术参数以及现有翻车机卸车站运营调查数据统计，翻车机翻车效率及推算作业时间表如表1所示。货物列车在站内卸车作业内容及作业时间表如表2所示。

表2 卸车作业内容及作业时间表Tab.2 Unloading operation content and operation timetable

2 卸车站站型布置研究

综合列车编组形式以及装卸设备适用条件[4]，按照铁路线路的不同布置形式，卸车站分为折返式、贯通式、环线式、混合式4种[5-7]。

2.1 折返式布置

采用折返式布置的卸车站，一般布置为1条重车线、1条空车线及1条走行线或2条重车线、2条空车线及1条走行线的形式，到发线端部布置翻车机。该种站型重车到达、到达技检、卸车作业集中在重车线，空车线上承担卸车作业、空车编组、清扫车底、出发列检等作业，散料通过皮带传输至厂区。以双翻机为例，折返式卸车站示意图如图1所示，折返式卸车站5 000 t列车作业时分表如表3所示[8]。

图1 折返式卸车站示意图Fig.1 Turn-back unloading station

表3 折返式卸车站5 000吨列车作业时分表minTab.3 Operation timetable of five-thousand-ton train in turn-back unloading station

由表3可知，1列5 000吨列车在折返式卸车站的理想作业时间约为307 min，作业平行办理实际需要时间约为259 min，每天除首列车按照307 min办理作业，其余列车均按259 min考虑，天窗时间取180 min，空费系数取0.15，1 d可作业约4列货车。

折返式卸车站优缺点分析如表4所示，其主要应用于燃煤电厂、钢铁企业专用线以及物流园区设计。当冶炼物资运量所对应折返式、贯通式布置形式翻车机规模数量一致时，优先考虑折返式布置形式。

表4 折返式布置站型优缺点分析Tab.4 Advantages and disadvantages of turn-back unloading station

2.2 贯通式布置

贯通式翻车机卸车站设置重车线(兼到发功能)、空车线，重车线与空车线纵列设置，设置机待线1条，临修线1条。重车到达、到达技检、出发技检等作业集中在重车线(兼到发场)上进行，空车线承担卸后空车集中及清扫车底作业，散料通过皮带传输至厂区。以双翻机为例，贯通式卸车站示意图如图2所示，贯通式卸车站5 000吨列车作业时分表如表5所示。

图2 贯通式卸车站示意图Fig.2 Through-type unloading station

表5 贯通式卸车站5 000吨列车作业时分表minTab.5 Operation timetable of five-thousand-ton train in through-type unloading station

由表5可知，1列5 000吨列车在贯通式卸车站的理想作业时间约为287 min，作业平行办理实际需要时间约为150 min，每天除首列车按照287 min办理作业，其余列车均按150 min考虑，天窗时间取180 min，空费系数取0.15，1 d可作业约7列货车。

贯通式卸车站优缺点分析如表6所示，其主要应用于燃煤电厂、钢铁企业专用线以及物流园区设计。当自然地形条件较好，采用折返式卸车站需额外增设翻车机设备及铁路配线时，优先考虑贯通式布置形式。

表6 贯通式布置站型优缺点分析Tab.6 Advantages and disadvantages of through-type unloading station

2.3 环形式布置

环形式卸车站设置到达线、出发线和环形卸车线，出发线与到达线横列设置。重车到达、到达技检等作业集中在到达场进行，空车出发列检及机车整备等作业集中在出发场进行，卸车环线上承担卸车作业及清扫车底作业，散料通过皮带传输至厂区。设计中可根据地形条件将翻车机设在环形卸车线中部或靠近重车到发线一侧。以双翻机为例，环线式卸车站示意图如图3所示，环形式卸车站5 000吨列车作业时分表如表7所示。

图3 环线式卸车站示意图Fig.3 Ring-type unloading station

表7 环形式卸车站5 000吨列车作业时分表minTab.7 Operation timetable of five-thousand-ton train in ring-type unloading station

由表7可知，1列5 000吨列车在环形式卸车站的理想作业时间约为247 min，作业平行办理实际需要时间约为120 min，每天除首列车按照247 min办理作业，其余列车均按120 min考虑，天窗时间取180 min，空费系数取0.15，1 d可作业约9列货车。

环形式卸车站优缺点分析如表8所示，其适用于卸车能力需求大，1万吨及以上列车编组，有多条卸车环线设置的港口卸车站。

表8 环形式卸车站优缺点分析Tab.8 Advantages and disadvantages of ring-type unloading station

2.4 混合式布置

混合式布置站型为其他布置类型的组合，混合式卸车站示意图如图4所示。混合式布置站型优缺点分析如表9所示，其适用于多家企业专用线接轨于同一卸车站且办理不同编组类型列车卸车作业的情况。

图4 混合式卸车站示意图Fig.4 Mixed-type unloading station

表9 混合式布置站型优缺点分析Tab.9 Advantages and disadvantages of mixed-type unloading station

3 卸车站规模及设备作业能力匹配方案说明

结合卸车站站型布置及列车编组方式，根据上节对各站型作业流程及作业时分的分析，得出不同卸车站站型单台翻车机作业能力参考表如表10所示。以此为基础，对不同站型条件下铁路线路、卸车设备组合形式做进一步分析。

表10 不同卸车站站型单台翻车机作业能力参考表Tab.10 Reference table for operation capacity per dumper under different unloading station layouts

（1）折返式布置卸车站。折返式布置卸车站主要受翻车机作业方式影响，站型相对固定。根据翻车机设备数量匹配相应数量重车线、空车线、机走线，折返式卸车站站场规模与作业能力匹配情况如表11所示。

表11 折返式卸车站站场规模与作业能力匹配情况 万t/aTab.11 Reference table of matching between scale and operation capacity in turn-back unloading station

（2）贯通式布置卸车站。贯通式布置卸车站受制于翻车机房前后咽喉布置以及到发线的数量。卸车站设计时，不仅要满足本务机车在到发线尽头端转线以及调机取送车作业要求，还应保证前一整列空车转线不影响后续列车的接车及翻车准备作业，以此保障翻车接续性。鉴于贯通式布置车站咽喉区设置较为灵活，结合作业流程，采用一台翻车机配套2条重车线(具备到发功能)及1条空车线时，可充分发挥翻车设备卸车能力。该布置条件下按照5 000吨列车编组计算，每套单翻机、双翻机年作业能力达600万t、840万t。

（3）环线式布置卸车站。环线式卸车站作业流程简单，列车间接续性好。通过分析作业流程，当1台翻车机配套2条到达线、1条环线、1条出发线时，可充分发挥翻车设备卸车能力，按照1万吨列车编组，每套三翻机、四翻机年作业能力达1 750万t、2 250万t。

4 结束语

大力推动冶炼物资“公转铁”是调整运输结构的“牛鼻子”，重点围绕铁路卸车作业，系统研究卸车作业流程及车站站型布置，提出各种布置形式在卸车作业方面的优势、不足以及站型适用条件。通过梳理汇总卸车有关作业时分，找到提升卸车效率的方法，提出各种站型条件下铁路线路与翻车机设备的合理组合形式。下一步具体卸车站设计时，可根据运量需求、列车编组形式、自然场地条件等因素确定最合理的车站规模及布置方案，最大限度地发挥卸车设备作业能力。研究成果可为新建铁路卸车站工程建设提供技术支撑[9-10]。