煤炭重载铁路集疏运站基本图型分析

汪海龙，饶 武

（中国中铁二院工程集团有限责任公司 土木建筑设计研究一院，四川 成都 610031 ）

煤炭重载铁路集疏运站基本图型分析

汪海龙，饶 武

（中国中铁二院工程集团有限责任公司 土木建筑设计研究一院，四川 成都 610031 ）

集运站和疏运站设计对重载铁路的运输能力具有重要影响。分析不同的装车方式和卸车方式与不同型式的集运站和疏运站布置形式的适应性，对于集运站，主要研究传统装载机装车和现代化定量装车系统2种装车方案及纵列式和环行式2种布置型式，提出装车线是整个装车系统的瓶颈，装车线的能力决定整个集运站的能力；对于疏运站，主要研究翻车机方案和底开门卸煤坑卸车方案及折返式、环形式2种布置型式，提出采用底开门卸煤坑卸煤效率高于翻车机卸煤，其中卸煤坑方案环形式疏运站卸煤方式用时最短，作业流程最顺畅。同时提出在重载铁路车站设计中，还需要考虑集、疏运站能力的匹配，道岔及钢轨的选择，以及线间距和限界的要求等因素。

重载铁路；集运站；疏运站；翻车机；卸煤坑；快速定量装车系统

重载铁路运输在世界范围内发展迅速，已被国际公认为铁路货运发展的方向之一，成为多数铁路大国货物运输现代化的重要标志。我国目前建成投入运营及在建的重载铁路大多以煤运为主，运输货物品种单一，多数列车从装运地直达卸车地。虽然重载铁路属于普通铁路范畴，但是与传统的客货混运铁路相比，具有轴重大、列车长、直通列车多、旅客列车少等特点[1]，因而在车站设计上，其侧重点与普通客货混运铁路及客运专线有较大不同。重载铁路的车站类型包括集运站、疏运站、中间组合站及普通的会让站，其中组合站、会让站设计相对简单，而作为重载铁路的两个端点，集运站和疏运站设计比较复杂，集疏运站站型及规模的合理选择对整个重载铁路系统的能力起到关键作用。

1 集运站基本图形分析

集运站为装车站，在集运站设计时，首先应根据预测运量确定适当的装车方式，然后根据相关的矿区规划、地形地质条件等因素选择合理的站型及规模。而装车方式是影响集运站设计的主要因素，目前广泛采用的装车方式有传统装载机装车和现代化定量装车系统 2 种。

1.1 传统装载机装车方式

传统装载机装车方式通常设贯通式货物线并配套站台堆场，每条贯通式货物线年装车量在 100～200万 t。该类装车系统具有工程简单、易于实施、投资少、见效快的优点，但同时也有效率低、能耗高、环境污染严重等缺点，故其主要适用于运量较小的集运站。传统装载机装车布置示意图如图 1 所示。

图 1 传统装载机装车布置示意图

1.2 现代化定量装载系统

定量装车系统适用于运量较大的集运站，装车速度 5 000～8 000 t/h， 5 000 t 列车平均装车时间不超过 90 min，10 000 t 列车平均装车时间不超过 120 min[2]。根据矿区规划、地形条件、作业性质、装车工艺等因素，集运站有横列式、纵列式、环形式及混合式等多种布置型式可供选择。横列式和混合式作业由于均存在车列转线作业[3]，效率较低，一般只在既有铁路改造中采用，新建集运站设计通常采用纵列式和环形式。

（1）纵列式。纵列式集运站一般设置于直线地段，条件困难时可设于曲线地段。目前煤炭运输通常采用整列装车，装车线有效长度应满足整列车长加定量装车系统和轨道衡长度，按万吨列车设计时整个集运站长度接近 4 km。由于列车装车过程中需多次摘挂机车进行转线作业，为防止溜车事故发生，纵列式集运站到发场及装车线需按平坡设计，因而设计中应认真研究集运站设计高程，尽量避免整个集运站设于挖方地段，以免造成集运站排水不畅形成安全隐患。车站定量装车系统及轨道衡设于装车线始端，装车时空车需压岔作业，占用到发线。纵列式集运站布置示意图如图 2 所示。

图 2 纵列式集运站布置示意图

（2）环形式。环形式集运站由到发场、空车线、重车线及装车系统组成。设计环形式集运站时，从节能角度考虑，应将空车线尽量设置于曲线地段，重车线尽量设置于直线地段。如条件允许，重/空车线有效长应加长至 1 700 m/1 050 m，以满足整列车停放需要，避免装车时压岔作业占用到发线，减少到发线占用时间，提升集运站作业能力。环形式集运站一般通过本务机车牵引装车，作业过程中不摘挂机车，故环形线设计时可设置于坡道上，一般按坡度不大于 1‰ 设计。环形式集运站布置示意图如图 3 所示。

对于地形条件受限，设到发场和环形装车线工程巨大或其他原因无法设置时，可以不设到发场，重/

图 3 环形式集运站布置示意图

空车线兼作到发线使用，回空列车可直接接入装车线，装车完成并经列检后直接发车。该方案与设到发场方案相比，对不均衡到发情况的适应能力较差，不均衡到发严重或装卸能力较大时可适当增加重/空车线数量。简化环形集运站布置示意图如图 4 所示。

图 4 简化环形集运站布置示意图

（3）纵列式与环形式集运站作业时分对比。为方便比较，纵列式集运站与环形式集运站作业时分对比表如表 1 所示。

表 1 纵列式集运站与环形式集运站作业时分对比表

由表 1 可以看出，1 列万吨列车从到达至出发，在纵列式和环形式集运站分别需要 298 min和273 min，其中装车线占用时间分别为 175 min 和 150 min，分别占总时间的 59% 和 55%。装车线是整个装车系统的瓶颈所在，装车线的能力决定整个集运站的能力。集运站装车线能力计算公式为

N = (1 440－t扣)×(1－k)/ Σ t

式中：N 为 1 昼夜集运站装车线能力，列；t扣为固定扣除时间，包含天窗时间、定量装车系统检修维护时间及操作人员交接班等时间，min；k 为空费系数，一般取 0.1～0.2；t 为作业时间。天窗时间按 120 min、交接班时间按 30～60 min、吃饭时间按 40～60 min 取值，经计算，纵列式装车线每天能力为 5～6 列，环形式装车线每天能力为 6～7 列。

2 疏运站基本图形分析

我国铁路散堆装货物常用的卸车设备主要有螺旋卸车机、链斗卸车机、卸煤地沟和翻车机等，其中螺旋卸车机、链斗卸车机的卸车能力较低，而且作业时会造成大量的粉尘飞扬，对周围环境造成严重污染，难以满足环保要求[4]。因此，通过重点研究疏运站翻车机方案和底开门卸煤坑方案，主要分析折返式、环形式 2 种铁路疏运站布置形式及其与不同卸车方式的适应性。

2.1 翻车机卸车

翻车机是一种专用卸车机械，有转子式和侧倾式2 种形式，翻卸敞车效率最高。翻车机分为单翻、双翻、三翻和四翻翻车机，其中单翻翻车机卸车能力较小，三翻和四翻翻车机通用性较差，主要设备还需进口或成套进口，因此国内目前多采用双翻翻车机[5]。翻车机方案铁路疏运站布置形式主要有折返式和环行式 2 种。

（1）折返式。翻车机方案的折返式疏运站一组线束中一般布置 2 条重车线及 2 条空车线中间夹 1 条机车走行线的布置型式，其作业流程为：重车到达后摘机车，然后通过调车机车或本务机车将重车顶推至翻车机，翻车机完成卸车后，由迁车平台移入空车线。翻车机方案折返式疏运站布置示意图如图 5 所示。

图 5 翻车机方案折返式疏运站布置示意图

（2）环形式。环行式疏运站尽端设置环形线路，其上设置翻车机，作业流程为：重车到达后，由本务机车牵引重车进入翻车机，机车通过拨车机进入环形，整列车卸空后通过机车牵引至发车场。由于进行流水作业，因而不需要其他配线。翻车机方案环形式疏运站布置示意图如图 6 所示。

图 6 翻车机方案环形式疏运站布置示意图

与折返式相比，在环形式(贯通式)疏运站，翻车机翻车过程中无需将车列摘成单节车辆通过迁车平台迁移，节省了摘钩及空车集结时间，大大提升了作业效率。折返式疏运站受进站端咽喉限制，到发线数量有限，卸车能力相对较小；但折返式疏运站站坪长度要求短，工程投资较省，适用于中小型疏运站。环形式方案到达场与出发场可以分设，咽喉干扰较小，列车进路顺畅，作业流程简单，能力不足时可以设置双环同时作业，但工程投资较大，适用于卸车能力需求大的疏运站。

2.2 底开门卸煤(矿)坑

底开门卸煤坑卸车方式适用于专用的底开门敞车，由机车将重车牵至卸煤坑的位置，打开底门，煤炭由重力作用落入卸煤坑内。影响卸车能力的主要因素为卸煤坑的长度，长度越长，一次卸车数越多，效率越高，常见的卸煤坑长度一般采用列车长度的 1/3或者 1/2。底开门卸煤坑方案铁路疏运站的布置形式也主要有折返式和环形式 2 种。

（1）折返式。卸煤坑方案折返式疏运站布置示意图如图 7 所示，机车将重车从到发场牵引至卸车线进行卸车，然后机车通过机车走行线折返，将空车回牵至出发线。

图 7 卸煤坑方案折返式疏运站布置示意图

由于卸车线需满足整列车作业条件，因而折返式布置的整个疏运站站坪较长，而且卸煤坑必须位于直线地段，同时在卸煤过程中需要摘挂机车，对车站咽喉干扰较大；另外，为防止溜车事故，整个车站需要设置在平坡地段，对整个疏运站线形、地形等要求较高。这种布置的优点是占地面积较小，工程投资较省，一般应用于中小型疏运站，尤其是 5 000 t 编组的企业疏运站中。

对于小型疏运站，可进一步简化折返式布置形式，将卸煤坑设置于到发线上，但到发线的有效长需要满足 2 列车长度减去卸煤坑长度。该方案省去一端咽喉长度，站坪相对较短，投资更省，但能力也相应较小。卸煤坑设于到发线的折返式疏运站布置示意图如图 8 所示。

图 8 卸煤坑设于到发线的折返式疏运站布置示意图

（2）环形式。与设置于到发线上的卸车线相比，环形式疏运站由于到达场与发送场独立，同时卸煤过程中可直接利用本务机牵引，无需摘挂机车，大大提高了卸煤能力。由于卸煤过程中无需摘挂机车，环形式布置疏运站可以设置于 1‰ 的坡道上，但其占地面积大，工程造价高。卸煤坑设于环形线的环形式疏运站布置示意图如图 9 所示。

图 9 卸煤坑设于环形线的环形式疏运站布置示意图

在实际设计过程中，卸煤坑的位置除满足铁路作业要求外，尚需综合考虑码头或厂区配套运输的便捷和合理性，做到整体规划最优。

2.3 方案比较

（1）疏运站作业时分。翻车机方案以 C80车型100 辆编组万吨列车为例，翻车机采用双翻；底开门卸煤坑方案以 KM70车型 105 辆编组为例，卸煤坑按照 1/3 列长卸车，进行各方案疏运站作业时分对比。各方案疏运站作业时分对比表如表 2 所示。

表 2 各方案疏运站作业时分对比表 min

由上表可以看出，采用底开门卸煤坑卸煤效率要高于翻车机卸煤，其中卸煤坑方案环形式疏运站卸煤方式用时最短，作业流程最顺畅。在实际设计过程中，可以根据卸车能力的需要选择具体的卸车方式，结合具体的地形条件、港口或厂区规划选择具体的布置形式。

（2）不同卸煤方式比较。翻车机与底开门卸煤坑卸煤方式优缺点分析如表 3 所示。

表 3 翻车机与底开门卸煤坑卸煤方式优缺点分析

3 重载铁路车站设计中需要考虑的其他因素

3.1 集疏运站能力匹配

目前制约重载铁路运输能力的主要因素不是区间通过能力，而是集运站装车能力与疏运站卸车能力的匹配问题[6]。由于各装车点的空车与卸车点的重车需求在时空上具有不均衡性，如果作业车无法按时到达将影响装、卸车点的正常作业，不仅浪费车站装卸能力，还将影响列车出发时间，干扰行车秩序；如果作业车集中到达，则车站无法及时进行作业，增加车辆在站停留时间，降低车辆周转率。因此，在重载铁路车站设计，尤其是在集运站、疏运站设计时，应统筹考虑装车能力与卸车能力的匹配问题。

3.2 道岔及钢轨

道岔是影响列车运行的薄弱环节。由于道岔存在垂向、横向上的几何不平顺，列车通过时会产生附加动力作用，影响行车速度。另外，9 号、12 号、18 号等道岔连接曲线半径不一样，致使列车侧向通过道岔所占用的时间也不相同，万吨列车通过 9 号、12 号、18 号道岔咽喉区的起停附加时分分别为 7.85 min、4.35 min、3.1 min[7-8]，9 号道岔对车站能力的影响较大；同时由于 9 号道岔连接曲线半径小，而重载运输车辆轴重大，对道岔的磨损较为严重，已不适合重载运输。在重载铁路车站设计中，用于侧向接发2 万 t列车的道岔不应小于 18 号，接发万吨列车的道岔宜采用 18 号，接发万吨以下列车的道岔可采用 12号，车站两端咽喉正线间用于列车反向行车的渡线道岔可采用 12 号；到发线中部用于机车走行的渡线道岔不宜小于 12 号，其他线路的道岔不应小于 9 号。同时到发线钢轨应采用 60 kg/m 型，以减轻钢轨磨损，减小养护工作。

3.3 线间距及限界

在重载铁路站场设计中，线间距除满足铁路基本限界要求外，还需要满足各种装卸设备的要求。如 1个筒仓分别给 2 条线装车时要求 5.5 m 线间距，单独给 1 条线授煤时则要求 9 m 线间距。采用翻车机卸煤方案时，选择双翻与单翻翻车机的重/空车线间距也各不相同，设计时应结合车站布置形式及配套设备的技术要求和场区规划合理确定线间距及限界。

4 结束语

重载铁路虽然属于普通铁路范畴，但重载车站与传统意义上的客货混运铁路车站有较大不同。集疏运站作为重载铁路系统的核心单元，其车站功能是否齐备、各种股道规模是否匹配，直接影响集疏运站的作业效率及工程投资，具体设计中应根据运量需求、场地条件，结合工矿企业自身装卸产品的特点及铁路运输组织模式，在满足功能需要的前提下，分别对传统装卸车模式、纵列式、环形式及不同的装卸设备进行技术经济综合比选，确定最合理的车站规模及布置方案，保证最大限度地发挥重载铁路货物运输的最大运能。

[1]丁亮.对煤炭重载铁路车站设计的分析[J].铁道经济研究，2013(1)：6-11.

[2]陈红军.采用快速定量装车系统的铁路货物线装车能力研究[J].铁道建筑技术，2014(1)：49-52.

[3]中华人民共和国铁道部.GB50091—2006铁路车站及枢纽设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[4]王春雷.采用翻车机卸车的重载铁路卸车站设计探讨[J].铁道货运，2013，31(8)：20-25.

[5]罗毅.铁路煤炭卸车站站型布置研究[J].高速铁路技术，2013(6)：29-32.

[6]叶峻青.重载铁路集疏运系统协同相关问题研究[D].长沙：中南大学，2012.

[7]滕宇蛟.基于重载铁路的技术站站场布置与咽喉区道岔选型研究[D].北京：北京交通大学，2011.

[8]崔永明.重载铁路车站设计有关问题的探讨[J].铁道标准设计，2010(11)：30-32.

责任编辑：刘 新

中铁特货公司“百日攻坚”促增运上量

2015 年 10 月 12 日，第 2 届中国—俄罗斯博览会暨第 26 届哈尔滨国际经济贸易洽谈会盛装开幕。哈尔滨铁路局展位以 “东北货物快运”为代表的客货运产品，吸引了众多客户，受到了广泛关注。

本届中俄博览会由商务部、黑龙江省政府和俄罗斯联邦经济发展部、俄罗斯联邦工业和贸易部共同主办，共有 103 个国家和地区的 1 279 家客商参展。

哈尔滨铁路局在本次博览会上全面宣传推广铁路产品，涵盖客运、货运、站车广告、旅游、物流、中铁快运 6 个方面。该局展位上 “发货请到95306 购票请到 12306”的标语展示了铁路便民利民形象，现场代售车票、快运业务办理和 12306 客服咨询等服务展示了铁路热情周到的服务形象。其中，“东北货物快运”是该铁路局转变经营发展方式、加快走向市场的货运新产品，成为物流运输展区的亮点。

在博览会现场，哈尔滨铁路局工作人员以发放宣传册和现场讲解等方式，全面介绍 “东北货物快运”运价对比、货品发送种类、运费下浮政策、到达时限等内容。铁路丰富的客货运产品、个性化的物流解决方案受到前来参观和咨询的客商好评。

（摘自《人民铁道》报）

1004-2024(2015)10-0017-06

：U291.5

：B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.10.05

2015-09-15