优化西非大型矿山铁矿运输系统的思考

宋绪松，韩建芬

(1. 山钢集团塞拉利昂矿业有限公司 铁路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山东钢铁股份有限公司 运行协调中心，山东济南 250101)

优化西非大型矿山铁矿运输系统的思考

宋绪松1，韩建芬2

(1. 山钢集团塞拉利昂矿业有限公司 铁路港口部，塞拉利昂 弗里敦；2. 山东钢铁股份有限公司 运行协调中心，山东济南 250101)

分别从设施设备、运输组织 2 个方面阐述西非大型矿山铁矿运输系统的现状，在此基础上，分析西非大型矿山铁矿运输系统目前存在的主要问题，提出优化矿山至佩佩尔港口间铁路运输设施设备、多措并举防控列车通过长大坡道、优化卸车作业环节、增加计算机辅助调度系统 4 个方面的措施，为进一步提高西非大型矿山铁矿运输系统的可靠性、适应性，满足铁矿运输需求提供有益参考。

矿山铁路；设施设备；运输组织；调度

地处西非一处大型矿山拥有 100 多亿 t 铁矿石储量，铁矿石开采加工为成品后，在矿山装车并且通过米轨铁路运输到佩佩尔港口，然后装船外发至日照、董家口、曹妃甸等中国港口。铁路运输是矿山成品铁矿外运物流环节的中心纽带，是决定矿山能否顺利生产的关键物流保障环节。针对以往存在的设备复杂、运输距离长、作业环节多、当地工业基础薄弱等问题，以安全可靠、简单实用为原则构建西非大型矿山铁矿运输系统，提高铁路运输能力，满足成品铁矿的运输需求。

1 西非大型矿山铁矿运输系统现状

西非大型矿山铁矿运输系统主要以可靠性、适用性为原则，采用“单线+会让站”模式既可以节省投资费用，又保证了列车双向运行，有效提高矿山的铁路运输能力[1]。佩佩尔港口编组站和矿山装车场共设有 3 条环线，列车在完成卸车、装车作业后可以直接进入环线，进行下一步作业。

1.1 设施设备

1.1.1 铁路线路

西非大型矿山铁矿运输系统的铁路线路按照 25 t轴重标准设计，主线长 195 km，轨距为 1 067 mm。轨道使用 60 kg/m 的钢轨和混凝土轨枕，钢轨通过弹条扣件固定。轨道道岔安装电动转撤机，但尚未配备微机联锁控制系统，只能通过手摇转撤机的方式搬动道岔。线路主要分为 3 个区段，0～70 km 线路区段在既有线路基础上升级改造，该区段线路轨道曲线较多，而且曲线半径较小；70～195 km 线路区段是新修建的线路，其中 180～195 km 区段属于矿山区

域铁路线路。矿山至佩佩尔港口铁路全线共设有 8 个车站，其中 7 个车站各设有 1 条通行侧线和 1 条停车线，用于会让列车，1 个车站用于存放车辆。佩佩尔港口建有铁路编组站和机车、车辆检修车间，其中，2 条封闭的卸车环线配合卸车机作业，确保 2 台卸车机同时进行作业；矿山建有 1 条装车线和封闭环线。佩佩尔港口至矿山的线路总图布局如图 1 所示。在图 1中，CN1～CN8 表示佩佩尔港口至矿山铁路全线1～8 号车站。

图1 佩佩尔港口至矿山铁路总图

1.1.2 牵引机车

西非大型矿山铁矿运输系统中的牵引机车为 6 轴电传内燃机车，由司机室、电器间、发电机间、柴油机间、冷却制动间 5 部分组成。机车配备 1 台二冲程增压柴油机，其标称功率为 2 237 kw，最高转速为 904 rpm。机车的主要技术规格为：机车型号RL30SCC，柴油机型号 16－645 E3B，机车外形尺寸 20 800 mm×2 850 mm×3 900 mm (长×宽×高)，轴式 Co-Co，轨距 1 067 mm，轮径 914 mm，轴重 20 t，最高速度 90 km/h，持续速度 20 km/h，起动牵引力 400 kN，持续牵引力 310 kN[2]。

1.1.3 矿粉漏斗车

矿粉漏斗车是矿山采用的铁矿石专用运输车辆，能够实现不停车卸料，主要由车体、转向架、底门及开闭机构、气路控制系统、钩缓装置、空气制动系统等组成。其中，底门及开闭机构具备自锁功能，能够保证在矿粉漏斗车装有矿粉情况下不会自动打开，并且加装有安全锁钩装置，规避因意外开门导致的行车安全事故隐患；矿粉漏斗车列车管风压为 500 kPa，空气制动系统与底门开闭机构用风压力不同，但底门开闭机构风缸用风的压力可以与机车主风缸风压相等，最高可达 900 kPa，以确保底门开闭机构风缸有足够的动力进行开关底门操作。矿粉漏斗车基本技术参数为：轨距 1 067 mm，载重 78 t，自重 21.9 t，容积 44.5 m3，轴重 25 t，运营速度 80 km/h，车轮直径840 mm，车钩中心到轨面高度 (空车) 880±10 mm，车辆外形尺寸 12 350 mm×3 175 mm×4 327 mm (长×宽×高)[3]。

1.2 运输组织

1.2.1 列车会让作业

列车司机在收到调度员下达的会让计划后，在会让站道岔前开始降速，检查确认道岔正确后按照调度员下达的计划线路进入会让站。在这期间的到达、出发会让站的道岔搬动作业由进行会让作业的 2 列列车司机负责，同时在会车作业过程中，2 列列车司机应互相检查对方车辆的技术状态，并且相互通知对方其尾车车号以便确认列车的完整性[4]。

1.2.2 港口作业

列车在佩佩尔港口的作业内容主要包括卸车、车辆点检维修、机车更换、列车制动试验等，作业循环时间较长。一般情况下，正常车辆在卸车过程中完成车辆点检作业，故障车在环线上完成检修作业。列车每完成1次循环都需要更换机车组，在矿粉漏斗车进行检修时，机车组离开矿粉漏斗车进入检修车间，同时另一组待用机车组直接与矿粉车连挂，在确保列车空气制动试验合格后出发。

1.2.3 运输能力

经过多次调整优化，列车运行最终采用“4 台机车牵引 112 辆矿粉漏斗车”的模式。重联后的 4 台机车在前端牵引列车运行，每列车平均装载 8 500 t 矿粉。矿山至佩佩尔港口间铁路线路设有 7 个会让站，

理论上在该条线路上可以实现至少 8 列车同时运行，由于每列车单程基本运行时间为 6 h，在佩佩尔港口至矿山间主线上的循环时间为 12 h，理论上可以实现 24 h 完成 16 列车的运行。但是，实际中由于存在装卸车、车辆检查、机车更换、列车制动试验等作业内容，每列车在佩佩尔港口至矿山间主线上的循环时间约为 24 h。在此条件下，矿山铁矿石的铁路年运量仍然超过 2 000 万 t。

1.2.4 调度指挥

西非大型矿山铁矿运输系统以单一指挥和列车单线双向同时运行为运输组织原则。位于佩佩尔港口的调度员负责统一指挥，调度员主要通过对讲机完成作业计划的下达和调整，并且通过列车司机的反馈信息实时掌握各列车的运行状态，从而合理编排和优化列车会让时间、地点，减少列车等待时间。调度员下达的列车命令通过双向通信确认，列车司机收到命令后进行书面记录，并向调度员复诵信息，列车司机的书面记录就是占有区间的命令。当列车依据调度命令在区间运行时，调度员必须确保其前后 2 个相邻会让站间的区间内只有 1 列车在运行。一旦调度员准许 1 列车进入某区间，在该列车出清该区间前，其他列车均不得进入该区间[5]。

2 西非大型矿山铁矿运输系统目前存在的主要问题

（1）铁路线路曲线较多而且曲线半径较小。由于从矿山至佩佩尔港口间铁路线路的 0～70 km 线路区段是既有线升级改造区段，仅在既有线基础上进行轨道升级，并没有对路基进行优化调整，存在曲线较多且曲线半径较小等问题，导致钢轨内侧面和轮对、轮缘的非正常磨耗比较严重，造成检修工作量增加，钢轨和轮对的使用寿命缩短。

（2）矿山区域铁路线路长大坡道较多。在矿山区域约有 12 km 的铁路线路坡度在15‰左右，而且矿山区域的铁路线路主要顺着山坡走向建造，存在多处填方和挖方，导致列车在运行中存在空车上坡、重车下坡等问题，增大重车下坡车速控制难度，列车运行风险较高。

（3）矿粉卸车环节等待时间较长。2014 年全年、3 月、4 月、6 月西非大型矿山铁矿运输系统基本统计数据如表 1 所示，从表 1 可以看出， 2014 年3 月、4 月、6 月矿山的铁矿石运量均超过 170 万 t。

2014 年空车在矿山装车前平均等待时间为 56 min，重车在佩佩尔港口卸车前平均等待时间为 129 min，占列车在矿山至佩佩尔港口间循环总时间的 9%，空车从佩佩尔港口等待出发的平均时间为 34 min，列车在矿山至佩佩尔港口间总的等待时间为 219 min，占列车总循环时间的 15%。此外，有 78.4% 的列车等待卸车机时间超过 15 min，同时存在卸车机等待重车的情况，主要原因是各列车卸车作业时间相差较大，重车不均衡到达佩佩尔港口。

表1 2014年全年、3月份、4月份、6月份西非大型矿山铁矿运输系统基本统计数据

（4）调度系统尚未实现智能化。西非大型矿山铁矿运输系统的调度系统主要采用调度员统一指挥模式，由调度员通过对讲机完成行车作业计划的下达和调整，调度作业过于依赖人工作业，尚未实现智能化调度。调度员必须按照安全、高效的运行原则保证所有列车在线路上持续流动，受各列车错综复杂的信息反馈影响，调度员工作劳动强度较大。随着运行列车数量的增加，容易增加列车运行安全隐患、降低列车运行效率。

3 西非大型矿山铁矿运输系统优化措施

（1）优化矿山至佩佩尔港口间铁路运输设施设备。针对矿山至佩佩尔港口间部分区段连续曲线较多、曲线半径较小的铁路线路区段，建议进行曲线半径加大调整，同时在曲线外轨上加装自动润滑器，轮对在压上润滑器后，润滑脂会自动适量溢出，润滑轮轨接触面，降低钢轨内侧面和轮对、轮缘的非正常磨耗[6]。对于矿粉漏斗车运行中通过点检发现的轮缘磨耗严重的轮对，应及时进行更换。此外，根据矿山至佩佩尔港口间铁路线路情况对列车运行进行限速，其中，0～70 km 铁路区段线路限速 35 km/h，矿山区域由于铁路线路存在长大坡道，限速 30 km/h，中间新建铁路限速 60 km/h。

（2）多措并举防控列车通过长大坡道。矿山区域的铁路线路坡度大、坡道长、曲线多。为确保重车安全下坡，建议从设备性能和运行规则方面严加控制[7]。①在机车自阀制动采用最小减压位时，应保证整个列车的制动保压时间不少于 2 h。②加装列车车尾监测装置，确保司机室能够实时观察列车尾车的列车管压力，以便监测到尾车的制动状态。③2 列车进行会车作业时，司机应互相通知对方其尾车车号，确保长大列车运行的完整性。④重车在矿山区域长大坡道下行时，机车使用“电阻制动+空气制动”的方式控制列车运行速度在安全限速内，当列车超速时，应马上制动停车，并且立即在列车两端实施足量车辆手闸制动，操纵机车自阀缓解，待整个列车充风完毕后，在保证尾端部分矿粉漏斗车手闸制动的前提下，列车运行到安全区域，然后停车缓解手闸，恢复正常运行。

（3）优化卸车作业环节。受矿粉品种的不同和矿粉水分含量差异的影响，各列车的卸车时间相差较大。因此，应合理使用佩佩尔港口的 2 辆卸车机，减少到达港口的重车等待卸车时间。由于佩佩尔港口的 2 号卸车机卸车能力较高，1 次可以卸 2 辆车，1 号卸车机卸车能力较低，1 次只能卸 1 辆车，因而卸车作业应主要以 2 号卸车机为主，1 号卸车机为辅。当 2 号卸车机正在进行卸车作业时，可同时组织到达的重车进入 1 号卸车机进行卸料，使列车循环更加均衡，降低卸车机等待重车时间。

（4）增加计算机辅助调度系统。为解决西非大型矿山铁矿运输系统调度指挥过于依赖人工作业的问题，应结合矿山铁矿运输系统实际情况设计研究适合的列车调度计算机辅助系统，增加关键作业区域的电子监控，并且在机车上增设全球定位系统 (Global Positioning System，GPS)，实现调度室实时监控定位列车运行位置。调度员不必再通过对讲机询问即可准确掌握列车的实时运行状态，减轻调度员的工作劳动强度。

4 结束语

西非大型矿山铁矿运输系统经过 4 年多时间的运行，铁路运输组织方案不断优化，运输能力不断提升，有效满足了当地矿山铁矿石的外运需求。下一步计划在地面设置车辆轴温检测器，对重车驶下长大坡道后的轴温进行检测，以便及时发现安全隐患；在矿山至佩佩尔港口间的 7 号会让站与矿山之间进行施工增加复线，提高矿山区域的铁路运输能力[8]；同时在佩

佩尔港口编组站建立小型微机联锁系统，控制港口编组站的 30 组道岔，提高调车作业效率和安全性。

[1] 史俊玲.国外典型铁路运输企业发展战略的分析与启示[J].铁道运输与经济，2016，38(6)：95-100.SHI Jun-ling.Analysis and Revelation of Development Strategy by Foreign Typical Railway Transport Enterprise[J].Railway Transport and Economy，2016，38(6)：95-100.

[2] RL30SCC Driver's Operating Manual for Sierra Leone[M].South Africa：RRL Grindrod Locomotive (PTY) Ltd，2011.

[3] Operation & Maintenance Manual for Sierra Leone Ore Hopper Wagon (CAH47-00-00-000) Version A[M].Wuhan：China South Railway Yangtze Co.Ltd，2011.

[4] Shan Steel Railway Operating Rules (SL03-SDS-001)[M].Sierra Leone：African Railway & Port Service (SL) Co.Ltd，2016.

[5] 彭其渊，王慈光.铁路行车组织[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[6] 陈松迪.降低铁路矿石运输途中损耗的对策研究[J].铁道货运，2015，33(2)：44-46.CHEN Song-di.Study on Countermeasures of Reducing the Loss During Iron Ore Transportation[J].Railway Freight Transportation，2015，33(2)：44-46.

[7] 陈大名.铁道车辆制动[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[8] 杨 浩.铁路运输组织学[M].北京：中国铁道出版社，2011.

（责任编辑 金艳萍）

Reflection on Optimizing Transportation System of Large-Scale Iron Ore in West Africa

SONG Xu-song1, HAN Jian-fen2
(1.Railway Port Department, Sierra Leone Mining Co., Ltd of Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd,Freetown,Sierra Leone, 2. Operation Coordination Center,Shangdong Iron & Steel Group Co., Ltd, Jinan 250101, Shandong,China)

This paper analyzes present situation of large-scale iron ore transportation system in West Africa from the perspectives of infrastructure ,facilities and transportation organization, and studies the main problem of current railway transportation system on this basis, and puts forward measures to further elevate the reliability and adaptability of railway transportation system ,including optimizing railway transportation facilities, controlling railway passing long and steep grade, optimizing loading and unloading operation, and adding computer assisted dispatch system in order to provide valuable

for transportation requirement of iron and ore.

Railway Mine; Infrastructure and Facilities; Transportation Organization; Dispatching

1004-2024(2016)10-0044-05

U294.1

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.10.09

2016-09-01

宋绪松(1969—)，男，山东莱阳人，硕士。韩建芬(1969—)，女，山东章丘人，大学本科。