胡家峁煤炭集运站装车系统设计方案优选

高贵喜

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

瓦日铁路线是一条新建煤炭运输通道，起点位于山西省兴县瓦塘镇，终点位于山东省日照市日照港。山西汾西矿业(集团)有限责任公司拟在瓦日铁路线留誉站接轨新建的汾西荣欣矿区铁路专用线，并新建一座煤炭集运站(胡家峁煤炭集运站)，用于转运柳林及其周边地区的煤炭。

胡家峁煤炭集运站位于黄河中游黄土高原地带，地势总体上由东南向西北渐次降低，地貌属于梁状黄土高原低山丘陵地貌，地形起伏变化较大。该集运站设计发运能力为5.00 Mt/a，每天的发运量约为1.50万t，要求装车速度不小于3 000 t/h，单车装车精度为±0.10%，整列装车精度为±0.05%。

为此，根据装车系统应用现状、设计要求等条件，选择适合该集运站装车要求的装车系统，以满足铁路快速装车的要求，提高装车均匀程度，同时节省相关投资。

1 装车系统应用现状

目前，我国铁路装车系统主要包括快速定量装车系统、移动式装车系统、装载机站台装车系统、跨线煤仓漏斗装车系统等[1]。装载机站台装车系统、跨线煤仓漏斗装车系统属于传统的装车系统，机械化、自动化程度均不高，且存在安全性低、劳动强度高、装车精度差、装车效率低、污染周边环境等缺点，现阶段正在逐步淘汰。快速定量装车系统、移动式装车系统具有装车速度快、装车精度高、稳定可靠等优点[2]，在煤炭装车中得到广泛应用。但这两类装车系统的结构组成、工作原理等不同，适用条件也存在差异[3-5]。

在装车系统选择中，选择哪种装车方式主要取决于项目所在地的地形条件[5]。如果项目所在地是港口、码头或其他地势平坦的地区，容易实现环线或纵列式铁路装车线布置，宜选用快速定量装车系统；如果项目所在地的地形条件复杂，且可征用的土地范围很小，同时需要布置直线铁路装车线，宜选用移动式装车系统。此外，还需要考虑设计要求和资金投入等条件。

2 装车系统

2.1 快速定量装车系统

2.1.1 结构组成

快速定量装车系统是20世纪80年代从国外引进并迅速发展起来的现代化装车系统，主要由储煤场和输煤系统、立式全封闭钢结构塔架、缓冲仓和定量仓、称重和砝码校正装置、装车溜槽、控制系统(包括液压控制系统、自动采样系统、称重系统、PLC监控系统等)组成，结构如图1所示。

图1 快速定量装车系统结构示意图

2.1.2 工作原理

快速定量装车系统的装车位置固定，位于铁路装车线的中部。装车前，操作员通过调度室确定待装列车的车厢种类、物料类型、装载容量等参数；装车时，货运列车在机车慢速牵引下匀速通过装车站，储煤场物料通过给煤机和带式输送机进入钢结构塔架的缓冲仓，当仓内物料到达设定料位时，液压平板闸门开启，物料落入定量仓；称重传感器实时测量物料质量，当物料质量到达设定质量时，缓冲仓的液压平板闸门关闭；定量仓的卸料平板闸门开启，物料通过装车溜槽进入车厢，此时一次装车过程完成。依次循环，直至装完所有车厢。

2.2 移动式装车系统

2.2.1 结构组成

移动式装车系统是近年来我国自主研发并迅速发展起来的现代化装车系统，主要由储煤场输煤系统和移动装车机组成。移动装车机主要由主体门架、行走机构、伸缩臂架、伸缩臂架带式输送机(装有皮带秤)、分岔漏斗、司机室、尾车和辅助装置等组成，移动装车机布置在堆场旁边的装车轨道上，并位于地面带式输送机上方，与悬臂式堆料机类似。移动式装车系统结构如图2所示。

图2 移动式装车系统结构示意图

2.2.2 工作原理

移动式装车系统依托火车车厢固定，通过装车机匀速移动来装车。装车前，操作员通过调度室确定待装列车的车厢种类、物料类型、装载容量等参数。在列车停靠到位后，开始装车作业。装车时伸缩臂架伸出，分岔漏斗自动定位到车厢上方，伸缩臂架带式输送机、地面带式输送机启动；物料通过地面带式输送机、伸缩臂架带式输送机、分岔漏斗依次进入车厢。在该车厢装满后，装车机沿装车线平行于列车行走，在检测到车厢跨接后，分岔漏斗内的液压簸斗自动切换，进而实现跨车厢装车作业。依次循环，直至装完所有车厢。

3 设计方案优选

根据装车系统应用现状，设计出两种方案——快速定量装车系统方案(A方案)和移动式装车系统方案(B方案)，从技术特点、主要投资、地面布置三个方面对这两种方案进行对比分析。

3.1 技术特点

A方案和B方案的技术特点见表1。由表1可知：两种方案各具特点，技术指标均可满足要求，均能作为该集运站的设计方案。

表1 两种方案的技术特点

3.2 主要投资

A方案和B方案的主要投资见表2。由表2可知：B方案的桥涵、隧道工程建设量相对较少，总投资也少。因此，该集运站宜选用B方案。

表2 两种方案的主要投资

3.3 地面布置

(1)A方案。采用快速定量装车系统装车时，需要在铁路站台尾部铺设装车环线，环线半径为300 m。由于将来联盛专用线也要接入该线路，必须考虑装车作业对铁路站台接发车作业的影响，故需要在前期设计的基础上增加1条到发线，最终拥有3条到发线，其中2条兼具货物线功能的规模。快速定量装车系统布置在铁路站台尾部和环线结合处，装车时车厢依次通过装车站，逐一完成装车作业。

(2)B方案。采用移动式装车系统装车时，装车线按直线布置，且采用平坡设计；同时布置2条正线兼到发线，4条装车线，装车线的有效装卸长度为900 m，且车站尾部需要预留增建条件。集运站的万吨整列到站后，停靠在其中一条正线上，本务机车摘钩后，通过另一条正线离开或等待；调车机车通过铁路站台线的平坡段调车，并将万吨整列分解成5 000 t的两列，再送至装车线装车；装车作业完成后，调车机车将两者组合成万吨整列，停靠在其中一条正线上的本务机车将其取走。当列车不均衡到达时，可将新到列车分解到另外两条装车线装车。

从地面布置情况和项目所在地的地形条件分析，该集运站宜选用B方案。

3.4 设计方案的确定

从技术特点、主要投资和地面布置三个方面的分析可以看出，B方案更合适。此外，采用移动式装车系统装车时列车静止，装车机可以移动装车，易于控制物料的均匀程度，不易产生超载、偏载现象，还可通过增加装车机的数量来弥补装车效率低的缺陷。

4 结语

快速定量装车系统和移动式装车系统均可实现连续、快速、定量自动装车，且具有自动化程度高、计量精度高、安全性能高、满足环保要求等特点。但两者也有区别，主要体现在装车方式和铁路线长度方面，两者要求的铁路线长度不同，对项目所在地的地形条件要求也不同。因此，在新项目设计过程中，要充分了解这两种装车系统的特点，并结合项目所在地的地形条件，合理选择技术方案。