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大型煤炭装车站的设计探讨 杨瑞峰 1，王 涛 1，卫中宽1，庞明瑾2 1. 中煤邯郸设计工程有限责任公司，河北 邯郸056031; 2. 兖矿集团公司 济三煤矿选煤厂，山东 济宁272000 摘要结合具体工程设计实例，介绍了5 000 万 t/a 的煤炭装车站的装车工艺、装车站套 数配置及相适应的站场股道配置规模的计算方法。 关键词煤炭物流;装车站;装车能力;股道通过能力;设计 中图分类号TD948. 7文献标识码A 文章编号1005- 8397 2012 02- 0018- 03 收稿日期2012- 01- 13 作者简介杨瑞峰 1984 ，男，河北邯郸人，2007 年毕 业于安徽理工大学矿物加工专业，工学学士，中煤邯郸设计工程 有限责任公司工程师，电话0310 －7106240。 2011 年，我国煤炭产量突破 34 亿 t，到 “十二五”末，全国煤炭产量计划控制在 38 亿 t。 目前除新疆外，其他大型煤炭基地建设基本完 成。在煤炭基地建设速度放缓的情况下 ， “十二 五”期间政府将积极引导发展煤炭物流储备基地 建设。煤炭物流作为整合煤炭运输、仓储、交 易、加工、配送等功能的综合服务体系，对保障 能源供应，提高煤炭资源配置效率具有十分重要 的作用。而铁路是我国煤炭运输的主导方式，是 煤炭物流建设的基础，发挥着突出的骨干作用。 2011 年全国铁路运输煤炭约 22 亿 t，占煤炭总产 量的 60左右。 大型煤炭物流基地建设的核心是储、装、运 系统。作为煤炭物流基地的核心、煤炭运输的源 头 煤炭装车站，装车系统的配置是否合适、 设计的各股道通过能力能否满足要求，直接影响 煤炭物流园的发运能力。煤炭物流园的吞吐量一 般很大，达到百万吨级、千万吨级甚至亿吨级。 目前中煤邯郸设计工程有限公司正在进行多个煤 炭物流园和煤炭集运站的设计。本文以内蒙古某 煤炭物流园 5 000 万 t/a 的装车站为例，研究装 车系统的配置、站场各种股道的规模，计算快速 装车站的装车能力以及空车到达线、装车线、重 车发车线的通过能力，从而确定适宜的装车系统 及站场股道规模。 1站场概况 年装车量在 1 500 万 t 以上时，只能采用环 行装车站。内蒙古某煤炭物流园装车站是干线车 站 接轨站 分出的专用煤炭装运车站，装车线远 离接轨站，以专用线形式接入接轨站。该装车站 作业单纯，主要办理装车列车的到发、装车和调 车作业。列车来自北京铁路局，为万吨重载列 车。由于园区地形限制，规划的装车站位置 “偏 心” ，装车站后仅隔 100 m 就进入重车发车线， 不能满足一列车的长度。车站内一列空车在环形 煤炭装车站完成装车作业的流程为空列车到达 作业→煤炭装车作业→煤炭列车出发作业;作业 地点为空车到达线→装车线→重车发车线。 2煤炭装车工艺 大规模煤炭运输的装车工艺主要有快速定量 装车系统、跨线多漏斗仓装车系统、高站台配合 装载机等方式。快速装车系统是以全自动控制方 式将煤炭装入车内的高效、连续装车系统，装车 速度最快、精度最高。该系统可计量每个车厢的 装车量，适用于大装车量的要求。实际应用表 明，年装车量在 600 万 t 以上时应采用快速装车 系统，大型煤炭物流园装车站一般都采用该系 统。快速装车站能适应机车牵引速度为 0. 8 ～2. 0 km/h，装车速度为 5 300 ～8 000 t/h。 3快速装车站能力的确定及设置 快速装车站装车能力的计算公式为 81 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING ＆ COMPREHENSIVE UTILIZATION No. 2，2012 DOI10.16200/ki.11-2627/td.2012.02.013 Qa Qhhdλ/10 000 式中Qa 年装车能力，万 t/a; Qh 小时装车能力，取 5 500 t/h; h 每天能够进行作业的时间，取 24 h; d 每年能够进行作业的天数，取365 d; λ 年时间利用系数，根据对周边煤炭 装车站的调查，取 0. 4。 Qa 5 500 24 365 0. 4 /10 000 1 900 万 t/a 。 由计算可知，车站设置 1 套单轨快速装车系 统可完成每年 1 900 万 t 的煤炭装车能力。对于 该煤炭物流园5 000 万 t/a 的装车站而言，3 套独 立的单轨快速装车系统即可满足年装运总量的要 求。因此，从设备角度核算而言，应配置三环线 式单轨快速装车系统。 4装车站股道通过能力及股道规模配置 4. 1环形装车站作业流程及时间 装车站系统能力的体现一般有两方面到发 线作业能力和装车作业能力。装车系统可以分为 到达子系统、装车子系统和发车子系统三个串联 子系统。以万吨列车作业时间为基础进行计算， 单线环形铁路煤炭装车站作业流程及时间见表 1、 表 2。 表 1单线环形铁路煤炭装车站作业流程及时间 一 min 序号作业系统作业流程车辆在站停留时间空车到达线装车线重车发车线 1 2 3 4 到达子系统 空车到达线准备进路、接空列车1111 空列车在到发线列检3030 空列车准备由空车到达线转装车线555 机车牵引空列车由空车到达线转装车线121212 第 1 次占用到发线 空车到达线 时间5858 5装车子系统空列车装车9090 6 7 8 发车子系统 重列车准备由装车线转重车发车线555 机车牵引重列车由装车线转重车发车线151515 机车牵引重列车由重车发车线出发1515 第 2 次占用到发线 重车发车线 时间3131 总占用时间1835812731 注此表是按装车点前后各有 1 个列长度的装车线考虑。 表 2单线环形铁路煤炭装车站作业流程及时间 二 min 序号作业系统作业流程车辆在站停留时间空车到达线装车线重车发车线 1 2 3 4 到达子系统 空车到达线准备进路、接空列车1111 空列车在到发线列检3030 空列车准备由空车到达线转装车线555 机车牵引空列车由空车到达线转装车线121212 第 1 次占用到发线 空车到达线 时间5858 5装车子系统空列车装车909090 6 7 发车子系统 重列车由装车线转重车发车线555 机车牵引重列车由重车发车线出发1515 第 2 次占用到发线 重车发车线 时间110110 总占用时间16858112110 注此表是按装车点前有 1 个列长度的装车线，装车点后重车端没有装车线考虑的 即该站场方案 。 4. 2股道通过能力的确定 车站到发线、装车线能力的计算公式为 N T － t 1 － k /∑t 式中N 1 昼夜车站股道能力，列/d; T 1 昼夜车站股道能够进行作业的时 间，min; t 固定作业时间，min; k 空费系数。 计算中，各种股道的 T、t、k 取值，应根据 各条线路的技术标准、各股道上所进行作业的性 91 2012 年第 2 期杨瑞峰，等大型煤炭装车站的设计探讨 质而定。计算到发线能力时，需要考虑电气化铁 路接触网维修天窗时间;计算装车线能力时，需 考虑设备的检修时间及操作人员交接班等时间。 1空车到达线能力计算。取 T 1 440 min，t 180 min，根据对该铁路线路和项目周边 煤炭装车站的调查，确定空费系数 k 0. 3，由表 2 查得列车技术作业占用空车到达线时间∑t 58 min，将各值代入上式，得N 1 440 －180 1 －0. 3 /58 15 列/d。 2装车线能力计算。取 T 1 440 min，设 备检修时间 t 180 min，k 0. 3，由表 2 查得列 车技术作业占用装车线时间∑t 112 min，将各 值代入计算式，得N 1 440 － 180 1 － 0. 3 /112 7. 5 列/d。 3重车发车线能力计算。取 T 1 440 min，t 180 min，k 0. 3;由表 2 查得列车技术 作业占用重车发车线时间∑t 110 min，将各值 代入计算式，得N 1 440 － 180 1 － 0. 3 /110 8 列/d。 车站设置 1 条空车到达线、1 条装车线、1 条重车发车线即可完成每日 7. 5 列的装车作业。 该车站配置 3 套独立的环形装车线，一昼夜能够 接发 22. 5 列万吨列车，即每天装车能力为 22. 5 列 8 000 t 18 万 t，每年装车能力为18 万 t/d 350 d 6 300 万 t/a ＞5 000 万 t/a。由此 可以看出，在股道通过能力方面，三环线式装车 线配置可满足年装运总量的要求。 4. 3站场股道配置要求与优化 1 空车到达线的优化设置。由于铁道部对 进入装车站车辆的装车时间有限制，万吨列车装 车时间一般要求小于 3 h，因此，当区间列车来 车并完成必要的列检作业后，不宜在空车到达线 多停留，必须进行装车。但考虑到到发线的灵活 使用，空车到达线的股道数不宜小于装车线的股 道数，该装车站设置 3 股空车到达线即可满足 要求。 2 重车发车线的优化设置。首先，当装车 站完成万吨列的装车作业，具备发车条件时，接 轨站不一定具备接车条件，需要推迟发车，推迟 时间由外部系统的运行状况决定;其次，受地形 限制，该站装车点设置 “偏心” ，即装车点后的 长度不能满足一列车，装车过程会占用重车发车 线。因此，在满足列车正常作业的前提下，考虑 列车运行的不均衡性、重车发车线的灵活使用及 最大限度发挥煤炭装车设备的效率。该站重车发 车线的股道数宜设置 2 倍于装车线的股道数，即 设置 6 股重车发车线。 综上所述，满足 5 000 万 t 环线式装车站的 股道配置规模为3 条空车到达线、3 条装车线、 6 条重车发车线，到发线与到发线、到发线与装 车线之间应尽量相互连通，提高车站的灵活调度 能力，其他配套股道根据规范要求配置即可。 5装车站场的列车最大到达流强度 列车到达流强度是指单位时间内到达车站的 空车列数，本文采用列车的到达间隔时间来描述 到达流强度，列车最大到达流强度即列车到达的 最小间隔时间。以表2 中的数据为基础进行分析。 由于该站有 3 股相对独立的环线装车站，因 此，当前 3 列车进站后，分别进入相应的股道装 车，当第 4 列车进站后，又要进入第一股道装 车，即连续来车的第 X 列车与第 X 3 列车存在 时间上的闭锁关系。 由此可知，当第 X 3 列车进站且空车列检 完后，第 X 列车必须已经完成装车作业且驶离装 车线。经计算，三环线式万吨列装车站场能够适 应的列车最小到达间隔时间为 38 min/列。 6结语 “十二五”期间，在建设大型煤炭物流储备 基地过程中将会配套建设相应规模的煤炭装车 站，这是完成煤炭运输任务的一个重要环节。煤 炭装车站的站型、装车工艺及系统的选择、站场 股道配置规模的确定既影响装车效率、运输能 力，又影响工程投资，因此必须谨慎设计，以满 足生产要求。 参考文献 ［ 1］铁 道 第 四 勘 察 设 计 院．铁 路 站 场 与 枢 纽 设 计 规 范 GB50091 －2006［ S］ ． ［ 2］肖贺荣，等． 基于排队论的煤矿装车站能力系统分析及 其优化 ［ J］ ． 物流科技，2010， 7 100 －103． ［ 3］郑宝林，等． 2000 万 t 煤炭集运站集运方案及装车工艺 ［J］． 铁道标准设计，2007， 12 82 －85． ［ 4］奚文媛． 煤炭装车站股道作业时分及能力的探讨 ［J］． 铁道标准设计，2009， 11 11 －13． 02 煤炭加工与综合利用2012 年第 2 期