万t煤炭集运站集运方案及装车工艺研究.docx

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万t煤炭集运站集运方案及装车工艺研究

2000万t煤炭集运站集运方案及装车工艺研究

?

其他?

2000万t煤炭集运站集运方案及装车工艺研究

郑宝林,李雅红,李方

（中铁工程设计咨询集团有限公司机动院,北京100020）

摘要:

结合本公司承揽的新街,罕台川等项目煤炭集运站的

设计,考虑到运量,集运方案直接影响装车方案的合理性,针对

矿点至集运站运输方案,集运站装车作业系统,堆场及堆场设

备,从成本分析,技术性能,经济指标等角度进行综合分析比

较.重点进行集运方案及装车工艺工程方案适应性研究.

关键词:

铁路运输;集运站;集运方案;装车工艺;成本分析

中圈分类号:

u294.88文献标识码:

A

文章编号:

lOO4—2954（2007）l2一oo82一O4

煤炭集运站的设计与直装,倒装量,集运方案,装

车工艺等关键因素密切相关,集运方案,装车工艺的合

收藕日期:

2007—04—03;修回日期:

2007—10—26

作奢简介:

郑宝林（1964一）,男,高级工程师,1986年毕业于华东交通

大学.

理与否直接影响工程建设投资和投产后的运营成本.

笔者结合新街,罕台川等项目矿点至集运站运输方案,

集运站装车作业流程进行简要分析,重点进行集运方

案及装车工艺方案研究.

1矿点至集运站运输方案

本次研究各煤炭矿点至集运站按平均运距5km

考虑,集运量取1500×10t.年作业天数330d,3班作

业制,来料不均衡系数按1.05考虑,装载不均衡系数

按1.1考虑,矿点堆场及辅助作业设备按每天净作业

时间17h设计,考虑与运输作业方案匹配,装载设备

最大能力按每天净作业时间取21h设计.矿点小时

计算最大装载量为3100t.

定和挠度.

⑤下锚柱的轴压力分别按40,80kN两种考虑,故

每种支柱均有20,60,100kN3种轴压力的组合,选用

范围大.

⑥接触线高度处对于8,8.5m支柱按6.15m,对

于9.5,11m支柱按7.25m计算.

⑦选用者只有在轴压力,纯风弯矩,结构风速作用

下垂直线路方向弯矩均不超过时才能选用.

（6）检验方法:

①在柱顶加载至结构风速作用下

垂直线路方向弯矩标准值时,柱顶水平位移不超过

1.5L/100mm;②在柱顶加载至纯风弯矩标准值时,接

触线高度处水平位移控制在50mm之内;③在柱顶加

载至结构风速作用下垂直线路方向弯矩标准值的

150%时,钢柱不屈服,焊缝不裂开,锌层不剥落不凸

起;④需进行扭转试验.

（7）需要说明的问题:

①纯风弯矩,结构风速作用

下垂直线路方向弯矩需电气化专业人员针对每条线计

算得出,根据实际风速,悬挂的各种线,悬挂的位置计

算出容量再进行选用;②该支柱为首次使用,必须经过

试验验证,通过实验来验证理论是否正确;③由于采用

预留孔连接方式,支柱安装的定位,测量也显得十分

重要.

4结论

在2006年9月武汉铁路局武昌站无柱雨棚改造

中,武汉供电段首次使用了接触网欧标H型钢柱,钢

柱采用热镀锌后喷涂白色氟炭油漆,钢柱外形秀美,并

得到了武汉铁路局工程指挥部及武汉供电段的好评.

正在建设的宁合,武广,京津等客运专线均按此类型支

柱招标.

最终得到铁道部批准的通用参考图《电气化铁路

接触网H型钢柱》（通化（2006）1301）解决了部里要

求外形尺寸不超过300mm的单柱支撑结构,大部分

中间柱为240mm和260mill,断面尺寸小,外形美观,

制造简单,安装方便,价格适中,该技术目前已达到了

国际先进水平,并带动马钢,莱钢等钢厂进行自主创

新,实现国产化,热轧制出HE240,HE260,HE280,

HE3004种规格型号的H型钢柱.在厂家的配合下试

制产品,并通过了铁道部接触网检测中心对这4种规

格型号H型钢柱进行了强度,挠度,扭转检测,检测结

果均达到并满足国外同类产品技术标准.但此产品用

在转换柱中由于抗扭刚度小而受到限制,有待今后进

一

步研究解决.

今后在使用过程中要及时反馈意见和建议,特别

是单柱用于转换柱时要多做试验,用试验来验证理论

的正确性,从而解决铁道部要求的所有位置采用单柱

形式,达到简统划一,整洁秀美的良好视觉效果.

参考文献:

[1]TB10009--2005,铁路电力牵引供电设计规范[s].

[2]通桥（2005）2221,时速250km客运专线铁路常用跨度梁[z].

[3]通桥（2005）2322,时速350km客运专线铁路常用跨度梁[z].

[4]GB50017—20o3,钢结构设计规范[S].

82铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2007（12）

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矿点至集运站可采用如下运输方案.

（1）公路运输方案

各矿点至集运站段新建专用公路,总长按20.0

km考虑.根据目前的交通量预测结果,考虑到本项目

的地理位置及作用,计划采用高速公路标准建设,计算

行车速度80km/h,桥涵设计荷载采用汽车I级.路

基宽度24.5m,双向2车道,全立交.

（2）长距离强力带式输送机运输方案

来自矿点带式输送机的煤,经长距离强力带式输

送机输送至集运站,3班作业制.从集运站装车作业

中车列取送车不均衡和减少集运站倒运作业量的因素

考虑,每天净作业时间取21h,年作业天数330d,装载

设备不均衡系数按1.1考虑,带式输送机不均衡系数

按1.15考虑,同时考虑与装载设备最大能力匹配,强

力带式输送机总输送能力按3100t/h设计.考虑到工

程造价,带式输送机按4路单系统考虑.

为绕避,跨越各矿点至集运站之间的既有建筑物,

公,铁,电力设施,强力带式输送机采用高架方式.

2集运站装车作业系统

集运站近期年发送量2000×10t.列车牵引质量

为5000t/~lJ,列车编挂按1列61辆考虑.车辆载重

60t,自重21.7t.为配合以上两种运输方案,可采用

以下几种装车作业方式.

2.1抓斗门式起重机装车作业方案

（1）装车作业设施

配合公路运输方案,可采用抓斗门式起重机进行

装车作业.综合考虑发车不均衡系数及调车作业方式

等因素,近期共设2个装车作业区,每个作业区设2条

整列装车线,6台抓斗门式起重机,选用大容量抓斗,

抓斗门式起重机作业效率约为300t/h,每列车净装车

作业时间为2h,可在3h左右完成1列车的装车作业.

（2）堆场及堆场设备

在每个作业区门式起重机跨内设置存煤场,长约

850m,宽20m,堆高7m;悬臂下存煤场长约850m,宽

17.6m,堆高6.5m,2个作业区总存煤量约为25.5×

10t,可存放约3.5d的装车量.存煤场共配4台推煤

机,4台装载机作为辅助作业设备.

2.2装载机装车作业方案

（1）装车作业设施

配合公路运输方案,可采用装载机进行装车作业,

综合考虑发车不均衡系数及调车作业方式等因素,近

期共设3个装车作业区,每个作业区设1条整列装车

线,8台装载机,共配置24台,选用6m.大容量铲斗进

口装载机,按每组12台作业考虑.装载机作业效率约

为150t/h,每列车净装车作业时间为2h,可在3h左

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其他?

右完成1列车的装车作业.

（2）堆场及堆场设备

同抓斗门式起重机装车作业方案.

2.3跨线漏斗仓装车作业方案

（1）装车方案及调车作业方式

为配合进场的长距离强力带式输送机,装车作业

可采用跨线漏斗仓装车方案.该系统由带式机输送系

统,跨线漏斗仓,往复式可逆带式机等组成（图1）.

图1跨线漏斗仓装车作业系统

本工程近期设2条尽头式整列装车线,1条整列

存车线,2套漏斗仓装车系统.装车效率约30车/h

（含调车作业时间）,每列车装车作业时间约2.5h.

装煤车列取送及存车线上的车列牵引至作业线由

机车担当,装车过程中的调车作业由无极绳调车系统

承担.

（2）装车作业设施

集运站内带式机输送系统由进场带式机,直装带

式机和倒运带式机组成.进场剥离煤根据装煤车列的

调车情况由装车控制系统选择经转运站的带式输送机

直接送至漏斗仓装车,或通过电动三通倒运至进行储

存两种方式.直装带式机和倒运带式机等设施均采用

双路系统,系统中设有装车工艺流程控制系统和各种

带式机保护装置,当装满1节车时,控制系统启动倒运

带式机,将来料送至储料场,为提高筒仓和车辆设施可

靠性和安全性,设有运行监测系统,保证系统安全可靠

运行.

跨线漏斗仓由双排8个筒仓组成,按每次4个筒

仓对应1节车考虑,筒仓有效容积约90m.

（3）堆场及堆场设备

在集运站设存煤场1座,长约255m,宽100m,堆

高12m,总存煤量约为25.5×10t,可存放约3.5d的

装车量.

存煤场设有2台斗轮取料机,并配2台推煤机,2

台装载机作为辅助作业设备.

2.4快速定量装车系统

快速定量装车系统主要由输煤系统,快速定量装

车设备,电脑监控系统等组成.

输煤系统由振动给煤机,强力胶带运输机,电子皮

带秤等组成.

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其他?

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根据装卸作业量,需采用双轨方案,其装车设备见

图2.

输送机/\

分叉溜槽;;;一

排气管

25ot.~冲仓IIIIIIIIlIIIl】llLI{

t1111111l川IlIIII1液压平板闸门

8O淀量仓日日称重传感器

I¨

液压平板闸门砝码校正装置

电脑监控室'瘁列车车厢电眼———,

图2快速定量装车系统

随着列车以恒速进入装车塔下,设在装车塔下的

"电眼"可区分机车和列车,控制室里的操作员启动整个

装车系统,包括装车带式输送机,根据屏幕上显示的煤

在贮煤仓煤位的情况,启动仓下的给煤机,储煤场的煤

经给煤机卸至仓下胶带输送机并转载到上塔胶带输送

机上,通过溜槽进入缓冲仓,操作员通过设置于仓内的

料位计观察了解缓冲仓中的煤量,使得进入缓冲仓的煤

量不致过大或过小,确保缓冲仓中总保持一定量的煤.

煤通过缓冲仓底的4个卸料闸门向定量斗给料,

闸门上有限位开关,可知道闸门关闭的:

隋况和位置,开

始时4个卸料闸门同时打开,以最大的煤流向定量斗

给料,仓内也设置了料位计,根据给料的情况设定三级

提前量进行控制.整个向定量斗装载的过程需要8s

左右,而设有一定的稳定时间,使支撑在传感器上的定

量仓因煤载荷进入的冲击而引起的振动停止.在这种

情况下进行称重,也就是常说的静态称重,静态称重的

精度远远高于动态称重.

定量斗经过称重后,煤通过定量斗下部的卸料闸

门进入卸料溜槽,定量斗经过称重后,煤通过定量斗下

部的卸料闸门进入卸料溜槽,由于溜槽可伸缩并可平

行移动,在操作员的控制下,开始装车时直接伸到接近

车厢底部位置卸料,物料流人车厢减少扬起灰尘,然后

操作溜槽慢慢上升,停止在接近车厢侧壁的高度,随着

车厢向前移动,车厢内的煤形成非常规则的梯形断面.

接近车厢尾部,关闭装车并把溜槽提高,当另一车厢过

来,再重复刚才的动作.

由于列车不间断地向前运行,当定量斗放空后,也

正是列车行驶到车厢和车厢之间的空档距离.在这时

缓冲仓向放空后的定量斗配料,为下一个车厢的列车

做好准备,这样不断地重复,实现连续自动定量装车.

上述列车装载过程中由"电眼"测到最后3节车

厢时,给煤机自动停止给煤,胶带上和缓冲仓内的余煤

基本上可装满最后3个车厢,保证全系统排空.

控制室位于靠近装车的位置,控制室是一个封闭

的房间,操作员可通过窗户看到物料装入车厢的过程,

所有控制部分都在他能够触及到的地方,可很容易操

作和监视装车的程序.控制室中操作台上有各种按钮

和开关,指示灯和仪表,操作员可通过多个主屏幕和若

干个次屏幕了解并控制从产品仓到装车各个环节的工

作状态.

在控制室中设置有计算机系统,将PLC设为主机

与从机两部分,主机主要控制装车站内高精度定量称

重配煤系统,缓冲仓料位显示与反馈及控制,称重精度

砝码的校验,装车过程控制,三级取样控制和装车净

重,毛重,累计总重,时间等一系列数据的打印等功能.

从机主要控制成品煤仓下给煤机给煤量的控制,输煤

机控制,输送过程的保护,成品煤仓煤位显示等.其工

艺流程详见图3.

器口

给料机

器口

给料机

回

图3快速定量装车系统生产工艺流程

该系统综合装车能力为2500t/h左右（含调车作

业时间）.采用该系统需要机车低恒速牵引列车前

进,列车装车速度为0.8～2km/h,普通内燃机车,电

力机车或调车铁牛牵引均可.

站线可依据站场条件布置成大环线型或纵列贯通

式线型.

2.5移动装车机装车方案

该系统由地下煤斗,给煤机,带式机输送系统,移

动装车机等设施组成.

本工程近期设3条尽头式整列装车线,1条整列

存车线,2套移动装车机装车系统.

综合装车效率约2600t/h,每列车装车作业时间

约1.41h.

（1）装车作业设施

集运站内胶带机输送系统由进场带式输送机,直

装胶带输送机和倒运胶带输送机组成.

进场煤根据装煤车列的调车情况由装车控制系统

选择经转运站的胶带输送机直接送至装车机装车,或

通过电动三通倒运至进行储存两种方式.直装胶带机

84铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2007（12）

郑宝林,李雅红,李方一2000万t煤炭集运站集运方案及装车工艺研究

和倒运胶带机等设施均采用双路系统,系统中设有装

车工艺流程控制系统和各种带式机保护装置,当装满

1列车时,控制系统启动倒运胶带机,将来料送至储料

场（图4）.

图4移动装车机装车方案胶带机系统

为提高装车设施和车辆设施可靠性和安全性,设

有运行监测系统,保证系统安全可靠运行.

移动装车机胶带机通过转运楼与直装胶带输送机

和倒运胶带输送机衔接,将来煤装人列车车厢.

（2）堆场及堆场设备

由于矿点至集运站运输采用单系统带式输送机,

考虑到设备故障检修,在集运站设存煤场1座,长约

255m,宽100ITI,堆高12ITI,总存煤量约为25.5×10

t,可存放约3.5d的装车量.存煤场设有2台斗轮取

料机,并配2台推煤机,2台装载机作为辅助作业

设备.

考虑到集运站装车作业量很大,倒装量为直装量

的5倍,移动装车机装车方案在工艺流程,总图布局上

能较好的结合两种工况.该方案系定车方案,对站线

要求低.

该方案与快速定量装车方案在煤场设置上基本一

致,区别在于装车设施采用了与快速定量设施高度不

一

样的装车机（图5）.

图5移动装车机装车方案装车机系统

3运输及装车工艺方案技术经济比较及推荐意见

3.1运输方案技术经济比较

（1）长距离强力带式输送机方案成本分析

?

其他?

系统用电费用0.5元/度×1k度/h×17h/d×

330d/年=280.5万元/年

系统用水,油等费用15万元/年

系统人工费用24人×3万元/人?

年=72万

元/年

系统综合成本（不含折旧）621.5万元/年

系统折旧按15年

系统综合成本1008.2万元/年

（2）公路运输方案成本分析

按调研数据,汽车运价为0.7元/t?

km,年运输费

用为5600万元.

（3）运输方案比较及推荐意见

公路运输方案年综合成本高,加之公路修建投资,

与长距离强力带式输送机方案相比技术经济指标明显

弱.推荐采用长距离强力带式输送机方案.

3.2装车方案

各方案优缺点分析如表1所示.

表1装车方案优缺点

装载抓斗门跨线快速定移动装

技术经济比较类型机方式起重漏斗仓量设旎车机装

案机方案方案方案车方案

造价（结合直装倒装运量方案）较低中高较高低

运用成本高较高低中较低

作业效率低较低中高高

站线低较低高高低

故障率大小中较大较小

安全差中好好好

构筑物生产房屋数量少中多较多较少

维修保养费用高较高低中中

环保问题难较难易较易较易

车辆干扰难较难较难较易易

3.3运输及装车方案综合比较及推荐意见

装载机方案,抓斗门式起重机方案结合公路运输

方案造价,运用成本高.

装载机方案,抓斗门式起重机方案结合长距离强

力带式输送机方案尽管投资比移动装车机装车方案结

合长距离强力带式输送机方案小,但势必增加二次转

运,运用成本显着提高.

结合各装车方案优缺点分析表中维修保养费用,

安全,环保,车辆干扰等因素,设计推荐移动装车机装

车方案结合长距离强力带式输送机运输方案.

参考文献:

[1]铁四院科技信息网,铁四院科技信息中心.铁路工程建设科技信

运输设备费4000万

『2]

运输设备维修费用5%易损设备费/年=200

/年

土建1800万元

土建维修费用3%土建/年=54万元/年

铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2007（12）

息调研报告文集[R].武汉:

1995.

编写组.运输机械设计选用手册[K].北京:

化学工业出版社

1999.

[3]编写组.机械化运输设计手册[K].北京:

机械工业出版社,1997.

[4]铁道第四勘察设计院.铁路工程设计技术手册?

站场及枢纽

[K].北京:

中国铁道出版社,2004.

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