列车整平压实框架优化的工程实践应用

列车整平压实框架优化的工程实践应用

陈晓光

中煤航测遥感集团有限公司智慧矿山分公司，陕西 西安 710199

摘要：煤炭作为我国能源消耗的主要资源，支撑了我国经济的高速发展，但煤炭资源分布与我国经济发展区域存在很大差异，需要对煤炭进行大量长距离运输。列车整平压实系统作为煤炭铁路运输防止煤炭沿路抛洒，减少环境污染、煤炭运输消耗的有效措施，已成为煤炭运输火车装车站的标配设备。为了更好的提高列车整平压实系统的产品适应度，满足装车站空间要求，我们对传统整平压实系统设备框架、压辊布置形式、控制室进行了优化，满足了现场空间要求和系统使用功能，同时可以节约投资费用，取得良好的经济效益和使用效果。

关键词：煤炭；火车运输；列车整平压实系统；优化；经济效益；适应度

引言

煤炭在我国能源消耗结构总量中占主导地位，为我国经济的发展提供了绝对的支撑作用。我国煤炭资源储量丰富、分布面积广、煤种齐全，然而煤炭资源分布却极不均衡。我国煤炭资源分布呈现“北富南贫，西多东少”的状况，北方煤炭资源主要集中在山西、内蒙古、陕西、河南、甘肃和宁夏等省份，上述省份基础储量占全国基础储量的68%左右，其中山西、陕西、内蒙古煤炭资源最为丰富，煤炭一直以来都是山西省的支柱性产业。我国南方煤炭资源主要集中于贵州、云南和四川三省，合计占全国基础储量的7.96%。新疆是中国煤炭远景储量最丰富的地区，目前勘探程度较低，其基础储量占全国的6.63%[1]。

根据煤炭资源的分布，国务院在2014年发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020）》中明确了我国的14个亿吨级大型煤炭基地，分别是晋北、晋中、晋东、神东、陕北、黄陇、宁东、鲁西、两淮、云贵、冀中、河南、内蒙古东部、新疆[2]。

按照《关于做好2020年能源安全保障工作的指导意见》要求，2020年大型煤炭基地产量占全国煤炭产量的96%以上[3]。

而我国经济发展“南强北弱、南盛北衰”，南方经济约占全国经济总量的64.56%，北方经济发展约占全国经济总量的35.44%，而且南北差异还在进一步扩大[4]。

由此可以看出我国经济发展区域比重与煤炭资源储量区域与开采区域分布刚好相反，导致煤炭必须进行大规模运输。

作为运输工具来说，陆路以铁路运输，运载量多，运力大，可以全天候运输等优点，最适宜于大宗散货煤炭运输，目前是我国煤炭运输的主力。

在煤炭运输过程中，由于煤炭为散装颗粒状或灰粉状，易受自然风、隧道活塞风、火车运行等因素影响，沿路抛洒严重，造成煤炭损失和给沿途带来煤尘污染、生态破坏等诸多环境问题，必须采取相应的煤炭防抛洒措施。

为了降低煤炭在运输过程中煤尘吹撒污染，保护沿途环境，减少煤量损失，运煤列车一般采取在装煤车厢上表面用机械压辊整平压实后进行喷洒封尘固化剂的措施。

1 存在问题

列车整平压实设备主要包括压辊、钢结构框架、驱动装置、电控系统等组成。钢结构框架横跨铁路两侧，固定压辊和驱动装置，保证压辊碾压整平压实运行功能尺寸。

现有整个压实设备完全固定在独立钢构框架上，导致整个钢构框架结构比较庞大，存在以下缺点：

一是占用空间比较大，纵向沿轨道方向超过16米距离，使得本来就狭小的装车平台更加拥挤；

二是超出列车的装车站空间，高度易与电机车触网线发生干涉，适用范围较小；

三是附属爬梯、围栏等设备较多，设计、施工难度太大；

四是投资费用较大。

在工程实践中不能满足比较普遍的电机车运煤装车站要求。

图1 现有整平压实框架外观

2 解决方法

通过工程实践，对现有装车框架进行以下方面优化（如图2）：

一是将受力较小的压辊固定端依托装车站原有装车平台，固定在装车站平台下方，保证托辊固定端稳固。

二是将压辊悬臂原有直臂形式改为屈臂形式。

三是将原有需要容纳整个压辊的庞大钢结构形式改为仅需容纳下压辊大小的尺寸。

四是将原有整个钢结构的独立爬梯等附属构件删减，在装车站三层平台（等高层）开出门，仅需要增加少量弥补落差的台阶即可满足人员检修和巡查功能要求。

五是原有控制室与装车站控制室合并使用。

图2 优化后整平压实框架与装车站位置关系图

2.1 工程实现

通过以上优化，将原有钢架结构纵向12米跨度缩减到1.6米，避免了整平压实系统与装车平台触网线架和媒质验收平台等设备的干涉；将托辊架直臂改为曲臂，节省沿轨道方向尺寸和保证抬高尺寸足够列车通行；将楼梯、控制室等公用设施与原有装车站进行公用等达到减少场地占用、提高方案适应度、降本增效等诸易处（如图3）。

图3 装车站平面布置图

2.2 效果分析

整体结构满足场地比较狭窄、场地内设备比较密集的现场现状；功能满足一级整平压实设备运行要求。

3 效益分析

经过上述优化后，可直接减少钢架框架结构和桩基基础材料及施工量、施工难度，产生良好的经济效益，具体如下：

节省钢构材料，原有约重20吨的钢构设备减少为约5吨重，节省直接费用约6万元；

减少施工难度和施工量，钢构安装减少15吨，桩基施工由原来4根变为2根，节省直接费用约11.75万元；

可累计节约直接投资费用约17.75万元。

4 结论

随着我国经济的飞速发展，能源消耗也随之迅速增加，作为主要能源支柱的煤炭区域分布与经济发展区域的不匹配矛盾也会更加尖锐，煤炭资源必将还需要大量长距离运输。随着环境保护要求，煤炭资源逐渐节约高效使用要求，列车整平压实设备已成为煤炭铁路装车站的标配要求。但目前主要还是在原有装车站进行加装改造升级，空间要求比较苛刻，特别是比较普遍、节能的电机车拖运的装车站，有机车触网线及触网线框架限制，施工空间一般仅2米距离，原有整平压实平台根本没有安装位置。通过对传统列车整平压实框架、压辊布置形式、控制室进行优化能很好的适应现场场地限制，节约投资成本，能进一步提高产品市场适应度。通过泊江海子矿工程实践，已完美实现产品的各项功能，技术指标完全达到各项要求。

参考文献：

[1]百度百科.中国能源结构.百度百科[EB/OL].百度科技有限公司.2022.4.23.

[2]一世浮沉.中国煤炭资源区域分布.贤集网[EB/OL].贤集网络科技有限公司.2021-05-28(09):37:57

[3]范恒山.我国经济发展南北区域差异.正确认识我国经济发展南北区域差异[EB/OL].名人观察.2022.4.23.

[4]目海志,露瀛.我国经济发展南北差异区域比重.为何南北方的经济差距不断变大？从历史角度看，原因一目了然[EB/OL].2021.03.0712:59