铁路液氧罐车操作间设计与布局优化研究

铁路液氧罐车操作间设计与布局优化研究

杨有泽 李典 刘向东 董正凯 张羽 刘世芳

中车西安车辆有限公司

摘要：在目前铁路液氧罐车的操作间中，大多数采用U型布局，使得操作人员在作业时存在视线死角，操作空间较小，不利于人员工作。为了保证液氧罐车的安全运行，需要对液氧罐车操作间进行优化设计。基于此本文首先分析了铁路液氧罐车操作间设计与布局优化的意义，并针对实际优化中存在的问题，提出了相应的优化策略，期望能为铁路液氧罐车的安全行驶做出贡献。

关键词：铁路液氧罐车；操作间设计；布局优化

1. 引言

目前，我国铁路液氧罐车已经得到了广泛的应用，由于液氧罐车在运行过程中主要是由液态氧气和压缩空气组成，因此其安全问题一直备受关注。为了更好地保证铁路液氧罐车的安全性，相关人员必须对液氧罐车操作间进行合理设计，从而提升液氧罐车的安全性能。基于上述原因，本文将针对铁路液氧罐车的操作间设计与布局进行研究分析，并提出相应的优化措施。

2. 铁路液氧罐车操作间设计与布局优化的意义

2.1提升安全性能，降低事故风险

在铁路液氧罐车中，操作间的设计与布局优化是确保安全运输、减少事故风险的重要一环。通过合理的空间规划、设备配置以及安全设施的完善，可以有效提升操作员的工作效率和准确性，减少误操作的可能性。同时，优化的设计还能提高罐车在紧急情况下的应对能力，如快速关闭阀门、启动应急装置等，从而显著降低事故发生的概率和危害程度。这不仅保障了人员安全，也维护了环境和社会稳定，是铁路液氧运输中不可或缺的一部分[1]。

2.2增强作业效率，缩短装卸时间

在快速发展的物流行业中，铁路液氧罐车作为关键运输工具，其操作间的设计与布局优化显得尤为重要。增强作业效率，缩短装卸时间，是这一优化工作的核心目标。通过科学合理的布局设计，可以确保操作人员在有限的空间内高效完成液氧的装卸作业，减少不必要的移动和等待时间。这不仅提升了整体工作效率，还降低了人力成本，为企业的运营带来了显著的经济效益。同时，优化后的操作间设计还能提升作业安全性，减少因操作不当或空间限制导致的安全事故风险。

2.3优化维护管理，延长设备寿命

一个科学合理的设计在铁路液氧罐车的运营中，不仅能够提升操作人员的作业舒适度与安全性，还能显著减少因操作不当或设备磨损导致的故障率。通过优化维护管理流程，如制定详细的维护计划、采用先进的检测技术和工具、加强维护人员的专业培训等，可以及时发现并解决潜在问题，从而有效延长液氧罐车及其相关设备的使用寿命。这不仅降低了运营成本，还提高了运输效率和安全性，为企业的可持续发展奠定了坚实基础。

3.铁路液氧罐车操作间设计与布局优化中的难点

3.1高效散热与保温平衡难点

在铁路液氧罐车的运行当中，液氧罐车内部储存的液氧温度极低，需要有效的保温措施以防止其气化，这要求操作间墙体、地面和天花板等结构材料具备卓越的保温性能。然而操作间内的电气设备、照明系统等在运行过程中会产生热量，若散热不畅，可能导致操作间内温度过高，影响设备正常运行及人员工作环境[2]。

3.2安全性与稳定性挑战

液氧作为易燃易爆物质，这就要求相关人员在铁路液氧罐车操作间设计与布局优化中，安全性是首要考虑的问题。罐体必须能够承受高压、低温及外部冲击，以防止泄漏和爆炸。然而，现有罐体材料和技术在极端条件下可能存在性能不足的问题，增加了安全风险。其次，罐车操作间的布局设计需兼顾操作便利性和空间利用率，但这也可能带来安全隐患。例如，过于紧凑的布局可能导致紧急疏散困难，或使操作人员在紧急情况下难以迅速应对。此外，操作间内的设备布局和电气线路设计也需严格遵守安全规范，以防止电气火灾等事故的发生。最后，稳定性问题也不容忽视。在运输过程中，罐车可能面临各种复杂路况和气候条件，如颠簸、震动、高温或低温等。这些因素都可能对罐体和操作间的稳定性产生影响，进而威胁到液氧的安全储存和运输。

3.3自动化与智能化集成挑战

在铁路液氧罐车操作间的设计与布局优化中，自动化与智能化集成的挑战尤为显著。首先，液氧作为极低温、高压力的介质，其操作过程对自动化设备的精度和稳定性提出了极高的要求。在集成自动化控制系统时，需要确保所有设备能在极端环境下正常运行，并具备快速响应和准确控制的能力。其次，智能化系统的引入不仅需要考虑硬件设备的兼容性，还需要关注软件系统的稳定性和可靠性。在复杂的铁路环境中，如何确保智能化系统能够实时获取并处理大量数据，同时做出正确的决策和指令，是另一大挑战。此外，智能化系统还需具备自我学习和优化的能力，以适应不断变化的运营环境[3]。

4.铁路液氧罐车操作间设计与布局优化策略

4.1强化结构设计

随着铁路交通的快速发展，液氧罐车作为关键运输工具，其操作间的设计与布局优化显得尤为重要。在复杂多变的运输环境中，确保液氧罐车操作间的安全性、高效性和便捷性，是提升整体运输效率的关键。这就要求相关研究人员需采用高强度、耐腐蚀的材料，如优质合金钢，来打造罐体及关键承重部件，以抵御运输途中的振动、冲击等不利因素。同时，合理设计罐体的壁厚、形状和支撑结构，确保罐体在满载、空载及不同工况下的稳定性。此外，还应加强罐体的隔热保温设计，减少液氧在运输过程中的热损失，提高运输效率。

4.2安装温度传感器和智能温控系统

任何微小的疏忽在液氧这种高度危险且需严格温度控制的运输过程中都可能导致严重后果。因此，通过引入先进的科技手段对操作间设计与布局进行优化，是确保运输安全、提高运营效率的关键举措。其中，安装温度传感器和智能温控系统尤为关键。这些设备能够实时监测罐体内的温度情况，并通过智能算法自动调节温控设备，确保液氧处于最佳存储状态。这不仅能够有效防止因温度波动导致的液氧品质下降或安全隐患，还能降低人工干预的频率和错误率，提升整体运营效率和可靠性。因此，该优化策略对于保障铁路液氧罐车的安全运输具有重要意义[4]。

4.3应用自动化控制系统

在铁路液氧罐车操作间的设计与布局优化策略中，通过引入先进的自动化控制系统，如罐车自动装车系统和罐车自动清洗设备，可以大幅减少人工操作，提高作业精度与效率。罐车自动装车系统利用雷达建模定位、机器视觉识别等先进技术，能够精准定位罐口，实现自动化灌装与监控，确保装载作业的安全与规范。同时，该系统集成的多种传感器和智能控制算法，能够实时监测介质状态，记录装车数据，为管理提供有力支持。而罐车自动清洗设备则通过智能控制系统，实现对罐体的自动识别、三维立体清洗与干燥，提高清洗效率与质量，同时减少人工操作的安全风险与环境污染。这些自动化控制系统的应用，不仅优化了操作间的布局与流程，还提升了整体作业的安全性与效率[5]。

5. 结语

综上所述，铁路液氧罐车操作间设计与布局的优化是一个涉及材料科学、热工学、自动化技术及安全规范的综合性课题。通过强化结构设计、安装温度传感器和智能温控系统以及应用自动化控制系统等策略，可以显著提升罐车运输的安全性、效率和稳定性。同时，随着技术的不断进步和创新，未来的铁路液氧罐车操作间设计与布局将更加智能化、人性化，为液氧的安全、高效运输提供有力保障。

参考文献

[1]田茂鹏.GQ70型轻油罐车罐体结构优化设计[D].大连交通大学,2020.DOI:10.26990/d.cnki.gsltc.2020.000579.

[2]陈益苞.液罐仿真模型的建立与分析[J].重型汽车,2024,(04):18-19.

[3]姜慧夫,秦箫,周炜.半挂液罐车弯道安全车速优化控制[J].科学技术与工程,2024,24(14):6063-6071.

[4]张应龙,赵吉鹏,李俊琛,等.液罐车罐体局部碰撞变形数值分析[J].压力容器,2023,40(11):39-46.

[5]程伟林.基于有限元的液罐车侧防护装置结构强度分析[J].专用汽车,2023,(09):35-37.DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.09.012.