移动式智能火车卡散料螺旋平料机在港口的应用湛江港(集团)股份有限公司郑龙飞 李剑华 摘 要：针对国内现有火车卡平料技术和装置的不足，开发了一种移动式智能火车卡散料螺旋平料机。该设备自带动力装置，可直接在火车卡两侧车帮上行走，利用螺旋横向输料及刮板纵向推料的原理实现火车物料的平整，智能化的设计保障了设备的安全可靠使用。在港口实际应用过程中体现出该设备平料效率高、平料效果好、转场方便、自动化程度高等优点。 关键词：火车平料;螺旋平料;移动式;智能 1 背景煤炭、铁矿石等大宗散粒物料是我国经济发展的重要原材料，铁路运输得益于其速度快、受自然条件限制少、成本低等优点，成为大宗散货最主要的运输方式。港口作为大宗散货主要集散地之一，其散货进出港一般通过专用铁路线运输。散粒物料的列车装车工艺主要有皮带输送系统配合装车楼装车、轨道移动式装车机装车、移动式装载机装车和装车平台配合自卸车装车，无论是装车楼、装车机相对均匀落料还是装载机、自卸车无规律堆装，装车后散粒物料都会在敞车车厢内形成大小不一、形状不同的料堆。在目前的装车技术下，车厢内尖角形料堆的存在是不可避免的。不规则的物料堆积会造成车厢的偏载，造成车体局部过载，特别是随着列车运行速度的不断提高，在列车高速过弯道时，由于离心力的作用物料易洒落至车厢外，造成物料损失和环境污染，严重时还会因车体偏载及大量物料的离心运动导致车厢发生侧翻，给列车的安全运行带来隐患。因此，在运输前必须对车厢内的料堆加以平整。对此，2000年原铁道部颁布的铁路货物运输管理规则明确提出“对于装载散堆装货物，顶面应予以平整”［1］。 目前国内针对散料装车后的平整多采用人工钉耙作业，人工平料效率低、成本高、作业环境恶劣且存在很大安全隐患;也有尝试研制一些平料设备，如改造挖掘机式［2－3］、旋转扫料式［4－5］、犁形分料式、滚筒碾压式［6］等平料设备，但均不能很好地适用于车厢内料堆的平整作业，无法大范围推广应用。不久前出现的高架轨行式螺旋平料机［7－9］，应用效果较好，但整个设备相对固定，工作时需借助牵引铁牛移动火车才能完成整列火车的平料作业，作业工况存在一定的局限性，且一台设备只能服务于固定的一条装车线。因此，研制一种能适用于所有装车工况，且平料效率高、平料效果好、自动化程度高、可灵活转场的移动式平料机械设备的意义显著。 2 移动式智能螺旋平料机移动式智能螺旋平料机采用自带动力装置供电，以火车车厢的两侧车帮为轨道，直接在火车车厢上沿车厢长度方向上行走，利用两组可分别单独工作或联合工作的半输送管式螺旋平料装置的螺旋输送及半输送管刮平的组合平料原理(见图1)，实现对火车车厢内散粒物料任意料堆顶部进行快速平整的功能，从火车上方对车厢内散粒物料进行平整作业，并可完成快速跨厢动作，实现对整列车厢的物料平整。  图1 半输送管式螺旋平料装置 设备主要由螺旋推料机构、升降机构、行走机构、机架结构、动力装置、电控系统等组成，见图2。  图2 移动式智能螺旋平料机结构组成示意图 螺旋平料机的螺旋推料机构主要由螺旋和刮板构成，通过旋向相反的两左右螺旋的联动可以将物料沿车厢横向进行分料，车厢纵向则采用刮板推料的原理进行物料平整，这种纵横多功能平料的推料机构实现将尖角形料堆高处物料推移至相对较低位置处，是平料机平料作业的主要工作机构。 升降机构带动螺旋推料机构在竖直方向上实现一定行程的上下移动，以适应不同物料面的高低要求。升降机构主要由伸缩式空心套筒、多节伸缩式液压缸及液压站组成，多节伸缩式液压缸放置在伸缩式空心套筒内部，实现较大的上下运动行程，且可使移动式平料机整机高度尺寸小、重心低矮，便于在狭小空间内作业，同时保证平料机行走、跨厢的安全。 行走机构主要由行走车轮组、三合一减速电机、链传动装置、侧滚轮组等组成，减速电机通过链传动带动所有行走车轮组同步转动，使移动式平料机沿着车厢长度方向上前后移动，不仅实现了推料机构的纵向推料，而且能够使移动式平料机能自行完成具有一定高度差和宽度间隔的跨厢运动，进入下节车厢平料作业。侧滚轮组布置在车帮外侧，防止行走车轮偏离车帮，两端侧滚轮与车帮间具有一定的间隙，以适应车厢的变形。 动力装置为柴油发电机，它为整个设备提供电源，使设备能适应多种工作场合不受区域等的限制。 智能化电控系统为设备提供电源及电气控制，包括智能防碰撞、智能检测平料前后的物料面高度、智能纠偏、智能匹配行走速度和螺旋速度等控制功能，实现整机的智能化控制，有效提高平料作业效率，并减轻人工操作强度。 安全保护装置包括螺旋平料机升降机构限位开关，防止螺旋平料机构与车厢前后壁相撞限位开关以及防坠落装置等，以保证平料作业过程中系统安全可靠地运行。同时，螺旋平料机防偏机构中的侧滚轮组除能防止螺旋平料机在轨道上跑偏外，防止整机发生侧翻。 3 移动式智能螺旋平料机在港口的应用湛江港(集团)股份有限公司第三分公司的装车工艺为装载机装车。空火车被送进堆场旁的装车区域后静止不动，多台装载机依次将物料装进车厢，装车效率为30节/h。在装车区域上方有皮带输送机廊道，廊道底部净空高度5.5 m，廊道支柱与火车轨道中心线间的净空宽度为2.2 m。上述较为狭窄的使用场地空间，对平料机的外形尺寸提出了较为严格的要求，同时因设备的重量及平料过程中的载荷全部作用在车帮上，为避免超出车厢厢体的承载能力，设备的自重应尽可能小。设备应能适应一些产生严重变形的车厢，并且应能顺利且快速地跨过具有120 mm高度差和650 mm缝隙的相邻两节车厢。 针对上述工况要求而研制的移动式智能火车卡散料螺旋平料机自2014年3月开始成功应用于湛江港(集团)股份有限公司第三分公司，该设备主要应用于粉矿、块矿、球矿等多种矿石及煤炭装车后的平料作业，额定平料效率30节/h。为节省整个装车和平料的时间，采用边装车边平料的工艺，即装载机装好一节车厢进入下一节车厢装车时，平料机开始平整已装好物料的这一节车厢，并照此模式依次进行，基本上可达到装车完成时平料作业亦完成的效果。 采用吊车或叉车将设备从地面起升并放置在车厢上。螺旋升降机构采用液压油缸驱动的三节伸缩式套筒结构，在满足螺旋平料机构能深入车厢深度的同时尽可能减少设备的总高度。设备采用柴油发电机组供电，具有机内本地操控和机外远程操控两种操控模式。设置了防坠落电气保护和防坠落机械保护两种保护以防止意外情况下设备从车厢端部坠落，当设备靠近车厢端部安全极限位置时，首先是防坠落电气保护起作用，在电气保护失效的情况下，防坠落机械保护起作用，可以确保设备不发生坠落事故。图3为平料机的现场应用照片。  图3 平料机的现场应用照片 应用结果表明，移动式智能螺旋平料机具有良好的工作性能，与其他平料方式的综合性能比较见表1。 表1 几种平料方式的综合性能对比  平料方式平料效率平料效果转场灵活性环保性运营成本人工低差好无污染高改造挖掘机较低较差较好燃油污染较高高架轨行式螺旋平料机高好差无污染低移动式螺旋平料机较高好较好燃油污染较低 4 结语移动式智能火车卡散料螺旋平料机具有平料效率高、平料效果好、灵活性好、智能化、运行稳定等优点，相比人工平料和改造挖掘机平料有更广泛的市场应用前景，相比高架轨行式螺旋平料机各有一定的优劣，互为补充。根据该螺旋平料机在湛江港投入使用的情况来看，额定的平料效率为每小时30节车厢，远远高出人工平料效率，且按照湛江港2014年三分公司每天平卡200节测算，仅在人工成本一项上每年就可以节省近150万元。移动式智能火车卡散料螺旋平料机在港口的应用不但解决了人工平料问题，也较好地解决了部分港口平料作业空间小、辅助装备不足等问题，技术上在国内居于领先地位。－121. ［3］王维振.列车车厢物料平整机.中华人民共和国实用新型专利.CN 201942343 U. ［4］段莹.矿石平车机的总体方案设计与平车阻力研究［D］.武汉:武汉理工大学，2011. ［5］李军，陈福香等.平车机.中华人民共和国实用新型专利.CN 201864359 U ［6］卢宁，赵继云等.煤车厢液压平整装置的设计［J］.液压与气动.2011(6):68－70. ［7］胡志辉，杨仲，李勇智，等.高效环保型螺旋平料系统的研发［J］.起重运输机械，2013(10):52－55. ［8］王自韧，袁建明，王名汉，等.全自动火车卡散料螺旋平料机在港口的应用［J］.港口装卸，2014(4):34－35. ［9］袁建明，王勇龙，李勇智等.大宗散货码头螺旋平料机的研制及应用［J］.港口装卸，2014(5):12－14. 参考文献： ［1］中华人民共和国铁道部.铁路货物运输管理规则(铁运［2000］90号). ［2］王维振，徐鑫.利用抓料机改造平车机，提高港口矿石装列车作业效率［J］.科技创新导报.2011(21):120 Application of Intelligent Movable Spiral Flattening Machine for Bulk Cargo of Open Railway Carriage on Port Zhanjiang Port(Group)Co.，Ltd.Zheng Longfei Li Jianhua School of Logistics Engineering ofWuhan University of Technology Yuan Jianm ing Wuhan K－crane Ocean Lifting Technology Co.，Ltd.Yang Zhong Abstract：Aiming at the shortage of domestic flattening technology and equipment for bulk cargo of open railway carriage，a kind of intelligentmovable spiral flatteningmachine is developed.Thismachine has a power plantmoves on the carriages of train and achieve the flattening operation of the bulk cargo in the railway carriage by using spiral to transverse feeding and longitudinal pushing.Intelligent design guarantees themachine to safely and reliably use.Some advantages of the device are reflected in the practical application on the port，such as good flattening effect，high efficiency，convenient transition，high automation and so on. Key words：flattening operation of railway carriage;spiral flattening;movable;intelligent 此文作者袁建明、杨仲为武汉交通科技大学港机1995级学生 郑龙飞:524027，广东省湛江市霞山区宝港大道8号湛江港大厦7楼技术部 收稿日期：2015－09－15 DOI：10.3963/j.issn.1000－8969.2015.05.010 |
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