摘 要：海外铁路港口联运项目越来越多，矿石火车的卸车是港口铁路联运装卸运输中一个重要环节。火车的卸车工艺首先取决于火车编组的车辆型式，采取底开门自卸车辆，港口卸车需在卸车线上设置受料装置和物料转运设备。
关键词：装卸工艺 底开门自卸车辆
1.引言
大宗散货物料的陆路运输主要是依靠火车运输，尤其是现在海外铁路港口联运项目越来越多，因此火车的卸车是港口铁路联运装卸运输中一个重要环节。火车的卸车工艺首先取决于列车编组的车辆型式，采取底开门自卸车辆，港口卸车只需在卸车线上设置受料装置和物料转运设备。对于非自卸车辆，则必须设置专门的卸车设备，如翻车机、螺旋卸车机、链斗卸车机等。本文以笔者接触的委内瑞拉帕鲁阿港项目，谈谈自卸底开门车辆的卸车方式。
2.工程概况
委内瑞拉帕鲁阿港现有一个8万吨级的装船泊位，运营时间已经超过50年，装卸系统老化，码头通过能力折减严重，原设计能力为620万吨/年，目前生产能力仅为350万吨/年。铁矿石贸易事业发展迅猛，亟需对现有码头装卸系统进行改造，达到720万吨/年的生产能力。改造范围主要为新增2700吨/小时火车矿石卸料、3500t/h带式输送机水平运输、3500吨/小时堆料机矿石堆料、4500吨/小时取料机矿石取料、4500吨/小时矿石装船、2.5KM铁路环线等装卸工艺环节及配套设施。
3.底开门车辆卸车线概述
大宗散货自卸车辆一般都采用底开门漏斗式车型，该车一般以气动方式控制车辆的漏斗门。卸车时只需操作气动阀门，即可将所载物料由车底排出，十分简便。底开门车卸车线设地下受料漏斗和物料转运装置，重载火车逐辆卸净离港。卸车线的车位数依运量大小、卸车方式而定。运量较小的，车位少，多采用定位卸车，一般1～3个车位。即重车停于卸车车位后，打开风门卸车，车辆卸空后再将火车向前移动。对运量大、卸车车位较多时，多采用火车行进中卸车的方式。这种方式卸车效率较高，一般采用6个车位，火车进入卸车线，每辆重车在第一个卸车车位开阀送风逐步开启漏斗门，物料开始下卸，在车辆到达最后一个卸车车位时完全卸净。此种方式要求车辆速度、火车行进速度、车位数、物料转运系统的输送能力互相匹配。底开门车辆卸车线的每个车位容量应为1.5～2辆车的载重量，受料斗设置给料机，并经地下输送机转运。
4.帕鲁阿港现有矿石漏斗车
帕鲁阿港现有矿石火车为2万t重载单元火车的专用车辆， 适用于轨距为1435mm的线路， 主要用于装运密度为3t/m3的铁矿石。该车为无盖底开门漏斗车，由车体、底门开闭机构、制动装置、车钩缓冲装置和转向架等部分组成。全车设有4 扇底门，底门为板梁结构，由底门板、底门梁、折页、封边角钢等组成。采用AUTOMEC 全套底门开闭机构，由机械传动元件、风控装置、电控装置组成。控制电磁阀动作，通过空气管路带动汽缸活塞杆运动，实现底门的自动开闭。也可以直接按压电磁阀两端的按钮开闭底门。
5.帕鲁阿港既有卸车线设计
现有卸车线采用高架卸车线，火车在行驶中卸料，时速1KM/H，卸货运量为2720T/H， 主要货种是面包铁，密度为2.4，粒度为（110× 50×30） mm。面包铁卸载过程中自由落体冲击力比较大，为避免坑内皮带机受冲击力过大，设置了2级缓冲构筑物，矿石落料到2级构筑物后向2端斜面分流，再顺着斜面台阶混凝土料斗掉进坑底皮带机，另外采用斜面台阶形式，再次缓冲落料的势能。
坑底皮带机采用42英寸带宽，运量为2720T/H，与火车卸料效率配套。考虑到坑底皮带机隧道比较密闭，重点设置通风和排水系统，在隧道头尾2端设置了通风口，形成对流，另外该通风口设置爬梯，作为检修口用。隧道底下设置集水坑，布置潜水泵，对雨水进行排水。
既有卸车线主要缺点在于底开门落料冲击力比较大，容易对现有面包铁品相造成破坏，破损率增多。另外高空下落，矿石粉尘弥漫，污染相对严重。
6.帕鲁阿港新增加矿石卸车线设计
根据帕鲁阿港口作业功能的需求，新增矿石铁路卸车线需要与原有卸车线共用，新增加矿石转运系统需要与原来坑底皮带机系统空间上错开。新增加的矿石卸车线卸车效率与原来面包铁卸车效率相当，均达到2720T/H。
6.1 环线铁路
原来卸车线并没有形成环线铁路，车厢卸空后再倒车返回，作业效率比较低，为了解决卸车拥堵问题，现在设计2.5KM环形装车铁路线，火车卸料后顺着环形铁路离开港区。港区专用线从港区既有车站引出向西北方向延伸，后再接入东南方向既有环路，用于火车连续卸料的进入、卸货和离开。
新建长度为2.55km的单线铁路（其中正线长1.750Km，两条会车线长0.8Km）。轨道采用单线标准1.435米轨距铁路，采用美国AREMA标准。最小曲线半径为200.0米。港区内采用有缝线路设计。
6.2卸车工艺
帕鲁阿港主要采用底开门式火车，卸车货物以粗细矿石为主，卸车效率按2720t/h设计，每列车皮为30节车厢，1个小时卸车完成，每节车厢重90吨。现场高架卸车线预留了4个坑位供后续设计用，目前运量情况，利用3个坑位便能满足需求。拟在3个坑位中设计6个卸料漏斗，每个漏斗斗容为80m3，由于落料冲击力比较大，在卸料料斗内壁增设了增强板，增强冲击的能力。
漏斗底下设置板式给料机，经过板式给料机转运到新增加的皮带机上。设计难点主要在坑底空间狭窄，必须要错开隧道上方，卸料漏斗的支柱基础很难找到落脚支撑点，经过现场测绘勘查，卸料漏斗基础采用板凳式基础，横跨在隧道上，问题得到了有效解决。
卸料坑卸车工艺流程主要为火车运来矿石，通过底开门卸料方式，往卸料漏斗卸料，转运到板式给料机，再由板式给料机匀速给带式输送机给料，带式输送机将矿石往堆场输送。
6.3 环保设置
矿石卸车时，周边容易产生矿粉灰尘，给环境造成比较大的污染。所以在卸车系统增加喷雾除尘装置，通过雾化装置将水雾化， 形成许多高速运动的细小水滴去结合和粘附空氣中的矿尘粒子， 达到降尘和沥滤空气的作用。当矿石火车进入卸车位时， 通过安装在每个卸车位上的传感器感知矿车位置， PLC 根据预先编制好的程序自动接通水路， 由安装在卸车位位置上的雾化喷嘴对水进行雾化， 形成水雾以达到降尘除尘的目的。当矿石火车卸车完毕驶离卸车位后， 电磁阀自动关闭， 从而完成喷雾除尘工作。
7.结束语
帕鲁阿改扩建项目完工至今，港口系统运转良好合理，已装船发运矿石600多万吨，为委方带来了巨大的经济效益和产生了良好的社会效益。
底开门火车卸车工艺在海外大型港口运用相对比较多，海外铁路港口联运项目越来越多，火车的卸车是港口铁路联运装卸运输中一个重要环节。希望本文所谈的底开门卸车线设计，对往后的卸车设计积累一些经验，有一些帮助。
参考文献：
[1]交通部第一航务工程勘察设计院.海港工程设计手册[M].北京：人民交通出版社，2004.
[2]中华人民共和国交通部.海港总体设计规范[S].（JTS165-2013）.