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1、第三篇 露天矿运输,第九章 露天矿铁路运输第十章 露天矿公路运输,1、露天矿运输系统：完成矿岩运、材料、设备、人员运输任务的的运输网路。2、露天矿运输系统组成：内部运输系统和外部运输系统。3、露天矿运输特点：（1）露天矿主要运输对象：矿石和岩石比重大，硬度高，块度不均、运输量较大；（2）运输条件复杂，线路质量较低：采场和排土场内的运输线路经常移设；（3）开采范围影响大：运输距离小、线路坡度大、行车速度低、行车密度大。,4、对露天矿运输应提出下列要求：（1）运输系统要求：运输系统应适应矿床埋藏条件、地形条件，满足露天开采境界、生产规模、卸矿、排土场等条件要求。（2）运输线路要求：避免反向运输，尽
2、量减少分段运输。（3）运输设备要求：坚固性，安全可靠。5运输能力要求：运输线路能力和运输设备能力。运输线路能力要有备用量。,第九章 露天矿铁路运输,主要内容：9.1 铁路运输牵引动力学 9.2 露天矿铁路线路设计 9.3 露天矿线路车站设计 9.4 露天矿铁路运输能力,第一节 铁路运输牵引动力学,1、铁路运输牵引动力学研究的主要内容：牵引力计算、运行阻力、速度及时间等。2、列车在运行中的受力：（1）机车牵引力（2）列车运行阻力（3）列车制动力,一、电机车牵引力,电机车牵引力：指电机车电机牵引力和粘着牵引力。1电机车电机牵引力：2电机车粘着牵引力：影响粘着系数的要素：线路条件（固定、移动线路）；
3、运行工况（散沙启动）,二、列车运行阻力,1、单位阻力的概念：在露天矿铁路运输牵引计算中习惯以列车、机车或车辆的单位重量（每吨）所承受的阻力进行计算。（请对比井下机车运输理论中的阻力系数，相同）2、单位全阻力列车单位全阻力：电机车单位全阻力：车辆单位全阻力：电机车单位传动阻力：,3、单位基本阻力与单位附加阻力（1）单位基本阻力（包括电机车单位基本阻力和车辆单位基本阻力）电机车单位基本阻力：电机车给电运行时（考虑了机械效率）：电机车绝电运行时（只考虑传动阻力）：车辆单位基本阻力：,（2）附加阻力坡道阻力：曲线阻力：固定线路 移动线路起动阻力：露天矿准轨铁路时：露天矿窄轨铁路时,4、列车运行阻力计算
4、 Wk=k（P+Q）=(r i),三、列车制动力、制动距离,1、列车总制动力2、制动距离 制动距离：列车发现停车信号紧急制动直到列车完全停住其间所走行的距离。反应距离：司机在列车行进时发现停车信号，或遇其它意外施行紧急制动时起，到列车制动力发生作用为止所通过的距离；实际制动距离：闸瓦抱紧车轮后到列车完全停止所走距离。金属露天矿，准轨固定干线的制动距离不得超过30米。,四、列车运行方程式,1作用于列车的合力和单位合力：列车在线路上运行时，有三种运行工作状态：（1）给电运行；（2）绝电运行；（3）制动运行。作用于列车上的力：牵引力Fk、列车运行基本阻力W0、附加阻力Wy、Wr及制动阻力B，这些力的
5、代数和称为作用于列车的合力。,列车给电运行时合力为：列车绝电运行时合力为：列车制动运行时合力为：列车运行合力通式为：,列车的合力亦常按列车平均每吨重量所承受的力计算，称为单位合力，其表达通式为：,2列车运行方程式：列车运动方程式为：列车运动的微分方程为：=127公里/小时2（加速度系数，即列车受到1公斤/吨的速度力所产生的加速度）。,五、列车牵引重量的计算,列车牵引重量的计算方法也可分为两大类：（1）按列车在限制坡道上以均衡速度运行计算方法；（2）按列车在上坡道上以不等速运行计算方法。限制坡道：在露天矿铁路线路系统中，上坡道长度最长（列车有可能达到的均衡速度）、坡道最陡（行车阻力最大）。1按列
6、车在限制坡道上以均衡速度运行计算方法：列车在限制坡道（曲线要折算）上有可能达到均衡速度而以此速度等速运行。即：,即则列车的牵引重量为：,2按列车在上坡道上以不等速运行计算方法：露天矿铁路线路比较复杂、质量差、车站多、区间短、行车速度低。在上坡时利用惯性动能闯坡的可能性很小。如果在露天矿工作面线路上，会让站、装运站常常设在坡道上。这是列车起动最困难的条件，则对列车牵引重量必须进行起动验算。根据列车运行方程式，列车所受到的合力为：,式中：Fkmp列车起动时的牵引力；im列车起动地点的计算坡道坡度；mp单位起动附加阻力；其它符号同前。,3列车实际牵引重量、牵引车辆数：列车允许的实际最大牵引重量：列车
7、允许最大牵引车辆数为：式中：q1车辆的自重；q2车辆的实际载重。,第二节 露天矿铁路线路设计,一、露天矿铁路线路分类与等级 1、露天矿生产工艺的特点采矿作业位置随工程和时间的推移而不断变化，采掘线、排土场翻车线经常移动，占露天矿线路总量的40-50%。2、露天矿铁路线路的分类固定线路-露天矿运输干线、站线、非工作帮上的干线，辅助企业（机修厂等等）专用线及联络线。半固定线路-采场移动干线（包括站线），平盘联络线路。使用年限三年，按固定线路考虑。移动线路-工作面采掘线及排土场翻车线。,3、露天矿铁路线路分级分级依据：运量、行驶机车车辆类型及运行速度。在线路设计中，露天矿线路等级的划分以设计最大通过
8、运量和列车次数作为主要依据。仅对固定线路和半固定线路进行分级。移动线路不分级。,二、区间线路平面设计,区间：运输线路被各个车站和信号所分为不同的区段，称为一个区间，一个区间可以容纳一个列车。线路区间的空间位置：以铁路线路的平面和纵断面表示。线路平面：中心线在水平面上的投影；线路纵断面：铁路中心线纵向展直后在垂面上的投影。线路的平面设计：按照总平面布置和开拓运输系统的要求，根据线路技术标准，结合地形、地质等条件把铁路标定等高线地形图上的过程。,1、线路平面设计考虑的原则：线路布置应节省工程和运营费用；线路应尽可能采用较长直线和较大的曲线半径，并使曲线转角总和最少。在满足路基、桥隧、车站要求的条件
9、，应尽量减少填、挖高度，减少土方工程量，使填、挖数量大致平衡；尽量避开不利地质地段，以减少大型人工建筑物，同时尽量减少耕地；地面横坡较陡和地质复杂地段，要采用地质横断面定线；平面设计应考虑线路纵断面和路基横断面的设计，以保证合理的路基边坡。,1等高线平面图上的定线方法 在运输系统已知的情况下（线路的基本方向已定时），线路具体的位置，决定于地区地形条件及其所采用的限制坡度。如果地形的平均地面坡度小于限制坡度，称这个地段为自由导线，自由导线定线没有高程障碍。如果定线时，地形的平均地面坡度大于限制坡度的地段，称为紧迫导线，紧迫导线有明显的高程障碍，需展长线路，争取高程。,（1）自由导线地段定线方法：
10、以直尺定出直线，定出各交点JN1、JN2；量出转角度数，用铁路曲线板选配曲线半径确定曲线各要素和曲线长度，定出曲线的起点和终点；当定出一定距离（2-3公里）平面后，即绘制纵断面图；顺沿地面纵断面设计坡度（拉坡），使线路纵断面坡度满足要求。当纵断面填挖方较大时，如果线路平面稍加改移，即可消除较大的填挖方量，应修改平面，重新设计平面及纵断面。设计下一段平面及纵断面。,（2）紧迫导线地段定线的方法应先绘制导向线（不填、不挖线），使定线与地形能较好的配合，绘制导向线的方法如下：导向线用脚规绘制，首先确定定线步距：式中：h等高线间距；i曲曲线当量坡度，以计，一般为0.5-1.0,使两脚规的张开度等于l，
11、从已知点开始，一般是由上而下，将两脚规的脚定在开始点的等高线上，另一角定在相邻的等高线上，在等高线上截取l，依此连接两脚规在等高线上所定的点；连接折线，即为导向线，其纵断面为定线的不填不挖线。导向线要顺直圆滑而无急剧的转折，导向线应注意趋向最近的控制点，或者由控制点引导向线。导向线绘制好后，选配适当的曲线半径得线路平面。,2横断面定线的方法：在露天矿设计中，如果地形复杂（线路横断面填挖方是主要问题），一般利用横断面法定线。其步骤为：在各个横断面图上，确定线路的移动范围；线路的路基定线在挖方上，尽量避免在填方上或半填半挖上；在平面图上逐点标出须移动的位置，然后在平面图上进行定线；,3、铁路线路平
12、面图内容：比例尺要求：1：2000、1：5000，地形、地貌、地物和经纬距等。导线的位置，以细线表示；曲线资料：注明各曲线交点编号，转向角a，圆曲线半径R，切线长度T，曲线长度K及缓和长度L，曲线起点 和终点；设计的桥涵、车站、平交道与隧道资料；,三、区间线路纵断面设计 线路纵断面设计，是在平面设计的基础上，根据纵断面的标高及地质，水文和其它情况，设计出合理的纵向坡度和路基标高。（1）根据沿线洪水位和水文、地质情况，考虑最低的路基设计标高；（2）考虑路基排水、路基挡护结构的形式；（3）纵向坡度设计（拉坡）,1、线路纵向坡度设计（拉坡）（1）在自由导线地段拉坡时，尽可能采用较长的地段和较缓的坡度
13、。（2）在紧迫导线地段拉坡时，为了克服高程，原则上不应损失高程而增加线路长度。（3）设计纵断面时，应注意减少填、挖方数量。（4）填挖高度超过20-30米，应结合地质、地形情况，考虑作高填与高桥，深挖与隧道方案的比选。,四、设计方案的选优1、方案选优的主要技术指标（1）线路长度和展线系数；（2）曲线转角总和以及直线地段、曲线地段的总长度；（3）采用的曲线最小半径和全线平均半径；（4）限制坡度；（5）土石方工程数量；2、方案选优的经济指标（1）工程费（2）运营费,第三节 露天矿线路车站,露天矿车站分类：矿山站、排土站（或剥离站）、破碎站、工业场地站及采场内的折返站和会让站等。矿山站：由工作面运出来
14、的矿石和岩石通过该站分别发往破碎站和排土场。一般设在采矿场附近，靠近运输量大的地方，为运送矿石和岩石服务。,一、车站设计的基本知识：,1、车站股道（配线）车站：铁路运输系统中办理各种作业的地方，车站线路分为正线、站线与特别用途线。（1）正线：连接并贯穿车站分界点的线路；（2）站线到发线：除正线外，另行指定列车到达或出发的线路；调车线：列车编组解体所用的线路；牵出线：调车作业中，为不妨碍发车而设的线路；装卸线：为办理装卸货载而设的线路；（3）特别用途线：安全线、避难线等。,2、车站股道、道岔的编号（1）行车方向的规定：以列车去采矿场为上行，离开采矿场为下行（2）正线和站线的编号：正线为单线时：由
15、靠近站房的股道为起点，顺序编号，正线用罗马数字，站线用阿拉伯数字正线为复线时：从正线起顺序编号，上行为偶数，下行为奇数。（3）道岔编号：用阿拉伯数字编号，以站房中心来分，上行一端用偶数，下行一端用奇数。,车站示意图,3、股道（配线）长度（全长及有效长度）（1）股道全长：指股道一端的道岔基本轨接头至另一端的道岔基本轨接头的长度。尽头式股道全长：道岔基本轨接头到尽头车档之间的距离；股道全长在铁路设计中用来计算铺轨长度。（2）股道有效长度：指在停放列车时，不妨碍邻线上的列车安全通过的最大长度；,（3）股道有效长度的起止范围：1）警冲标；2）道岔的尖轨始端（无轨道电路时）或道岔基本轨接头处的钢轨绝缘（
16、有轨道电路时）；3）出站信号机（或调车信号机）；4）车挡（尽头式股道时）。,（4）到发线、折返线的有效长度，应根据列车长度确定，其计算如下：式中：LF到发线有效长度（米）；LA因列车停车不准时而附加的安全长度，一般为25米 nJ、nC分别为机车和车辆数量；LJ、LC分别为机车和车辆长度，米。,3、车站咽喉车站咽喉：车站两端道岔汇聚的地方，简称咽喉区。车站咽喉是车站行车、调车作业最繁忙的地区，是车站的要害部位。咽喉布置是否合理，对作业安全的关系很大。咽喉区的布置必须符合保证安全、提高效率和节约费用的原则。,（1）车站咽喉设计要求；保证必要的平行作业，如调车作业一般不要占用正线，增加接发平行进路等
17、；保证行车进路交叉最少，特别应避免接车进路间的交叉；保证作业的机动性，即股道的连接比较灵活，保证各到发线必要时可以反方向接发车等；尽量减少道岔数量，特别应减少正线上道岔的数量，避免铺设多余的道岔；尽量缩短咽喉区的长度。,（2）车站咽喉设计程序：分析咽喉设计的依据。如衔接干线的数量和方向，作业量和作业性质等；选择参考图；确定咽喉区平行进路的数目及股道的分组；根据上述要求，初步布置道岔和渡线；进行进路分析，以改善道岔和渡线的位置；计算咽喉区的长度和到发线的有效长度；验算车站咽喉区的通过能力。,二、露天矿矿岩站设计,露天矿铁路系统中地面车站的设置原则：应确保矿山采矿、剥离、辅助作业等生产运输任务和其
18、它技术作业的完成，故应综合考虑运输量、地形、开拓运输系统和总平面布置等因素确定。位置选择：一般布置在采掘场附近系统较集中的地方。,1、矿岩车站的配线：分方向布置车站线路：到发线按空、重方向分列正线两侧。正线不停站的通过列车运行线，两侧为其它线路分列。到发线空、重列车到发线按左侧行车原则分列正线两侧。由于矿岩列车绝大部分在矿岩站停留、通过，故到发线应紧靠正线。列检线一般都是空列车，设在空车线外侧；留置线坏车、修复车停留线，机车待班线以及杂业车的停留线；设在空车线一侧；留置线为尽头线。,2、车站股道数量的计算：车站内各种作业股道数量的依据：要求的作业时间。（1）到发线数量的计算：式中：Mdf 到发
19、线数量（股）；Ni第i列车每昼夜占用到发线的次数；Ti 第i列车每次占用到发线的时间（分）；时间利用系数。,（2）列检线数量确定 根据检修列车占用列检线时间、列车检修率等因素确定（3）其它站线数量的确定 通勤车、工程车等线路，可按需要设置。,三、露天矿坑内站,1、露天矿坑内站的特点：作业简单。剥、采列车的接发作业，无列检等作业；车站布置紧凑：车站位于露天矿边帮上，长度和宽度对扩帮工程量影响大；衔接方向多：各方向接发进路间敌对交叉多，影响安全和车站通过能力。受地形和矿床赋存条件的限制，车站的平、纵断面比较困难。坑内车站设计主要是解决两方面问题：车站咽喉的布置和敌对交叉的处理,确保安全的接发列车。
20、,2、典型的坑内站布置按干线列车到站通过方式，坑内站可分为折返式、通过式及混合式（折返与通过）三大类。（1）典型双干线折返站布置图,（2）典型双干线通过站布置图,四、铁路行车组织,1、联锁及联锁装置：联锁：列车运行（进出站和调车工作）是根据信号机的信号显示进行的，而列车的运行进路又依靠操作线路上的道岔来排列的。因此，在道岔和信号机之间以及防护敌对进路的信号机和信号机之间，必须建立一种互相制约的关系，才能保证安全。车站联锁设备的基本功能：使信号机、路径和有关道岔之间发生相互制约关系以保证安全。,联锁装置：使车站内道岔与信号以及敌对信号相互实现联锁关系的信号设备。必须满足以下基本要求：在开通某一进
21、路前，必须先将该进路上的道岔扳到正确位置后，防护这一进路的信号才能开放。当某一进路上的信号开放后，直到其关闭以前，所有该进路上的道岔应一律锁闭，不能扳动。在某一进路及其信号开放后，一切与此进路敌对的信号机一律锁闭，不能开放。,联锁方式：非集中联锁和集中联锁两种。（1）非集中联锁：特点：道岔握柄分散在各个道岔处就地操纵，信号机的握柄集中在车站值班室内或分散在扳道房附近操纵。适用条件：运输量少，站内作业较少，线路布置较简单，邻接区间采用电话、半自动闭塞的分界点。（2）集中联锁：特点：信号机与道岔的握柄均集中在车站值班室操纵。适用条件：运输量大，站内作业繁忙、线路布置复杂的大型车站。,2、闭塞与闭塞
22、设备：闭塞的概念：使列车不在同一区间内相遇或尾追，即在单线铁路上，保证在同一区间，同一时间只允许有一个列车运行。保证列车在区间内运行安全和提高区间通过能力。闭塞设备：实现闭塞任务的设备。闭塞方法：电话闭塞、路牌闭塞、半自动闭塞和自动闭塞。,（1）电话闭塞 列车为占用前方区间，车站需用电话和前方分界点联系，前方分界点在确认区间空闲后，方可放出列车；（2）路牌闭塞电气路牌闭塞。区间两端的分界点各设立一台路签机，列车进入区间必须取得路签；取得路签进入区间后，两端路签机均不能取出路签，只有当列车到达对方车站后，并将路签放入路签机后，才可能再取出路牌。,（3）半自动闭塞半自动闭塞：依靠闭塞机与信号机发生
23、联锁作用，在单线或复线上调整列车运行的闭塞方法。列车占用区间的凭证：出站信号机或通过信号机的信号；出站信号机受闭塞机控制：只有区间空闲，双方分界点办理好闭塞手续后，信号机才能开放。闭塞机的状态：列车出站后，发出站的出站或通过信号机必须自动关闭，闭塞机处于闭塞状态；列车到达接车站和由接车站值班员发出列车安全到达信号后，才能解除闭塞机的闭塞状态，出站或通过信号机才能第二次开放。,半自动闭塞优点：能有效的保证列车运行安全；不需交接路签等行车凭证，缩短了办理闭塞手续的时间，提高了区间的通过能力。在露天矿铁路系统的应用：坑内铁路系统中应用较少，地面干线系统中有一定的应用。,（4）自动闭塞自动闭塞：完全根据信号机的显示来控制列车的运行，而信号的显示又完全由列车本身自动控制。闭塞分区：在自动闭塞区段，将一个区间划分成若干个闭塞分区，采用出站信号机的准许作为列车占用闭塞分区的凭证。信号机的开放和关闭：依靠列车自动进行，并且闭塞分区内是否留有车辆和线路故障也由设备直接检测出来。,自动闭塞的基础：轨道线路，即利用钢轨作为导体构成的线路，来传递各种不同的信息，使列车与铁路设备间构成自动的连续系统。优点：通过信号机把站区分为若干个闭塞分区，因此在每个站区内可以开行若干列车，提高了铁路通过能力。应用：露天矿常用的一种闭塞方式。,
