南山礦提升鐵路運輸安全效能的技術改造

于平和 陳宗援

（馬鋼礦業(yè)南山礦業(yè)公司）

馬鋼礦業(yè)南山礦業(yè)公司（以下簡稱南山礦）位于安徽省馬鞍山市雨山區(qū)向山鎮(zhèn)，1954 年建礦，是馬鋼優(yōu)質鐵精礦生產(chǎn)基地。礦區(qū)總面積16 km2，轄有高村、和尚橋兩個采場，凹選、東選、和選3 個選廠。年采選鐵礦石1 200 萬t，年產(chǎn)鐵精礦300 萬t。物流主要依靠鐵路運輸，年運輸總量1 400 萬t。礦山地處城鄉(xiāng)結合部，面廣線長點多，繁忙的運輸任務給礦山鐵路運輸安全管理帶來重重壓力。對此，南山礦通過技術改造，提升鐵路運輸安全效能，開辟了嶄新的視野。

1 南山礦鐵路運輸概述

南山礦鐵路運輸系統(tǒng)初建于20 世紀70 年代，從過去“凹山采場—凹山選礦廠、凹山采場—凹山排土場”三點二線的布局到現(xiàn)在以47 m 編組站為中心，北進高村采場，東上凹山排土場，西下和尚橋采場，西北、西南分別連接凹山選礦廠和東山選礦廠，運行單程最遠9.7 km，鐵路線總里程62 km。設置有6 個車站，12 個作業(yè)場，16 座道口。鐵路沿線彎道多，伴山而行，與周邊村落交織。車列編組方式從過去1臺韶峰ZG80-1500電力機車牽引4節(jié)KF-60自翻車，轉變?yōu)? 臺韶峰ZG150-1500 電力機車牽引9 節(jié)KF-60 自翻車，每班8 組車出勤，24 h 內(nèi)2 班連續(xù)運轉，年運輸總量從最初500 萬t提升到現(xiàn)在的1 400 萬t。設備設施陳舊，安全生產(chǎn)壓力大，傳統(tǒng)管理模式力不從心。為破解運能和安全矛盾，南山礦立足技術改造，通過不斷加大技改投入，引進先進技術，對運輸設備、鐵道線路、信號設施等進行了一系列針對性地技術改造，從本質上提升鐵路運輸系統(tǒng)安全，實現(xiàn)長周期的安全生產(chǎn)目標。

2 技術改造提升安全效能的應用實踐

2.1 運輸設備的改進

2.1.1 加裝照明裝置

南山礦鐵路運行列車長期以來僅擔任牽引的電機車有夜間照明裝置，連掛的9 節(jié)自翻車都沒有照明，當列車在夜間推進運行時，電機車位于列車運行的后方，由于全車組長達146 m，過彎道時機車照明呈直線照射，在前方守車上擔任瞭望的調(diào)車員因偏離機車照明光線，無法觀察前方動態(tài)，一旦遇到異常情況極易發(fā)生安全事故。為保障夜間行車安全，自行設計、制造、安裝了守車照明裝置。該裝置由氣動發(fā)電機、整流器、蓄電池、照明開關、照明燈、進氣管、電氣線路組成，工作原理是利用自翻車使用的壓縮空氣驅動1臺氣動發(fā)電機，通過整流獲得24 V直流電源，點亮安裝在守車上的2只24 V照明燈。守車照明裝置制作容易，性能可靠，使用方便，為夜間安全行車提供了保障。

2.1.2 應用滾動軸承替代滑動軸承

南山礦鐵路運輸使用的KF-60 型礦山自翻車采用H2E 型轉向架，通過滑動軸承輪對承載，由于結構上的缺陷，極易發(fā)生脫軌、掉件等行車事故，同時，燃軸、軸高溫、瓦脫殼等故障居高不下，一直是影響礦山鐵路運輸安全的一大難題。為攻克難關，我們嘗試在KF-60 型礦山自翻車試用滾動軸承輪對，通過引進轉8A 型轉向架代替H2E 型轉向架，試用后發(fā)現(xiàn)滾動軸承輪完全滿足承載要求和小半徑曲線通過能力，經(jīng)過幾年的不斷改造和更新，130 臺KF-60 型礦山自翻車滑動軸承輪對全部改為滾動軸承輪對，解決了KF-60 型自翻車故障率高、行車安全系數(shù)低的問題，減輕了工人檢修勞動強度，提高了行車安全性能。

2.1.3 增設脫軌自動制動裝置

南山礦鐵路行車作業(yè)客觀條件惡劣，彎道多，坡道長，簡易線路占比較大，列車運行過程中容易發(fā)生自翻車脫軌，加之列車司機班次采用12 h 制，容易疲勞，精力不集中，在列車發(fā)生脫軌時不能及時發(fā)現(xiàn)和采取制動措施，造成列車脫軌后繼續(xù)運行，強大的沖擊力擠毀鐵路構件，損壞列車車體，造成較大的經(jīng)濟損失。通過對其他鐵路行車單位的考察，結合南山礦鐵路行車實際，決定參考《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》，采購關鍵部件，自行改造安裝，運用到我單位KF-60 型自翻車上，增強鐵路運輸安全生產(chǎn)的保障能力。

鐵道貨車脫軌自動制動裝置工作原理是在列車脫軌時，采用機械作用方式，通過脫軌輪對的車軸下拉裝置中的拉環(huán)，或同轉向架中未脫軌輪對的車軸上頂裝置中的頂梁，斷開脫軌制動閥桿，打開脫軌制動閥，打通列車主風管與大氣的通路，使列車產(chǎn)生緊急制動，避免脫軌事故擴大。該裝置由脫軌制動閥、球閥、三通和管路等組成，其核心部件是脫軌制動閥。我們在引進運用時主要采購研發(fā)單位的關鍵部件（脫軌制動閥），其余組成部件均采用KF-60 型自翻車常用配件進行適應性改造，并結合礦山鐵路技術狀況調(diào)整安裝參數(shù)，便于更好地發(fā)揮裝置功能［1］。主要做法：①通過考察比對，按照性價比高低，選擇生產(chǎn)商，購進脫軌制動閥套裝，包括拉環(huán)、頂梁、調(diào)節(jié)桿、作用桿、鎖緊螺母、彈片、制動閥桿、閥體；②其余組成部件球閥、三通和管路從KF-60 型自翻車常用配件中選擇，根據(jù)安裝空間進行適應性改造，結合KF-60 型自翻車自重、載重和礦山鐵路技術狀況，合理選取安裝關鍵尺寸；③根據(jù)KF-60 型自翻車轉向架自由空間，設計固定安裝位置，選配裝置組成部件，組織專業(yè)技術人員、鉗工、焊工協(xié)同作業(yè)，依次對在用自翻車安裝防掉道擴大裝置（脫軌自動制動裝置）。每輛自翻車2 臺轉向架，每臺轉向架兩側各安裝1 套，保證任何1 個車輪脫軌都能使脫軌制動閥發(fā)生作用，使列車產(chǎn)生緊急制動，避免脫軌事故擴大［2-3］。

2.2 鐵道線路的改進

2.2.1 鋼軌升級換型

南山礦鐵路運輸線路主要建于20 世紀70—80年代，均使用43 k 型鋼軌。隨著使用年限延長，鋼軌磨耗嚴重，線路水平和方向難以調(diào)整，穩(wěn)定性能降低，給鐵路行車帶來重大安全隱患。結合線路維修和改建工作，有計劃地逐步使用50 k型鋼軌代替43 k型鋼軌，改造過程中為解決50 k 型鋼軌和原43 k 型鋼軌過渡連接問題，我們采用異型鋼軌夾板，窄端連接43 k 型鋼軌，寬端連接50 k 型鋼軌，確保過渡連接穩(wěn)定可靠。改成50 k 型鋼軌后，鐵路穩(wěn)定性大幅提高，日常維護和故障檢修工作量顯著減少，提升了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，保障了行車安全。

2.2.2 使用混凝土枕道岔

南山礦鐵路車站、作業(yè)場眾多，下采場和上排土場均多次折返，大量使用道岔成為線路日常維護的重要負擔，經(jīng)常因道岔狀況惡化造成列車脫軌事故。為改善道岔技術性能，引進標準軌距混凝土枕50 k型鋼軌8#單開道岔，代替原來普通木枕道岔。該型道岔尖軌采用直線型藏尖式設計，轍叉采用整鑄高錳鋼，配套定型砼枕，設計車速直向80 km/h，側向30 km/h，安全穩(wěn)定性好，幾乎免維護。由于日常維護和故障檢修工作量顯著減少，極大地降低了鐵路工人的勞動強度。鋪設混凝土枕道岔的關鍵點：要嚴格按照圖紙標識，對號安裝，否則會發(fā)生裝配困難，或嚴重影響道岔的使用性能。目前主要站場咽喉道岔：47 m 站的2#、4#、25#、27#、18#、1#、3#道岔以及高村站的1#、3#、7#、16#道岔全部更換為50 k 型鋼軌8#混凝土枕道岔，極大地提升了鐵路線技術等級，減少了脫軌事故的發(fā)生，提高了鐵路站場的通過能力。

2.3 信號設施的改進

2.3.1 運用計算機聯(lián)鎖集中管控

南山礦鐵路運輸行車信號系統(tǒng)自20 世紀70 年代開始，一直使用6501繼電集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，為南山鐵路運輸行車效率和安全作出了重要貢獻。但隨著時間的推移，6501 信號設備均超過使用年限，繼電器性能下降，信號電纜老化，經(jīng)常發(fā)生信號故障，已經(jīng)嚴重影響鐵路運輸?shù)陌踩熊嚭屯ㄐ行?。為提升信號管控技術，引進了北京康吉森的MCIS 模塊化計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，取代了原6501繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，首先對47 m 站、69 m 北站、69 m 南站、北106 m 站的鐵路信號進行技術改造。該系統(tǒng)取消了維護工作量大、故障頻率高的區(qū)間軌道電路，改用計軸識別聯(lián)鎖電路；取消了笨重繁雜的按鈕式控制操作臺，改用鼠標顯示屏操控；取消了功耗高、體積大的繼電器組合柜，改用結構緊湊、節(jié)能高效的MCIS模塊［4］。站間閉塞、進路排列、信號顯示均通過計算機聯(lián)鎖控制，安全系數(shù)大，行車效率高，維護工作量低，操作輕松簡便，改造后的運用效果非常顯著。在此基礎上，還將69 m 南站、北106 m 站和69 m 北站合并，室內(nèi)信號控制部分均納入69 m 北站，由69 m 北站信號樓集中操作，統(tǒng)一控制，在安全高效的前提下，節(jié)省了大量的人力資源。

2.3.2 增設道口智能語音報警

南山礦鐵路道口眾多，有人看守道口11座，無人看守道口5座，交通復雜，是事故多發(fā)地段，每年都會發(fā)生多起鐵路交通事故，曾一度困擾南山礦鐵路運輸生產(chǎn)。從技術革新入手，在道口增設語音報警裝置，根治道口交通事故頻發(fā)的頑疾。我們陸續(xù)在47 m站到69 m北站復線道口、87 m道口、2#橋道口、47 m站西道口、東精線道口、迪里站道口、東山道口、69 m南北站區(qū)間道口、高村3#道口、47 m 站東道口安裝了TBC-9 型道口智能語音報警器。TBC-9 型道口智能語音報警器的組成包括1 臺主機，2 對紅外傳感器，2只語音警告器，2 只聲光旋轉報警燈。其工作原理是在道口兩端約200 m 處各安裝1 對紅外傳感器，當列車經(jīng)過紅外傳感器時，紅外傳感器接收到信號，觸發(fā)安裝在道口的聲、光報警系統(tǒng)，發(fā)出聲光報警，警示公路過往的車輛及行人停止通行，同時也提示道口員做好迎送列車和監(jiān)護道口安全的工作。TBC-9 型道口智能語音報警器安裝之后，使用安全效果特別明顯，安裝過報警器的道口再也未發(fā)生過安全事故，確保了鐵路道口安全暢通。

2.3.3 引進數(shù)字平面無線調(diào)車系統(tǒng)

南山礦鐵路行車作業(yè)過程中的信息聯(lián)絡，一直以來采用旗語手信號（信號旗、燈）、音響信號（汽笛、電鈴）、戶外廣播喊話，正常條件下能滿足安全生產(chǎn)的需要，如遇到大風、大雨、大霧等惡劣天氣及大彎道、偏遠地段等惡劣環(huán)境，往往造成作業(yè)人員之間信息聯(lián)絡不暢，極易發(fā)生行車事故。通過對其他鐵路行車單位的考察，結合南山礦鐵路行車實際，決定引進數(shù)字平面無線調(diào)車系統(tǒng)，經(jīng)適應性改造后運用到我單位鐵路行車作業(yè)，增強鐵路運輸安全生產(chǎn)的保障能力。

該系統(tǒng)由固定設備（調(diào)度臺）、機車設備（車載臺）和便攜設備（手持機）組成，集呼叫應答、指令控制、屏顯信號、速度監(jiān)測、自動放風制動、數(shù)據(jù)存儲等功能。根據(jù)鐵路行車作業(yè)的實際情況，在引進運用時進行了適應性改造，便于更好地發(fā)揮系統(tǒng)功能。主要做法：①每座信號樓操作臺面上固定安設1臺調(diào)度機，室外平臺上架設發(fā)射天線。在每臺電機車運轉室控制開關柜平面安設1 臺車載機，根據(jù)運轉工況，可以方便地在機車的兩端來回移置。每名調(diào)車員隨身攜帶1臺手持機。為方便作業(yè)人員操作，將每組系統(tǒng)均設為固定的單一信道，對一些待開發(fā)的擴展功能鍵給予技術鎖定，防止誤操作影響使用。②增裝直流電源。車載機要求使用24 V 直流電源，而機車上可用直流電源的電壓為48 V。為解決電源匹配問題，我們專門自制了變壓裝置，將直流48 V 電源降到24 V，滿足車載機使用要求。③制定安全操作規(guī)程，做好相關人員安全技術培訓。制定了《南山礦數(shù)字平面無線調(diào)車設備使用規(guī)程》，請廠家技術人員給車間管理人員、技術人員、操作人員進行安全技術培訓，指導全體作業(yè)人員安全高效地使用數(shù)字平調(diào)系統(tǒng)［5］。

3 技術升級效果

該系統(tǒng)應用以來，安全效果顯著，相比過去作業(yè)信息聯(lián)絡方式，操作更簡便，勞動強度低，安全有保障，作業(yè)人員反響良好。大幅減少冒進信號、擠道岔、掉獨頭道、碰撞障礙物、正（側）面撞車、碾軋人員等各類鐵路行車事故。

4 結 語

南山礦為提升鐵路運輸安全效能，在運輸設備、鐵道線路、信號設施等方面開展了一系列技術改造實踐，通過自主研發(fā)、引進新技術、創(chuàng)新實踐，運用到生產(chǎn)實際中，使老舊礦山煥發(fā)新顏，不但大幅提升了生產(chǎn)效率，減少了安全事故，降低了生產(chǎn)成本，有效促進了本單位生產(chǎn)經(jīng)營工作安全順行，同時為國內(nèi)老舊礦山鐵路運輸安全創(chuàng)新工作開拓了思路，有一定的借鑒作用。