李 磊

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線(xiàn)路運(yùn)輸處，陜西 西安 710043）

重載運(yùn)輸是我國(guó)鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)提高運(yùn)輸能力的發(fā)展方向，編組站是鐵路貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)的解編能力直接影響編組站的能力。新型重載車(chē)輛的廣泛使用和不斷提高的運(yùn)營(yíng)條件，都要求駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)能適應(yīng)這些新條件的要求。通過(guò)結(jié)合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)理論，提出新設(shè)計(jì)條件下駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方法，可以為駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 現(xiàn)行駝峰設(shè)計(jì)條件的變化及影響

1.1 基礎(chǔ)條件

在駝峰平縱斷面的設(shè)計(jì)中，以下基礎(chǔ)條件的變化將直接影響設(shè)計(jì)結(jié)果。

（1）溜放車(chē)輛類(lèi)型的變化。隨著新型重載車(chē)輛的廣泛使用，C70已經(jīng)逐步成為重載運(yùn)輸?shù)闹髁?chē)型?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范確定的易行車(chē)(總重 80 t 的 C62)已不能作為典型易行車(chē)型。C70和 C62兩種車(chē)型外部參數(shù)相差不大。由于 C70溜放單位基本阻力略小，因此在駝峰設(shè)計(jì)中，計(jì)算易行車(chē)的相關(guān)基本參數(shù)應(yīng)以 C70為參考車(chē)型進(jìn)行調(diào)整，建議將駝峰設(shè)計(jì)規(guī)范中易行車(chē)的計(jì)算車(chē)型改為滿(mǎn)載 C70、總重 93.6 t 計(jì)算[1]。難行車(chē)、中行車(chē)參數(shù)可維持現(xiàn)有規(guī)范的定義。

（2）溜放車(chē)型計(jì)算參數(shù)和基本構(gòu)造變化將引起車(chē)輛溜放阻力變小。溜放單個(gè)車(chē)輛或車(chē)組的總重增加將對(duì)調(diào)速設(shè)備和調(diào)速系統(tǒng)的能力適應(yīng)性提出新的要求。

（3）換長(zhǎng)為 1.6 的長(zhǎng)軸距車(chē)輛上峰溜放也影響駝峰設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇。

1.2 運(yùn)營(yíng)條件

重載列車(chē)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)對(duì)樞紐能力尤其是樞紐內(nèi)編組站的能力要求越來(lái)越高，使一批大型編組站投入建設(shè)，調(diào)車(chē)線(xiàn)數(shù)量超過(guò) 40 條的大能力駝峰應(yīng)運(yùn)而生。其中，新建新豐鎮(zhèn)站上行系統(tǒng)和武漢北站比較有代表性，其單系統(tǒng)調(diào)車(chē)場(chǎng)線(xiàn)路規(guī)模都達(dá)到 48 條，有效長(zhǎng)滿(mǎn)足牽引質(zhì)量 5 000 t 的要求，對(duì)應(yīng)的駝峰設(shè)計(jì)也達(dá)到最大規(guī)模。駝峰自動(dòng)化和編組站綜合自動(dòng)化程度的不斷提高，都將增加駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)的平縱斷面及調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。

2 應(yīng)對(duì)變化條件下的駝峰設(shè)計(jì)方法

2.1 平面設(shè)計(jì)

駝峰溜放部分的平面設(shè)計(jì)是大能力駝峰平面設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和難點(diǎn)，其基本要求是在滿(mǎn)足調(diào)車(chē)場(chǎng)規(guī)模的條件下，盡可能減小各條線(xiàn)路在溜放部分的差別，在平面布置上使各條線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的道岔和曲線(xiàn)均衡。駝峰線(xiàn)路平面按對(duì)稱(chēng)道岔線(xiàn)束均勻布置是較為理想的布置方式。調(diào)車(chē)場(chǎng)軸線(xiàn)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)束則可以減少線(xiàn)束間的差別。駝峰線(xiàn)束布置形式的平面設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)為線(xiàn)束內(nèi)線(xiàn)路數(shù)量及模塊布置形式。

駝峰線(xiàn)束結(jié)構(gòu)形式平面布置如圖1 所示。圖1 是模塊化線(xiàn)束布置的基本結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)對(duì)各模塊的合理拼接組合就可以設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足要求的各類(lèi)型駝峰平面布置圖。

圖1 駝峰線(xiàn)束結(jié)構(gòu)形式平面布置圖

分析圖1可以直觀地發(fā)現(xiàn)線(xiàn)束內(nèi)線(xiàn)路數(shù)量為6 線(xiàn) 1 束的布置形式，可以最大程度減少線(xiàn)路在車(chē)輛溜放中的差別(線(xiàn)束內(nèi)線(xiàn)路的平面布置長(zhǎng)度和曲線(xiàn)長(zhǎng)度)。因此，線(xiàn)束內(nèi)線(xiàn)路數(shù)量以 6 線(xiàn) 1 束為合理的布置形式。線(xiàn)束內(nèi)的線(xiàn)路數(shù)量為 6 ± 2 條。調(diào)車(chē)場(chǎng)較為理想的線(xiàn)路布置數(shù)量為 12、24、30、36、40 條。該數(shù)量與全路既有和在建的比較典型的調(diào)車(chē)場(chǎng)線(xiàn)路數(shù)量基本吻合。對(duì)于線(xiàn)路數(shù)量多于 40 條的調(diào)車(chē)場(chǎng)，線(xiàn)束內(nèi)線(xiàn)路數(shù)量與其對(duì)應(yīng)的布置形式的模塊化設(shè)計(jì)更有實(shí)用價(jià)值。

駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)速設(shè)備規(guī)模的選擇、車(chē)輛溜放模擬檢算判定等都要求平面設(shè)計(jì)重復(fù)進(jìn)行。因此，在外部條件及設(shè)計(jì)條件頻繁變化的設(shè)計(jì)環(huán)境下，利用駝峰設(shè)計(jì)軟件是實(shí)現(xiàn)駝峰平面高效設(shè)計(jì)的必要條件。

2.2 峰高的計(jì)算與選擇

駝峰的功能是讓各類(lèi)上峰車(chē)輛利用峰高勢(shì)能分別溜放到不同線(xiàn)路的計(jì)算點(diǎn)。駝峰自動(dòng)化程度的提高，要求不同能力的駝峰都能實(shí)現(xiàn)打靶，計(jì)算點(diǎn)可簡(jiǎn)單劃一為打靶區(qū)末端。難行車(chē)在難行條件下溜入難行線(xiàn)計(jì)算點(diǎn)的峰高最高，為需要峰高(H需)，設(shè)計(jì)的峰高要滿(mǎn)足 H需。尤其是大能力駝峰，要保證駝峰設(shè)計(jì)能力則設(shè)計(jì)峰高必須滿(mǎn)足 H需[2]?，F(xiàn)有難行車(chē)的溜放條件在逐步改善，實(shí)際需要峰高比計(jì)算峰高略小，在進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，合理的凹形縱斷面設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生個(gè)別線(xiàn)路的設(shè)計(jì)峰高比 H需略高的情況。因此，在合理布置調(diào)速設(shè)備確保駝峰溜放作業(yè)安全的前提下，最終可選取比 H需略高的設(shè)計(jì)峰高。

2.3 調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速設(shè)備的設(shè)計(jì)

（1）調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)速設(shè)備設(shè)置的基本要求。設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)速設(shè)備，首先要保證各類(lèi)車(chē)輛和車(chē)組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鉤車(chē))在本地區(qū)各種氣候條件下溜放時(shí)前后鉤車(chē)的溜放間隔和溜放進(jìn)路安全；其次要保證前后鉤車(chē)在調(diào)車(chē)場(chǎng)有效長(zhǎng)范圍內(nèi)安全連掛。

（2）調(diào)速系統(tǒng)和調(diào)速設(shè)備設(shè)計(jì)的基本方法。現(xiàn)有駝峰全頂式和股道全頂式調(diào)速系統(tǒng)的駝峰均為小能力駝峰，采用可控減速頂和普通減速頂進(jìn)行調(diào)速；車(chē)場(chǎng)入口設(shè)計(jì)為減速區(qū)坡段，此坡段設(shè)有減速頂群，其作用同車(chē)場(chǎng)一部位減速器；計(jì)算表明，減速頂?shù)牟贾脭?shù)量與車(chē)輛載重和總重成正比。車(chē)輛總重增加，減速區(qū)頂群減速頂數(shù)量隨之增加，難行車(chē)附加阻力增大、途停概率增加，不能保證鉤車(chē)安全連掛。因此，新設(shè)計(jì)各類(lèi)型駝峰均不宜選用頂群作為車(chē)場(chǎng)入口的調(diào)速設(shè)備，而宜采用調(diào)車(chē)場(chǎng)點(diǎn)連式(減速器＋減速頂)調(diào)速系統(tǒng)作為車(chē)場(chǎng)調(diào)速系統(tǒng)。

車(chē)場(chǎng)部分調(diào)速設(shè)備(包括尾部防溜設(shè)備)的設(shè)計(jì)計(jì)算按現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。針對(duì) C70系列新型重車(chē)而計(jì)算的在布頂區(qū)增加的減速頂數(shù)量，按規(guī)范規(guī)定為增加 17% 的布頂數(shù)量。但簡(jiǎn)單增加布頂數(shù)量會(huì)惡化難行車(chē)的溜行條件，降低車(chē)輛安全連掛率，而其他能夠替代減速頂?shù)倪B續(xù)式調(diào)速設(shè)備研發(fā)尚不成熟。因此，在車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)段，可采用制動(dòng)功相對(duì)較高的內(nèi)側(cè)頂，以減少布頂數(shù)量，降低難行車(chē)附加阻力[3]。對(duì)于上峰重車(chē)比例大的駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)還可考慮在第一連掛區(qū)坡段布置大功率減速頂。

大能力駝峰峰高較高，推峰初速度也較高，鉤車(chē)間隔小，最后分路道岔溜行距離長(zhǎng)。經(jīng)溜放檢算，最后分路道岔很難保證鉤車(chē)間隔，易行車(chē)溜入車(chē)場(chǎng)減速器的速度會(huì)超過(guò)入口限速。在車(chē)場(chǎng)線(xiàn)束前應(yīng)設(shè)間隔減速位。

峰頂至第一減速位入口的溜放區(qū)段設(shè)計(jì)加速坡和中間坡。由于該區(qū)段高差較大，鉤車(chē)溜入減速器的入口速度較高，平面設(shè)計(jì)減速器基本軌長(zhǎng)度時(shí)可考慮增加 1～2 節(jié)的附加長(zhǎng)度。一方面可保證調(diào)速系統(tǒng)判斷延時(shí)；另一方面可滿(mǎn)足為減速器預(yù)留提高制動(dòng)力的平面設(shè)計(jì)條件。

為保證速度控制和打靶精度，可在車(chē)場(chǎng)一部位減速器分配較大的制動(dòng)力。宜在單根 25 m 標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)軌結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度范圍內(nèi)采用 6＋6 節(jié)設(shè)置，下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)按 7＋7 節(jié)預(yù)留，以充分發(fā)揮車(chē)場(chǎng)一部位的制動(dòng)能力。

2.4 縱斷面設(shè)計(jì)

2.4.1 調(diào)車(chē)場(chǎng)縱斷面設(shè)計(jì)的基本原理

峰頂?shù)杰?chē)場(chǎng)一部位的縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能呈現(xiàn)凹形，以使鉤車(chē)在保持推峰初速及一部位入口定速的前提下，以較高的速度經(jīng)過(guò)道岔區(qū)，有利于保持鉤車(chē)間隔并實(shí)現(xiàn)快速分路[4]。

2.4.2 縱斷面設(shè)計(jì)的基本方法

（1）打靶區(qū)坡段和車(chē)場(chǎng)一部位坡段。重型車(chē)的車(chē)場(chǎng)溜放基本阻力很小，打靶區(qū)坡段坡度不宜超過(guò) 0.8 ‰，坡長(zhǎng)不宜超過(guò) 120 m，小能力駝峰此段坡長(zhǎng)可適當(dāng)縮短。車(chē)場(chǎng)一部位坡段長(zhǎng)度按現(xiàn)行規(guī)范選取。

（2）溜放部分縱斷面設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算峰高可計(jì)算出峰頂距車(chē)場(chǎng)一部位的高差，檢算并判斷易行車(chē)在車(chē)場(chǎng)一部位的入口速度；如果不超速，則溜放部分不設(shè)減速位。在這種情況下，應(yīng)設(shè)計(jì)較大的加速坡坡度，中間坡則應(yīng)采用較小的坡度，道岔區(qū)坡采用平坡或滿(mǎn)足規(guī)范要求的小反坡。這樣可以保證鉤車(chē)在道岔區(qū)有較高的過(guò)岔速度，保證鉤車(chē)間隔和進(jìn)路安全。當(dāng)易行車(chē)在車(chē)場(chǎng)一部位入口超速或設(shè)計(jì)為凹形縱斷面仍無(wú)法保證鉤車(chē)間隔時(shí)，溜放部分需要設(shè)置減速器。同理，駝峰的縱斷面也應(yīng)設(shè)計(jì)呈凹形，增大加速坡的坡度。溜放部分設(shè) 2 級(jí)間隔減速位時(shí)，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)溜放部分坡段的設(shè)計(jì)給出了約束范圍，其中要求 1 級(jí)間隔減速位坡段坡度不小于 11 ‰；2 級(jí)間隔減速位坡段坡度不小于 8 ‰，這樣會(huì)導(dǎo)致加速坡的坡度設(shè)計(jì)較緩，車(chē)輛提速較慢，溜放狀態(tài)不理想。建議溜放部分間隔減速位坡段坡度可采用不小于難行車(chē)難行條件下總阻力能高當(dāng)量坡的坡度，以改善冬季溜車(chē)不利條件下鉤車(chē)溜行狀態(tài)，保證溜放間隔并提高駝峰解體能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

駝峰平面設(shè)計(jì)應(yīng)以對(duì)稱(chēng)道岔線(xiàn)束布置為基礎(chǔ)，合理確定線(xiàn)束模塊形式并輔助計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)。駝峰峰高計(jì)算按難行車(chē)需要峰高選取，設(shè)計(jì)峰高應(yīng)不小于計(jì)算需要峰高。在保證調(diào)速設(shè)備正常使用并可確保溜放安全的前提下，最終采用的峰高可略大于計(jì)算需要峰高；新設(shè)計(jì)駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)調(diào)速系統(tǒng)宜選取點(diǎn)連式(減速器＋減速頂)調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速設(shè)備的規(guī)模按不同能力駝峰的需求合理確定，減速頂數(shù)量可分不同季節(jié)、不同線(xiàn)路適量增減。

[1]鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京交通大學(xué). 23 t 軸重新型貨車(chē)對(duì)駝峰運(yùn)營(yíng)及設(shè)計(jì)影響試驗(yàn)報(bào)告 [R]. 北京：鐵道科學(xué)研究院，2005.

[2]鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所. 駝峰峰高設(shè)計(jì)的研究 [R]. 北京：鐵道科學(xué)研究院，1993.

[3]哈爾濱鐵路局減速頂調(diào)速系統(tǒng)研究中心，鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所.滾動(dòng)軸承車(chē)輛溜放基本阻力的測(cè)試及研究 [R]. 哈爾濱：哈爾濱鐵路局減速頂調(diào)速系統(tǒng)研究中心，2002.

[4]李 磊.凹形反坡溜放縱斷面設(shè)計(jì)提高駝峰解體能力 [J]. 蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22(7)：97-101.