張紅亮，李榮華，劉 博

(1. 北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；2. 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)處，天津300142)

27t軸重通用貨車(chē)對(duì)駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制的影響與對(duì)策

張紅亮1，李榮華2，劉 博2

(1. 北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；2. 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線路站場(chǎng)樞紐設(shè)計(jì)處，天津300142)

根據(jù) 27 t 軸重通用貨車(chē)所具有的車(chē)輪直徑增大、總重增加和車(chē)體尺寸增大等特性，分析由此帶來(lái)的對(duì)駝峰設(shè)計(jì)與作業(yè)控制的單位基本阻力減小、制動(dòng)能力下降、駝峰控制范圍增加、單位風(fēng)阻力增大等影響。從調(diào)速控制、平縱斷面及峰高設(shè)計(jì) 3 個(gè)角度提出具體的應(yīng)對(duì)措施，為應(yīng)用 27 t 軸重通用貨車(chē)時(shí)的駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制提供理論參考。

單位基本阻力；平縱斷面設(shè)計(jì)；峰高設(shè)計(jì)；調(diào)速控制；貨車(chē)軸重

提高軸重是實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)重載化的重要途徑，我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸在經(jīng)歷了建國(guó)初期的 18 t 軸重、20 世紀(jì) 70 年代末的 21 t 軸重、21 世紀(jì)初的 23 t 軸重等發(fā)展階段以后，開(kāi)始研究并推廣 27 t 軸重通用貨車(chē)在既有線的應(yīng)用問(wèn)題[1-3](與通用貨車(chē)對(duì)應(yīng)的是專用貨車(chē)，由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特殊，僅在某些運(yùn)煤專線上使用，如無(wú)特殊說(shuō)明本文均指通用貨車(chē))。其中，27 t 軸重貨車(chē)過(guò)峰問(wèn)題是既有線發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵。因此，有必要研究 27 t 軸重貨車(chē)對(duì)駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制的影響。

1 27t軸重通用貨車(chē)特性

1.1 貨車(chē)車(chē)輪直徑增大

27 t 軸重貨車(chē)車(chē)輪直徑為 915 mm，與既有的21 t、23 t 軸重貨車(chē) 840 mm 車(chē)輪直徑相比，直徑增加 75 mm，增幅達(dá) 8.93%。根據(jù)已有研究成果[4]，車(chē)輪直徑的增大將使減速器制動(dòng)軌與車(chē)輪接觸位置“相對(duì)下移”，同時(shí)，在施加相同制動(dòng)力的情況下，減速器制動(dòng)效果將降低[4]。對(duì)于減速頂來(lái)說(shuō)，車(chē)輪直徑增大將提高減速頂?shù)呐R界速度、減小減速頂制動(dòng)功[5]，不利于調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)調(diào)速控制。此外，車(chē)輪直徑增大將使輪軌接觸斑也隨之增大，在相同載荷下[6]，輪軌接觸應(yīng)力有所降低，鋼軌接觸變形有所減小，車(chē)輛滾動(dòng)時(shí)的摩擦阻力也將降低，即車(chē)輛單位基本阻力將有所降低[6]，因而在駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制中需要考慮單位基本阻力降低帶來(lái)的調(diào)速控制及縱斷面坡度設(shè)計(jì)等問(wèn)題。

1.2 貨車(chē)總重進(jìn)一步增加

27 t 軸重貨車(chē)分別較既有的 21 t、23 t 軸重貨車(chē)軸重增加 28.6%、17.4%，在相同速度下，其動(dòng)能也

具有同樣增幅；要想達(dá)到相同的預(yù)期控制速度，要求減速設(shè)備制動(dòng)力同比例增加。此外，貨車(chē)軸重增加進(jìn)一步增大駝峰設(shè)計(jì)與作業(yè)控制范圍。與 21 t、23 t 軸重時(shí)駝峰控制范圍 22～84 t、22～94 t 相比，27 t 軸重貨車(chē)與既有貨車(chē)混合編組后，駝峰控制范圍將達(dá)到22～108 t，分別較 21 t、23 t 軸重時(shí)的控制范圍增加38.7%、19.4%。因此，在駝峰設(shè)計(jì)與作業(yè)控制中，需要考慮單位基本阻力減小及軸重增加的雙重因素，調(diào)整控制等級(jí)及縱斷面設(shè)計(jì)坡度等技術(shù)參數(shù)，以適應(yīng)27 t 軸重貨車(chē)駝峰溜放制動(dòng)需求。

1.3 車(chē)體尺寸進(jìn)一步增大

23 t 軸重的貨運(yùn)主型車(chē) C70、Р70分別較 21 t 軸重的 C64、Р64長(zhǎng)度增加 538 mm、636 mm；而軸重增加至 27 t 時(shí)，貨運(yùn)主型車(chē) C80較 C70高度增加 377 mm，Р80較 Р70長(zhǎng)度增加 2 000 mm。與以往提高軸重相比，27 t 軸重貨車(chē)的尺寸增幅十分顯著。在不利條件下，與既有車(chē)型相比，27 t 軸重貨車(chē)尤其是棚車(chē)具有更大的單位風(fēng)阻力，因而在駝峰峰高設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮 27 t 軸重棚車(chē)駝峰溜放風(fēng)阻力的影響。此外，受車(chē)體尺寸增大的影響，還需要調(diào)整駝峰及調(diào)車(chē)場(chǎng)平縱斷面設(shè)計(jì)參數(shù)，以適應(yīng) 27 t 軸重貨車(chē)溜放需求。

2 27t軸重通用貨車(chē)條件下的駝峰設(shè)計(jì)

2.1 駝峰調(diào)速控制

（1）駝峰頭部調(diào)速控制方面。原鐵道部于 2007年頒布了新的車(chē)輛減速器技術(shù)條件[7]，與原減速器上部限界相比，減速器制動(dòng)軌高度可適當(dāng)提升。根據(jù)已有研究成果[4]，按照新的機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)提高制動(dòng)軌高度對(duì)減速器制動(dòng)力的提升幅度達(dá) 50% 以上，可以有效緩解 27 t 軸重貨車(chē)動(dòng)能增加造成的減速器間隔制動(dòng)能力不足問(wèn)題。但是，提高減速器制動(dòng)軌高度需要盡快淘汰早期低限界的機(jī)車(chē)和車(chē)輛，防止調(diào)車(chē)作業(yè)中出現(xiàn)“刮車(chē)底”而造成調(diào)車(chē)事故。此外，還可通過(guò)增加制動(dòng)壓力、研制新型減速器等方式提高減速器制動(dòng)力。對(duì)于駝峰全頂式間隔調(diào)速方式，由于車(chē)輪直徑增加，減速頂制動(dòng)效果有所降低，可以采用高強(qiáng)度減速頂、增加布頂數(shù)量或改造為減速器制動(dòng)等方式提高間隔制動(dòng)調(diào)速設(shè)備制動(dòng)力[8]。

（2）調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)調(diào)速控制方面。對(duì)于調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)目的制動(dòng)，一方面，由于 27 t 軸重貨車(chē)車(chē)輪直徑增大及動(dòng)能增加，要求調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)增加布頂數(shù)量或采用高強(qiáng)度減速頂，以抵消 27 t 軸重貨車(chē)多余的動(dòng)能；另一方面，由于貨車(chē)車(chē)體尺寸增大，在不利溜放條件下貨車(chē)單位風(fēng)阻力增大，要求調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)適當(dāng)調(diào)整坡度，使輕載 27 t 軸重貨車(chē)滿足溜放距離要求。因此，對(duì)于調(diào)車(chē)場(chǎng)連掛區(qū)，在調(diào)速控制方面，建議在采用高強(qiáng)度減速頂或增加布頂數(shù)量增強(qiáng)制動(dòng)力的同時(shí)，適當(dāng)調(diào)整縱斷面各坡段設(shè)計(jì)坡度，以確保輕載27 t 軸重 Р80等貨車(chē)在不利條件下的必要溜放距離。

（3）調(diào)車(chē)場(chǎng)尾部停車(chē)區(qū)調(diào)速控制方面。①對(duì)于調(diào)車(chē)場(chǎng)尾部停車(chē)區(qū)，可以采用與駝峰頭部減速器類(lèi)似措施，使用高強(qiáng)度重力式尾部停車(chē)器、提高制動(dòng)軌高度和提高制動(dòng)壓力等方式提高防溜制動(dòng)能力，以避免車(chē)輛沖出調(diào)車(chē)線，造成調(diào)車(chē)事故。②對(duì)于既有尾部反坡，可以適當(dāng)減小尾部反坡坡度，以減輕滿載 27 t 軸重貨車(chē)溜回調(diào)車(chē)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）調(diào)速控制系統(tǒng)參數(shù)方面。駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)壓磁式測(cè)重傳感設(shè)備根據(jù)貨車(chē)輪重推算貨車(chē)總重，根據(jù)質(zhì)量等級(jí)控制減速器施加不同制動(dòng)力。27 t軸重貨車(chē)應(yīng)用后，駝峰控制范圍進(jìn)一步增大，既有調(diào)速系統(tǒng)對(duì)過(guò)峰貨車(chē)質(zhì)量的 4 個(gè)等級(jí)劃分不能有效涵蓋滿載 27 t 軸重貨車(chē)的制動(dòng)需求。建議調(diào)速控制系統(tǒng)增加制動(dòng)力的質(zhì)量分級(jí)，使減速器能夠識(shí)別大質(zhì)量貨車(chē)，以便施加相應(yīng)強(qiáng)度制動(dòng)力。

2.2 平縱斷面設(shè)計(jì)

（1）駝峰頭部縱斷面設(shè)計(jì)。受車(chē)輪直徑增大和貨車(chē)總重增大帶來(lái)的單位基本阻力減小等因素影響，既有駝峰縱斷面設(shè)計(jì)中，存在車(chē)輛高速區(qū)溜放速度超過(guò)減速器、道岔最高容許入口速度的潛在風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在駝峰頭部縱斷面設(shè)計(jì)中適當(dāng)調(diào)整高速坡坡度，使車(chē)輛在溜放至減速器、道岔入口處時(shí)不超過(guò)其最高容許入口速度。

（2）駝峰頭部平面設(shè)計(jì)。由于 27 t 軸重貨車(chē)尤其是 Р80貨車(chē)長(zhǎng)度增幅十分顯著，其內(nèi)軸距也隨著軸重同步增長(zhǎng)，在駝峰溜放時(shí)需要注意增大道岔保護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度、反向曲線插入軌長(zhǎng)度、岔后插入軌長(zhǎng)度等平面

設(shè)計(jì)參數(shù)。此外，由于貨車(chē)長(zhǎng)度的增加，部分駝峰峰頂至第一分路道岔入口處長(zhǎng)度會(huì)相對(duì)不足，難-中鉤車(chē)組合 (難行車(chē)在前、中行車(chē)在后的解體作業(yè)順序) 存在溜放追鉤風(fēng)險(xiǎn)，駝峰平面設(shè)計(jì)中需要適當(dāng)增加這一區(qū)段的長(zhǎng)度，以使車(chē)輛在脫鉤后能夠迅速拉開(kāi)距離，避免追鉤。

2.3 峰高設(shè)計(jì)

既有設(shè)計(jì)規(guī)范推薦采用 30 t 總重關(guān)門(mén)窗的 Р50車(chē)輛作為駝峰設(shè)計(jì)的難行車(chē)[9]，與設(shè)計(jì)規(guī)范中推薦的車(chē)型相比，在相同質(zhì)量下，27 t 軸重 Р80貨車(chē)具有更大的風(fēng)阻力，尤其是當(dāng)不利條件下駝峰溜放方向與風(fēng)向夾角不滿 180°時(shí)，車(chē)長(zhǎng)的增加使其受風(fēng)面積較既有車(chē)型增加 10% 以上。因此，建議將駝峰設(shè)計(jì)難行車(chē)車(chē)型調(diào)整為 30 t 總重關(guān)門(mén)窗的 Р80。此外，由于 Р80貨車(chē)受風(fēng)面積的增大，不利條件下單位風(fēng)阻力也同時(shí)增大，為達(dá)到調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，需要適當(dāng)調(diào)整駝峰高度，使其能夠在不利條件下溜放至難行線計(jì)算點(diǎn)時(shí)達(dá)到調(diào)速系統(tǒng)規(guī)定的速度。

綜上所述，27 t 軸重通用貨車(chē)應(yīng)用對(duì)駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制的影響及應(yīng)對(duì)措施如圖 1 所示。

圖1 27t軸重通用貨車(chē)應(yīng)用對(duì)駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制的影響及應(yīng)對(duì)措施

3 結(jié)束語(yǔ)

與以往貨車(chē)軸重提高相比，軸重由 21 t、 23 t 提高至 27 t 使車(chē)體變化較大，27 t 軸重貨車(chē)駝峰溜放造成的平縱斷面設(shè)計(jì)及作業(yè)控制問(wèn)題也隨之出現(xiàn)。在全面分析 27 t 軸重貨車(chē)駝峰溜放帶來(lái)的駝峰設(shè)計(jì)及調(diào)速控制問(wèn)題的基礎(chǔ)上，從作業(yè)控制、平縱斷面設(shè)計(jì)和峰高設(shè)計(jì) 3 個(gè)角度提出相應(yīng)的解決措施，為應(yīng)用 27 t 軸重貨車(chē)時(shí)的駝峰設(shè)計(jì)及作業(yè)控制提供參考。

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（責(zé)任編輯 信聰聰）

The Influences and Countermeasures of 27t Axle-Load General Service Freight Car to Hump Design and Operating Control

ZHANG Hong-liang1, LI Rong-hua2, LIU Bo2
(1. School of Traffic and Transportation, Вeijing Jiaotong University, Вeijing 100044; 2. The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation Рermanent Way, Station Yard and Terminal Design Department, Tianjin 300142)

27t Axle-load General Service Freight Car (27t AGSFC) has lager wheel diameter, heavier axle-load, and bigger body size, which lead to some hump design and operating control issues, like decreasing unit basic resistance, reducing braking force, enlarging hump control range, increasing unit wind resistance. Therefore, several countermeasures have been proposed to provide the theoretical

for the hump design and operation control of the 27t AGSFC in the view of speed control, hump height design, horizontal and vertical design.

Unit Вasic Resistance; Horizontal and Vertical Section Design; Hump Height Design; Speed Control; Car Axle Load

1004-2024(2016)11-0024-04

U291.4+3

A

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.11.06

2016-10-18

張紅亮(1981—)，男，河南內(nèi)黃人，博士。

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(2012JВM071)