丁五一
(中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司科技和信息化部,山西太原030013)
由于JSQ6型凹底雙層汽車運(yùn)輸專用車(簡(jiǎn)稱JSQ6型車)屬于長(zhǎng)軸距禁溜車輛,在編組站只能經(jīng)迂回線推送至編組場(chǎng)禁溜線,解體作業(yè)效率低下。以中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱太原局集團(tuán)公司)榆次站為例:2018年7—12月,JSQ6型車到達(dá)榆次Ⅰ場(chǎng)日均6.3列41輛,經(jīng)駝峰東迂回線送入特種車輛停留線的日均35.2輛,調(diào)車機(jī)由Ⅰ場(chǎng)送入Ⅱ、Ⅳ場(chǎng)坐底編車的日均5.8輛。1列的解體時(shí)間平均長(zhǎng)達(dá)61 min,且解體過(guò)程中嚴(yán)重影響Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ場(chǎng)間本務(wù)機(jī)車轉(zhuǎn)場(chǎng),導(dǎo)致待解列車調(diào)整至其他場(chǎng),長(zhǎng)時(shí)間占用到發(fā)線,嚴(yán)重制約車站運(yùn)輸組織效率。
截至2019年底,全路運(yùn)營(yíng)的JSQ6型車約有20 000輛,在全路各條線路運(yùn)行,對(duì)全路編組站而言,JSQ6型車的禁溜問(wèn)題已逐漸成為影響駝峰解體效率的一個(gè)重要因素,也成為困擾全路編組站的一個(gè)新難題。迫切需要在確保安全的前提下,找到一個(gè)科學(xué)合理的解決方法,進(jìn)而為普遍意義上的長(zhǎng)軸距禁溜車輛駝峰溜放提出解決方案。
JSQ6型車在標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路上使用,主要用于輕型客車、SUV、MPV、皮卡車等車身較高汽車的鐵路運(yùn)輸,同時(shí)也可用于國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口各種微型、小型汽車的鐵路運(yùn)輸。JSQ6型車可分上下2層裝載,可裝載8~14輛汽車。
JSQ6型車載質(zhì)量22 t、自質(zhì)量38 t、車輛軸重15 t、換長(zhǎng)2.4、通過(guò)最小曲線半徑(幾何通過(guò))145 m,禁止溜放。
車輛長(zhǎng)度26 066 mm,車輛定距20 800 mm,車輛最大寬度3 086 mm,車輛最大高度4 723 mm,底架長(zhǎng)度25 100 mm,底架寬度2 880 mm,凹底裝載面直線長(zhǎng)度10 867 mm,上層固定底架長(zhǎng)度11 400 mm,車體下部最低點(diǎn)距軌面高度(空車)190 mm,車體內(nèi)側(cè)凈寬度2 680 mm,車鉤中心線距軌面高(空車)880 mm,固定軸距1 830 mm,車輪直徑840 mm。
為驗(yàn)證JSQ6型車駝峰溜放可能性,進(jìn)而確定安全溜放方案,選擇在太原局集團(tuán)公司管內(nèi)的侯馬北站駝峰和榆次站駝峰進(jìn)行溜放試驗(yàn)。
榆次站編組場(chǎng)平面示意見(jiàn)圖1,編組場(chǎng)的峰1和峰2縱斷面示意見(jiàn)圖2。
圖1 榆次站編組場(chǎng)駝峰平面示意圖
圖2 榆次編組場(chǎng)峰1、峰2縱斷面示意圖
侯馬北站編組場(chǎng)平面示意見(jiàn)圖3,編組場(chǎng)的T1、T2縱斷面示意見(jiàn)圖4。
基本凈空值即車輛過(guò)峰所需在平直股道上靜止?fàn)顟B(tài)下底部距軌面最小值。鐵路駝峰主要由推送坡、峰頂平臺(tái)、加速坡3個(gè)部分構(gòu)成(見(jiàn)圖5)。
JSQ6型車通過(guò)駝峰時(shí),在峰頂平臺(tái)與加速坡、推送坡連接段的凸豎曲線處,車體中斷面凹底距軌頂面距離逐漸減少(見(jiàn)圖6),在附近某一點(diǎn)處達(dá)到最小值,凸豎曲線半徑越小,間距越小。因此,車體中斷面凹底距軌頂面最小距離需考慮駝峰凸豎曲線上移量h,車體中斷面凹底距軌頂面距離最小處一般在峰頂平臺(tái)與加速坡連接段附近。
圖3 侯馬北站編組場(chǎng)駝峰平面示意圖
圖4 侯馬北站編組場(chǎng)T1、T2縱斷面示意圖
圖5 駝峰縱斷面示意圖
圖6 駝峰凸豎曲線上移量
經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算,不考慮其他因素,JSQ6型車通過(guò)侯馬北站、榆次站的駝峰時(shí),車輛的基本凈空值要求為:榆次站峰1為130 mm,峰2為128 mm;侯馬北站T1為138 mm,T2為132 mm。試驗(yàn)車輛基本凈空值的最小值應(yīng)大于上述基本凈空值時(shí),才能通過(guò)試驗(yàn)駝峰。在侯馬北站選擇的10輛車中,最小凈空為178 mm。榆次站選擇的10輛車中,最小凈空為165 mm,均大于理論最小值,理論上可通過(guò)2站編組場(chǎng)的駝峰,但還需要考慮車輛側(cè)滾、車輪磨耗等因素,且駝峰坡度、坡長(zhǎng)與實(shí)際有誤差,需要通過(guò)實(shí)車驗(yàn)證才能得出真實(shí)結(jié)論,理論計(jì)算只是實(shí)車試驗(yàn)前的模擬,僅提供判斷依據(jù)。
為驗(yàn)證JSQ6型車駝峰溜放的可行性,進(jìn)而確定安全溜放方案。太原局集團(tuán)公司會(huì)同中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司自2019年10月8—15日在侯馬北站、榆次站駝峰進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)車試驗(yàn)。
5.1.1 榆次站
在榆次站選取了3條難行線,分別是:
(1)峰2向16道溜放:經(jīng) 由305#、307#、309#、315#、329#、347#道岔,305#和307#為6號(hào)單開(kāi)道岔,315#為7號(hào)對(duì)稱三開(kāi)道岔,其余均為6號(hào)對(duì)稱雙開(kāi)道岔。徑路內(nèi)含1條半徑300 m的曲線、1條半徑210 m的曲線、1條半徑200 m的曲線。
(2)峰1向24道溜放:經(jīng) 由301#、307#、309#、313#、323#、343#道岔,301#和307#為6號(hào)單開(kāi)道岔,其余均為6號(hào)對(duì)稱雙開(kāi)道岔。徑路內(nèi)含1條半徑300 m的曲線、1條半徑210 m的曲線、1條半徑250 m的曲線。
(3)峰1向26道溜放:經(jīng) 由301#、307#、309#、313#道岔,305#和307#為6號(hào)單開(kāi)道岔,其余均為6號(hào)對(duì)稱雙開(kāi)道岔。徑路內(nèi)含1條半徑300 m的曲線、1條半徑210 m的曲線、1條半徑200 m的曲線、1條半徑260 m的曲線。
5.1.2 侯馬北站
在侯馬北站選取2條難行線,2條徑路經(jīng)過(guò)的道岔類型均為6號(hào)對(duì)稱雙開(kāi)道岔:
(1)T1向B6道 溜 放,經(jīng) 過(guò)307#、309#、315#、317#、325#、337#道岔。B6道內(nèi)含1條半徑189 m的曲線,1條半徑195 m的曲線。
(2)T2向B19道 溜 放,經(jīng) 過(guò)311#、313#、351#、353#、355#、359#道岔。B19道內(nèi)含1條半徑200 m的曲線,1條半徑195 m的曲線,1條半徑192 m的曲線。
5.2.1 最小凈空值
最小凈空值是指溜放車輛底部能夠通過(guò)駝峰底部距離鋼軌頂面所需最小距離,目前還沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)定,結(jié)合理論安全值考慮因素,確定JSQ6型車自推送坡起至峰頂平臺(tái)至進(jìn)入股道所經(jīng)由的股道,車輛底部距離鋼軌頂面不低于50 mm,具體如下:
(1)車輛側(cè)滾允許最大值,取18 mm[2]。
(2)《普速鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定線路高差允許最大值為±4 mm[3]。
(3)車輛車輪踏面垂直磨耗允許值為8 mm[2]。
(4)禁溜線叉后曲線軌面與叉后溜放線軌面高度差。按TB 10062—2018《鐵路駝峰及調(diào)車場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,禁溜線分叉設(shè)計(jì)在峰頂平臺(tái)上,轍叉號(hào)為9號(hào)道岔,固定轍叉心長(zhǎng)度3 558 mm,在轍叉心后5 000 mm范圍內(nèi)禁溜線曲線鋼軌仍在JSQ6型車底部裙板限界內(nèi),故必須考慮這一因素。因固定轍叉心為同一構(gòu)件,不存在禁溜線和溜放線高度差,但必須考慮叉后高度差。在叉后區(qū)段溜放線路正處于向下的加速坡,而禁溜線軌面保持水平,導(dǎo)致產(chǎn)生高度差(見(jiàn)圖7)。因每個(gè)駝峰轍叉心位置不盡相同,按最不利轍叉心設(shè)置在峰頂平臺(tái)與加速坡連接處,叉后曲線取1 500 mm(3 558+1 500=5 058 mm,超過(guò)5 000 mm不在車輛限界范圍內(nèi),可不考慮),加速坡取最大坡度55‰,計(jì)算高度差為19.6 mm,取值20 mm。
圖7 禁溜線叉后曲線軌面與叉后溜放線軌面高度差
(5)橡膠道口板面與鋼軌高度差。目前峰頂平臺(tái)上為便于調(diào)車人員作業(yè),仍敷設(shè)橡膠道口板,該橡膠板面往往高于鋼軌面(見(jiàn)圖8),根據(jù)實(shí)測(cè)最大值取值5 mm。
圖8 橡膠道口板面與鋼軌高度差
(6)安全冗余量取值10 mm。
以上因素均考慮最不利條件下取值,因此,有禁溜線的溜放線路按65 mm設(shè)定最小凈空值,無(wú)禁溜線的溜放線路按45 mm設(shè)定最小凈空值。
5.2.2 運(yùn)行穩(wěn)定性測(cè)試[4]
試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法及測(cè)試項(xiàng)目的評(píng)定依據(jù)參照GB 5599-85《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評(píng)定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》規(guī)定:脫軌系數(shù)Q/P≤1.2;輪重減載率ΔP/P≤0.65;輪軸橫向力H≤0.85(15+P0/2),P0為靜軸重。
5.2.3 溜放控制測(cè)試
(1)單位制動(dòng)能高:≥0.1 m/m[4];
(2)動(dòng)作時(shí)間:全制動(dòng)時(shí)間≤0.9 s,全緩解時(shí)間≤0.8 s[4];
(3)拉環(huán)與車軸的間隙:正常情況下不應(yīng)接觸;
(4)車體中央側(cè)梁底部與線路及地面設(shè)備(如減速器)距離不應(yīng)小于65 mm;
(5)車輛連掛速度:調(diào)車線內(nèi)5 km/h及以下安全連掛率應(yīng)穩(wěn)定在90%以上[5]。
5.2.4 最小曲線半徑
JSQ6型車自峰頂平臺(tái)至進(jìn)入溜放股道所經(jīng)由線路曲線半徑不得小于180 m[6]。
首先進(jìn)行實(shí)車靜態(tài)試驗(yàn),即選定的徑路上,由調(diào)車機(jī)從到達(dá)場(chǎng)推送至峰頂再至峰下。測(cè)試整條徑路上凈空最小值,滿足凈空安全值后,再進(jìn)行后續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn);不滿足的,不再進(jìn)行后續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。
5.4.1 侯馬北站駝峰
在侯馬北站駝峰現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得:T1推峰線有禁溜線,最小凈空值出現(xiàn)在峰頂平臺(tái)距加速坡變坡點(diǎn)約3 m處,最小凈空值27 mm;T2推峰線有禁溜線,最小凈空值出現(xiàn)在峰頂平臺(tái)距加速坡變坡點(diǎn)約5 m處,最小凈空值12 mm。
實(shí)車試驗(yàn)得出:T1、T2推峰線最小凈空值均小于暫行標(biāo)準(zhǔn)最小凈空值65 mm,均不具備進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)先決條件,故放棄運(yùn)行穩(wěn)定性及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)試。
5.4.2 榆次站駝峰
榆次站駝峰1無(wú)禁溜線,最小凈空值出現(xiàn)在峰頂平臺(tái)與加速坡變坡點(diǎn)處,最小凈空值80 mm,滿足45 mm設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。峰2有禁溜線,最小凈空值出現(xiàn)在加速坡與禁溜線轍叉心處,最小凈空值10 mm。
實(shí)車試驗(yàn)得出:峰1線具備溜放條件,峰2線不具備溜放試驗(yàn)條件。終止峰2線后續(xù)試驗(yàn),峰1線進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn),測(cè)試結(jié)論如下:峰1至16、24、26道進(jìn)行溜放作業(yè),JSQ6型車動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、凈空均滿足試驗(yàn)大綱要求,溜放試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常,最終得出峰1可溜放JSQ6型車結(jié)論。
制定榆次站峰1實(shí)施溜放保障措施:
(1)具備單鉤溜放條件的嚴(yán)格執(zhí)行單鉤溜放規(guī)定,不具備的嚴(yán)格執(zhí)行道岔單操鎖閉方式。
(2)列檢應(yīng)嚴(yán)格加強(qiáng)對(duì)JSQ6型車輪輞尺寸檢查,不符合運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)通知車站按禁溜辦理。
(3)溜放前應(yīng)掌握溜放股道的測(cè)長(zhǎng),JSQ6型車應(yīng)向能容納下的股道溜放,測(cè)長(zhǎng)不足時(shí)不準(zhǔn)溜放。
(4)辦理JSQ6型車上峰作業(yè)時(shí),進(jìn)路上道岔應(yīng)單鎖,確認(rèn)車輛出清整條進(jìn)路方可解鎖。
(5)JSQ6型車溜放作業(yè)時(shí)駝峰控制系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警、溜放數(shù)據(jù)記錄遺漏等現(xiàn)象時(shí),由車站通知電務(wù)人員確認(rèn),經(jīng)電務(wù)人員確認(rèn)確由JSQ6型車引起時(shí),無(wú)需辦理登記。
(6)工務(wù)部門應(yīng)加密復(fù)測(cè)榆次站駝峰平縱斷面,發(fā)現(xiàn)加速坡、道岔區(qū)坡坡度發(fā)生變化應(yīng)及時(shí)向車站匯報(bào),車站停止辦理JSQ6型車溜放作業(yè),整修恢復(fù)后,車站重新辦理溜放作業(yè)。
(7)工務(wù)部門利用先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備快速檢算線路縱斷面測(cè)量。
(8)在峰前適當(dāng)位置設(shè)置車底高度測(cè)量報(bào)警裝置[8]。
太原局集團(tuán)公司2019年11月17日發(fā)布《JSQ6型車輛駝峰溜放作業(yè)規(guī)定》(太鐵科信電〔2019〕212號(hào)),榆次站自2019年12月10日實(shí)施,解體含有JSQ6型車的列車,列均由61 min壓縮至31 min,每日可多解體3~5列,大大緩解車站解體能力緊張的現(xiàn)狀,整個(gè)樞紐列車運(yùn)行秩序趨于平穩(wěn)。
根據(jù)設(shè)定的溜放條件,可以得出改造駝峰方法有以下幾種:
(1)延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度。延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度至少至21 m,使JSQ6型車前后兩輪(車輛定距20 800 mm)恰好可停放在峰頂平臺(tái)上,避免前后兩輪分別“擔(dān)”在加速坡和推送坡上。
(2)改造加速坡坡度。在加速坡適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)計(jì)1個(gè)略微凸起點(diǎn),形成2個(gè)分段坡,局部減緩駝峰加速坡度,使坡度更加“圓滑”,有利于JSQ6型車通過(guò)(見(jiàn)圖9)。
圖9 駝峰加速坡改造圖
(3)降低禁溜線固定轍叉叉心曲線軌面高度。
(4)綜合方案。即考慮延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)、改造加速坡坡度、降低禁溜線固定轍叉叉心曲線軌面高度方案。如單一方案解決不了時(shí),需要將3種方案同時(shí)予以考慮。
上述方案權(quán)衡比較,各有優(yōu)劣。如采用加速坡改造方案,會(huì)導(dǎo)致駝峰整個(gè)控速系統(tǒng)的變化,增大控速難度,但工程量較小,費(fèi)用較少。采用延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度方案在不延長(zhǎng)推送線的情況下將導(dǎo)致推送坡坡度加大,需要增加調(diào)車機(jī)推送力,對(duì)控速系統(tǒng)無(wú)影響,相對(duì)難度較小。但如果不增加坡度則需延長(zhǎng)推送線,整個(gè)工程量較大,改造費(fèi)用較多。如需采用綜合方案,則整個(gè)改造工程復(fù)雜,費(fèi)用較大,如JSQ6型車解體占比不高,溜放效益不明顯,可不改造駝峰,仍執(zhí)行禁溜規(guī)定。
以侯馬北駝峰為例,定量分析改造方案。
(1)延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度。將侯馬北T1峰峰頂平臺(tái)由14.5 m延長(zhǎng)至21 m,經(jīng)計(jì)算可提高凈空至52 mm,但仍不滿足70 mm的最低凈空要求,需要同時(shí)改造加速坡。此辦法在不改變推送線長(zhǎng)度的條件下,推送坡約增加至13‰。
(2)改造加速坡坡度。根據(jù)實(shí)車試驗(yàn)測(cè)得,在侯馬北駝峰T1推峰線峰頂平臺(tái)距加速坡變坡點(diǎn)約3 m處測(cè)得凈空最小值,則在加半個(gè)車長(zhǎng)度處,即距變坡點(diǎn)13 m處,抬高改造成一個(gè)略微凸起點(diǎn),形成2個(gè)分段坡。經(jīng)計(jì)算抬高約7 cm即可滿足凈空70 mm的最低需要。工程較為復(fù)雜。考慮侯馬北站JSQ6型車解體列數(shù)占比3%~6%,占比較低,改為溜放的效益不明顯,故可維持目前推送解體模式。
基于上述對(duì)JSQ6型車溜放問(wèn)題的探討,對(duì)于其他長(zhǎng)軸距禁溜車輛,從試驗(yàn)的必要性、駝峰線路和峰面改造、車輛限界設(shè)計(jì)方面提出解決禁溜的思路。
在現(xiàn)有條件下,由于駝峰設(shè)計(jì)規(guī)則和原理都不支持長(zhǎng)軸距車輛溜放,TB 10062—2018《鐵路駝峰及調(diào)車場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:駝峰溜放車輛的最大外軸距13.32 m。理論上,超過(guò)這一數(shù)值均不能溜放。而且駝峰設(shè)計(jì)坡度、坡長(zhǎng)允許有一定的誤差,且設(shè)計(jì)值與竣工數(shù)值、實(shí)測(cè)數(shù)值都不盡相同,駝峰經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間車輛的碾壓,坡度也會(huì)發(fā)生變化,而且每種禁溜車輛凈空值也須實(shí)測(cè)獲得,因此其他禁溜車輛均須做類似試驗(yàn)才能獲得結(jié)論。
為從根本上解決日益增多的長(zhǎng)軸距車輛越來(lái)越影響編組站效率的問(wèn)題,而不是通過(guò)每種車型試驗(yàn)獲得,宜從駝峰改造和車輛設(shè)計(jì)入手解決。
7.2.1 駝峰改造途徑
(1)延長(zhǎng)峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度[9]。建議將峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度延長(zhǎng)至設(shè)計(jì)最長(zhǎng)的22 m。
(2)加速坡由“兩段坡”改為“三段坡”。建議在第一加速坡區(qū)段適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)再增加1個(gè)凸起點(diǎn),適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)宜取最大軸距車輛半個(gè)車長(zhǎng),形成2個(gè)分段坡,實(shí)現(xiàn)峰頂平臺(tái)與加速坡間的“圓滑”。
(3)重新調(diào)整控速系統(tǒng)[10]。一是第一加速坡設(shè)計(jì)2段坡后,需要對(duì)測(cè)重控速進(jìn)行重新計(jì)算;二是適當(dāng)延長(zhǎng)駝峰最短分路道岔軌道電路長(zhǎng)度,根據(jù)TB/T 2306—2006(XG1—2009)《自動(dòng)化駝峰技術(shù)條件》規(guī)定:“遇溜放車輛第二、三軸間的距離大于本駝峰最短分路道岔軌道電路長(zhǎng)度減0.2 m的安全余量時(shí),應(yīng)采用手動(dòng)溜放”,修改這一規(guī)定,適當(dāng)延長(zhǎng)最短分路道岔軌道電路長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)溜放,提高現(xiàn)場(chǎng)操作安全性。
(4)降低橡膠道口板面高度,使其低于鋼軌軌面。
7.2.2 進(jìn)一步優(yōu)化長(zhǎng)軸距車輛設(shè)計(jì)
最大限度提高車輛底部與鋼軌頂面的凈空,以JSQ6型車為例,車輛底部起保護(hù)作用的最低處鋼板(裙板)距車底板還有約50 mm的距離,建議今后設(shè)計(jì)將此空間充分利用,實(shí)現(xiàn)增加凈空值。
以上措施可基本解決除長(zhǎng)大D型車輛外的長(zhǎng)軸距車輛自動(dòng)溜放問(wèn)題,全路編組站解體效率可大幅度提高,樞紐運(yùn)輸秩序會(huì)大為改善。
基于JSQ6型車的溜放試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了在可溜放作業(yè)的駝峰實(shí)施JSQ6型車溜放作業(yè),效果較好,并提出不可溜放作業(yè)駝峰的改造建議?;贘SQ6型車的溜放實(shí)踐,討論其他除長(zhǎng)大D型車輛外的長(zhǎng)軸距禁溜車輛的實(shí)現(xiàn)溜放的措施。以上研究?jī)H從車輛和駝峰性能方面進(jìn)行分析,未考慮裝載貨物品名,如果因貨物裝載安全要求如裝運(yùn)精密儀器、活魚(yú)、蜜蜂等禁溜車輛,需另設(shè)題研究。