劉立存

(中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 科技和信息化部，廣東 廣州 510088)

2016 年以來，中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“廣州局集團(tuán)公司”)鐵路貨運(yùn)增量行動成效凸顯，鐵路運(yùn)輸承擔(dān)的小汽車運(yùn)量增長，廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)用于裝運(yùn)小汽車的JSQ6 型貨車辦理量也隨之大幅攀升，年均發(fā)送車增長率達(dá)到25%左右。由于使用JSQ6 型車運(yùn)輸汽車屬禁止駝峰溜放車型，影響駝峰作業(yè)效率[1-2]，且廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)的JSQ6型車輛編組位置分散、去向較多，更加嚴(yán)重影響了JSQ6 型車在株洲北、江村、衡陽北3 個主要編組站的解編效率[3-4]，因此，非常有必要研究改造駝峰以提高駝峰對JSQ6 型車運(yùn)輸小汽車的溜放適應(yīng)性。通過系統(tǒng)分析JSQ6型車在編組站駝峰溜放的制約因素，提出適應(yīng)JSQ6 型車溜放的駝峰縱斷面改造方案，以提高JSQ6 型車輛在駝峰的解體效率，進(jìn)而釋放樞紐運(yùn)力。

1 JSQ6型車輛駝峰溜放的制約因素分析

通過分析駝峰溜放作業(yè)，發(fā)現(xiàn)車輛溜放過程中存在以下3 個主要風(fēng)險因素。一是道岔轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)溜放車輛的前轉(zhuǎn)向架后輪對出清道岔軌道電路區(qū)段，而后轉(zhuǎn)向架的前輪對尚未進(jìn)入該軌道電路時，道岔轉(zhuǎn)換容易造成“騎馬”事故[5]。二是車輛通過駝峰時，當(dāng)兩連掛車鉤產(chǎn)生的最大錯鉤量超過車鉤結(jié)構(gòu)允許的最大變坡錯鉤量時，容易造成自動錯誤提鉤和受力部件損壞[6]。三是車輛調(diào)動過程中，當(dāng)剛性車體運(yùn)行到駝峰豎曲線縱斷面上時，不能隨曲線彎曲，車底可能會侵入限界，造成車體和設(shè)備損壞[7]。

對照上述3 個風(fēng)險因素，分析得到制約JSQ6 型車輛過峰溜放的3 個關(guān)鍵限制因素為：道岔絕緣區(qū)段限制、車鉤最大錯鉤量限制和豎曲線底加寬限制。

1.1 道岔絕緣區(qū)段限制

為保證道岔在車輛溜放過程中不形成“四開”而發(fā)生事故，車輛內(nèi)軸距應(yīng)滿足道岔配軌條件，保證車輛在通過道岔時使道岔安全轉(zhuǎn)換，即內(nèi)軸距不得大于道岔絕緣區(qū)段長度，道岔絕緣區(qū)段如圖1所示。

圖1 道岔絕緣區(qū)段Fig.1 Turnout insulation section

廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)3 個主要編組站峰下配置的道岔絕緣區(qū)段長度如表1所示。

表1 道岔絕緣區(qū)段長度Tab.1 Length of turnout insulation section

由表1 看出，廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)主要編組站峰下道岔絕緣區(qū)段長度最長為14.82 m，而JSQ6 型車輛的定距為20.8 m，內(nèi)軸距20.05 m，JSQ6 型車輛內(nèi)軸距大于峰下道岔絕緣區(qū)段最大長度，因而廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)株洲北、江村、衡陽北3 個主要編組站駝峰不具備JSQ6型車輛連續(xù)自動溜放作業(yè)條件。

1.2 車鉤最大錯鉤量限制

1.2.1 鐵路貨車車鉤結(jié)構(gòu)允許的最大變坡錯鉤量

兩連掛車鉤的允許最大變坡錯鉤量主要取決于鉤尾框、鉤尾框的扁鞘孔和鉤尾的扁鞘孔允許的游動量(空間)，以及鉤門允許鉤身的抬高量(空間)、兩連掛車的允許最大折角。除與上述因素有關(guān)外，還取決于兩連掛鉤頭之間的允許游動量(空間)和鉤頭高度，兩連掛車鉤在變坡點(diǎn)連掛狀態(tài)如圖2所示。

圖2 兩連掛車鉤在變坡點(diǎn)連掛狀態(tài)Fig.2 Coupling state of two connected couplers at the point of gradient change

根據(jù)2號鉤和13號鉤各部分結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算得到各種車鉤連掛組合情況下的允許最大變坡錯鉤量和折角如表2所示。

表2 車鉤連掛組合情況下的允許最大變坡錯鉤量和折角Tab.2 Maximum allowable change-of-gradient wrong-hook quantity and folded angle when the coupler is connected in combination

1.2.2 JSQ6 型車通過駝峰時兩連掛車鉤產(chǎn)生的最大變坡錯鉤量

通過幾何分析，前車后鉤的自由鉤心高，與后車前鉤的自由鉤心高之差，即兩連掛車鉤通過變坡點(diǎn)(豎曲線)產(chǎn)生的變坡錯鉤量，兩連掛車輛心盤坐標(biāo)如圖3所示。

圖3 兩連掛車輛心盤坐標(biāo)Fig.3 Coordinates of the center plates of two connected cars

代入JSQ6 型車的心盤距、鉤心距等參數(shù)，根據(jù)不同坡度和豎曲線半徑，計(jì)算在峰頂平臺L平=5 m，推送坡坡度i壓=5‰，推送坡豎曲線半徑R壓=500 m，加速坡坡度i加=40‰，加速坡豎曲線半徑R加=350 m的條件下，得到JSQ6 型車最大錯鉤量Δh與各因素映射關(guān)系圖如圖4所示。

由圖4 看出，隨著R加增大，其Δh隨之減??；隨著L平增加，其Δh隨之減小，但當(dāng)L平≥5 m 時，Δh趨于穩(wěn)定。隨著i加增加，其Δh隨之增加。通過分析峰值看出，兩連掛JSQ6型車過峰進(jìn)行連續(xù)溜放作業(yè)時，其最大變坡錯鉤量出現(xiàn)在加速坡上，此時最大變坡錯鉤量均已超過最大允許錯鉤量。因此，對于反駝峰牽出作業(yè)，不能將JSQ6 型車兩車連掛牽出。同時，需要進(jìn)一步研究JSQ6 型車脫鉤之前產(chǎn)生的最大變坡錯鉤量，以分析脫鉤前JSQ6 型車是否存在最大錯鉤量超標(biāo)的風(fēng)險。

圖4 JSQ6型車最大錯鉤量Δh與各因素映射關(guān)系圖Fig.4 Mapping relationships between maximum wrong-hook quantity Δh and factors of JSQ6 car

1.2.3 JSQ6型車通過駝峰在脫鉤前的最大變坡錯鉤量

根據(jù)上述分析，當(dāng)L平≥5 m 時，Δh趨于穩(wěn)定，且廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)編組站駝峰平臺實(shí)際長度均大于5 m，故取L平=5 m 的極限情況進(jìn)行研究，當(dāng)R壓=350 m 及當(dāng)R壓=500 m 時，JSQ6 型車Δh與i加關(guān)系如圖5所示。

由圖5 可知，Δh與i加正相關(guān)，但當(dāng)i加≥35‰時，Δh趨于穩(wěn)定。當(dāng)R壓=350 m時，R加應(yīng)不小于500 m。當(dāng)R壓=350 m時，R加可以等于500 m，此時Δh在允許范圍內(nèi)。

圖5 JSQ6型車Δh與i加關(guān)系Fig.5 Relationship between Δh and i加 of JSQ6 car

廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)各編組站的駝峰縱斷面豎曲線半徑如表3所示。

由表3 可知，各編組站駝峰縱斷面壓鉤坡豎曲線半徑均不低于500 m，加速坡豎曲線半徑均為350 m，故能滿足JSQ6 型車通過駝峰進(jìn)行溜放作業(yè)的條件。

表3 各編組站的駝峰縱斷面豎曲線半徑 mTab.3 Vertical curve radius of hump profile of each marshaling station

1.3 豎曲線底加寬限制

車體在線路上運(yùn)行時，始終以矩形剛體前進(jìn)，當(dāng)溜放車輛運(yùn)行到駝峰豎曲線縱斷面上時，車底運(yùn)行軌跡與駝峰縱斷面并不完全一致，車底與軌面間的距離減少，車底距離軌面最近點(diǎn)軌跡圖如圖6所示。

溜放車輛在縱斷面上運(yùn)行時，車底距軌面的最短距離為Δh，與溜放車輛在平直線縱斷面上運(yùn)行時，車底與軌面的高度差h的差值Δd稱為底加寬，底加寬曲線示意圖如圖7所示。

根據(jù)JSQ6 型車過峰整個過程中前輪、后輪相互位置的12 種可能組合情況，模擬了車底距離駝峰縱斷面的最小高度，結(jié)果如圖6和圖7所示。

圖6 車底距離軌面最近點(diǎn)軌跡圖Fig.6 Trajectory diagram of the closest point between car bottom and track surface

圖7 底加寬曲線示意圖Fig.7 Schematic diagram of bottom widening curve

圖6 和圖7 為車底距軌面距離及底加寬仿真示意圖，軌面距離車底最近的位置出現(xiàn)在溜放坡豎曲線上角頂附近。底加寬曲線共有2 個峰值，分別出現(xiàn)在推送坡豎曲線和溜放坡豎曲線上。根據(jù)JSQ6車體構(gòu)造、駝峰結(jié)構(gòu)，對廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)3 個編組站駝峰的JSQ6 車輛從推送坡到溜放坡部分進(jìn)行了仿真驗(yàn)算，JSQ6 型車通過各駝峰時曲線底加寬匯總表如表4所示。

表4 JSQ6型車通過各駝峰時曲線底加寬值匯總表mmTab.4 Values for curve bottom widening when JSQ6 cars pass through each hump

2 駝峰縱斷面改造方案及適應(yīng)性檢驗(yàn)

2.1 駝峰縱斷面改造方案分析

為確保JSQ6 型車具備溜放條件，提出可能有效增加車底距軌面距離的大豎曲線半徑方案、大加速坡方案、三次拋物線方案、緩坡平臺等4 種駝峰改造方案，各駝峰改造方案特點(diǎn)對比表如表5所示。

表5 各駝峰改造方案特點(diǎn)對比表Tab.5 Comparison of characteristics of each hump reconstruction scheme

2.2 駝峰縱斷面改造結(jié)果

由于緩坡平臺方案豎曲線半徑設(shè)置為500～700 m時，車底距離軌面的最小距離均大于40 mm 的安全余量，能滿足JSQ6 型車的溜放條件，而且第一段加速坡的長度大于轍岔的長度，能較好適配設(shè)計(jì)規(guī)范，故選擇緩坡平臺方案，緩坡平臺方案駝峰縱斷面與禁溜線出岔位置示意圖如圖8所示。

圖8 緩坡平臺方案駝峰縱斷面與禁溜線出岔位置示意圖Fig.8 Hump profile and fork position of the no-humping line in the gentle-slope platform scheme

2.3 駝峰溜放JSQ6型車的適應(yīng)性檢驗(yàn)

采用緩坡平臺方案對駝峰進(jìn)行改造后，會導(dǎo)致駝峰峰高、車輛脫鉤點(diǎn)以及加速坡折算坡度等變化，故有必要進(jìn)行適應(yīng)性檢驗(yàn)。主要檢驗(yàn)既定推峰速度下連續(xù)溜放“難-中-難”單個車輛或“難行車組-單個易行車”(采用調(diào)速頂)時，通過分路道岔、制動位和警沖標(biāo)時的間隔、駝峰高度和減速器制動位的能高分布是否符合實(shí)際運(yùn)用要求[8]。

本次研究通過計(jì)算機(jī)模擬了駝峰改造后的JSQ6型車溜放速度曲線及時間曲線。仿真結(jié)果表明，駝峰改造后，在3 km/h，5 km/h 和7 km/h 的推峰速度下，均能夠完成正常溜放，故峰頂平臺出現(xiàn)斜坡對整個溜放過程幾乎無影響。對廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)3 個主要編組站進(jìn)行不同推峰速度和達(dá)到計(jì)算停車點(diǎn)后不同連掛速度的減速器制動能力檢算結(jié)果表明，在夏季溜放有利條件下，減速器制動力足夠且有富余?，F(xiàn)場靜、動態(tài)試驗(yàn)研究表明，JSQ6 車輛各部位尺寸能通過限界檢查器、減速器、減速頂、停車器檢驗(yàn)。

3 JSQ6型車現(xiàn)場溜放試驗(yàn)

3.1 JSQ6型車現(xiàn)場溜放試驗(yàn)的特定措施

在駝峰未改造情況下，在滿足技術(shù)條件的車站，對JSQ6 型車通過駝峰推送或溜放進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)時[9]，應(yīng)采取以下特定措施進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)。

（1）本鉤作業(yè)開始前，駝峰調(diào)車長須在應(yīng)急盤上手動單鎖道岔至進(jìn)路所需位置，雙人確認(rèn)道岔位置單鎖無誤后方可開始溜放；本鉤溜放后需暫停后續(xù)鉤車作業(yè)，待人工確認(rèn)本鉤車出清三部位減速器方可解鎖道岔繼續(xù)作業(yè)。

（2）手動單鉤溜放結(jié)束后要清理殘留的溜放命令方可開始后續(xù)作業(yè)。

（3）辦理JSQ6 型車輛上下峰調(diào)車進(jìn)路時，進(jìn)路上道岔要單鎖，確認(rèn)車輛出清整條進(jìn)路方可解鎖。

（4）非應(yīng)急處置情形下，JSQ6 型車輛溜放時不得人工操作減速器，僅允許三部位減速器采用人工半自動定速調(diào)整出口速度。

3.2 JSQ6型車現(xiàn)場溜放試驗(yàn)結(jié)果

自2019 年10 月以來，在廣州局集團(tuán)公司管內(nèi)的株洲北、江村、衡陽北3 個編組站開展了JSQ6 型車的現(xiàn)場溜放試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，JSQ6 車輛過峰溜放替代迂回線送車，能有效提高編組站辦理車數(shù)，降低18 點(diǎn)保有量，提升無調(diào)比，增加調(diào)車機(jī)在駝峰作業(yè)時間，減少調(diào)車機(jī)分解鉤用時，大量減少送車次數(shù)及JSQ6 倒編量，縮短JSQ6 解編用時，能有效確保樞紐暢通。

4 結(jié)束語

隨著裝運(yùn)小汽車的JSQ6 型貨車辦理量日益增長，JSQ6 車輛的解編效率直接影響著編組站能力的釋放，為保證JSQ6 車輛過峰解體的安全可靠，亟需綜合研究、優(yōu)化駝峰設(shè)備設(shè)施結(jié)構(gòu)與布局。通過上述研究和現(xiàn)場溜放試驗(yàn)，進(jìn)一步證明了JSQ6型車單溜能較大幅度提高駝峰作業(yè)效率，減少編組站倒鉤量，并通過仿真試驗(yàn)，表明駝峰緩坡平臺方案改造后將能較好適應(yīng)JSQ6型車連續(xù)溜放作業(yè)，進(jìn)一步提升解編效率。