城市軌道交通線路擋車器選型及技術(shù)參數(shù)研究

施董燕

（上海申通地鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，201103，上海∥工程師）

擋車器作為軌道交通中的防護(hù)設(shè)備，主要功能是避免列車意外失控時(shí)沖出線路，防止人員傷害及車輛和其他設(shè)施損壞，確保運(yùn)營(yíng)安全。近年來(lái)，隨著城市軌道交通的發(fā)展，運(yùn)營(yíng)線路逐漸增多，列車因意外失控沖出線路末端的事故時(shí)有發(fā)生，擋車器的設(shè)置及相關(guān)問(wèn)題正得到更多的重視。

然而，由于使用工況的不明確性，帶來(lái)了擋車器選型與實(shí)際使用工況不匹配，設(shè)計(jì)中預(yù)留擋車器安裝長(zhǎng)度過(guò)短、或者過(guò)長(zhǎng)不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。本文探討了擋車器使用工況以及線路預(yù)留長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)化取值，力求能為擋車器合理選型提供依據(jù)。

1 城市軌道交通擋車器應(yīng)用現(xiàn)狀

擋車器作為城市軌道交通線路終端防護(hù)設(shè)備已被廣泛采用，本文總結(jié)了上海、廣州等城市擋車器的使用情況，將擋車器歸納為8類，如表1所示。圖1所示為各類擋車器圖。

表1 城市軌道交通擋車器類型表

2 擋車器選型依據(jù)及主要技術(shù)參數(shù)

2.1 使用工況

擋車器選型，一方面要保證車輛運(yùn)行故障后的安全，另一方面又要經(jīng)濟(jì)，避免浪費(fèi)。綜合來(lái)說(shuō)，擋車器選型的依據(jù)主要有撞擊荷載、撞擊速度、制動(dòng)減速度、線路預(yù)留安裝長(zhǎng)度、車體撞擊點(diǎn)等。

撞擊荷載：根據(jù)線路使用功能（如前折返線、后折返線、停車線）可分為重載和空載。

撞擊速度：為車輛失控時(shí)撞擊車擋的速度。應(yīng)綜合考慮緊急制動(dòng)時(shí)的減速度及調(diào)車的速度控制，并參考以往發(fā)生列車失控事故時(shí)的車速等因素來(lái)確定。

圖1 各類擋車器圖

GB 50490—2009《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》7.2.6規(guī)定軌道盡端應(yīng)設(shè)置車擋。設(shè)在正線、折返線和車輛試車線的車擋應(yīng)能承受列車以15km／h速度撞擊時(shí)的沖擊荷載。

制動(dòng)減速度：設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)擋車器制動(dòng)減速度沒(méi)有規(guī)定。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，重載情況下?lián)踯嚻鞯闹苿?dòng)減速度不得大于1.5m／s2；空載情況下制動(dòng)減速度為2.5～3m／s2。

線路預(yù)留安裝長(zhǎng)度：應(yīng)滿足擋車器安裝條件。綜合考慮撞擊速度和制動(dòng)減速度以及工程限制條件等確定，正線有條件的情況下不易過(guò)短，取15～25m。

車體撞擊點(diǎn)：車輛與擋車器的撞擊點(diǎn)一般為車鉤。上海軌道交通車輛分A型車和小型車，其車鉤高度分別為720＋80mm和824＋80mm。

2.2 擋車器設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

2.2.1 滑移式擋車器

滑移式擋車器包括滑移式液壓緩沖擋車器、摩擦式車輪擋。

（1）平均制動(dòng)力：

式中：

F——擋車器平均制動(dòng)力，N；F的取值應(yīng)滿足F≤ma，其中a為最大制動(dòng)減速度；

1.1——考慮滑移安全量和制動(dòng)摩擦塊的安裝間隔的安全系數(shù)；

m——不同工況下車輛的質(zhì)量，kg；

v——撞擊速度，m／s；

S總——線路預(yù)留安裝長(zhǎng)度，m；

L1——擋車器設(shè)備長(zhǎng)度，m；

1.5——XCD固定擋車器（選配）的設(shè)備安裝距離，m。

（2）實(shí)際設(shè)備安裝距離：通過(guò)平均制動(dòng)力選擇擋車器使用型號(hào)，結(jié)合使用工況，計(jì)算出滑移距離，得出實(shí)際設(shè)備安裝距離。安全距離為滑移距離的10%。安裝距離＝設(shè)備占用線路長(zhǎng)度＋滑移距離＋安全距離（見(jiàn)圖2）。

圖2 擋車器安裝長(zhǎng)度示意圖

（3）實(shí)際制動(dòng)減速度：

2.2.2 固定式擋車器

固定式擋車器包括長(zhǎng)行程液壓式、固定式。

（2）設(shè)備安裝距離：固定式擋車器安裝距離＝設(shè)備占用線路長(zhǎng)度＋0.3m（見(jiàn)圖3）；長(zhǎng)行程液壓式擋車器安裝距離＝設(shè)備占用線路長(zhǎng)度（見(jiàn)圖4）。

圖3 固定式擋車器安裝距離示意圖

圖4 長(zhǎng)行程液壓式擋車器安裝距離示意圖

3 擋車器選型存在問(wèn)題與標(biāo)準(zhǔn)化建議

3.1 使用工況的標(biāo)準(zhǔn)化建議

（1）撞擊速度：《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》規(guī)定軌道盡端應(yīng)設(shè)置車擋。設(shè)在正線、折返線和車輛試車線的車擋應(yīng)能承受列車以15km／h速度撞擊時(shí)的沖擊荷載。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，考慮到高架線列車故障風(fēng)險(xiǎn)大，應(yīng)提高安全系數(shù)，建議撞擊速度取25 km／h。另外，車場(chǎng)線（如牽出線）作業(yè)頻繁，可提高安全系數(shù)和撞擊速度。綜合考慮得出表2所示的撞擊速度表。

表2 撞擊速度建議表

（2）制動(dòng)減速度：目前我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)擋車器制動(dòng)減速度沒(méi)有規(guī)定。推薦采用國(guó)外指標(biāo)，重載情況下?lián)踯嚻鞯闹苿?dòng)減速度不得大于1.5m／s2；空載情況下制動(dòng)減速度為2.5～3m／s2。

3.2 線路預(yù)留安裝長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)化建議

我國(guó)城市軌道交通線路預(yù)留擋車器安裝長(zhǎng)度時(shí)還沒(méi)有規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可循，原因是使用工況的多樣性，難以對(duì)線路預(yù)留安裝長(zhǎng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定制。預(yù)留的線路長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)造成工程浪費(fèi)；線路長(zhǎng)度過(guò)短，對(duì)于擋車器技術(shù)參數(shù)要求高，無(wú)法控制制動(dòng)減速度在額定值內(nèi)。

線路最短預(yù)留安裝長(zhǎng)度與擋車器選型、運(yùn)行工況（撞擊荷載、撞擊速度、制動(dòng)減速度）有關(guān)。首先應(yīng)依據(jù)撞擊荷載、撞擊速度確定最大撞擊能量。如果撞擊能量小于固定式液壓緩沖擋車器、固定式擋車器、長(zhǎng)行程液壓緩沖擋車器的最大吸收動(dòng)能，可選用制動(dòng)能力較小的擋車器類型，線路預(yù)留長(zhǎng)度為擋車器實(shí)際長(zhǎng)度。如果撞擊能量較大，應(yīng)選用制動(dòng)能力更大的擋車器類型，如滑移式擋車器、滑移液壓緩沖式擋車器，線路預(yù)留最小安裝長(zhǎng)度可按下式計(jì)算。計(jì)算得出的值見(jiàn)表3。

最小安裝距離＝設(shè)備占用線路長(zhǎng)度＋最短滑移距離＋安全距離

式中：

Smin——最小滑移距離；

a——最大制動(dòng)減速度；

Fmax——最大平均制動(dòng)力；

m——不同工況下車輛的質(zhì)量；

v——撞擊速度。

表3 線路預(yù)留最小安裝長(zhǎng)度計(jì)算表

當(dāng)撞擊速度為25km／h、制動(dòng)減速度為1.5m／s2時(shí)，線路預(yù)留安裝距離建議取25m；當(dāng)撞擊速度為15km／h，制動(dòng)減速度為1.5m／s2時(shí)，線路預(yù)留安裝距離建議取15m。

4 結(jié)語(yǔ)

目前城市軌道交通擋車器選型對(duì)于使用工況指標(biāo)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不利于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)。本文論述了城市軌道交通擋車器類型和擋車器選型依據(jù)。對(duì)于撞擊速度，建議高架正線、輔助線采用25km／h，地面和地下正線、輔助線采用15km／h，試車線采用25km／h。制動(dòng)減速度目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)取值，重載不得大于1.5m／s2，空載為2.5～3m／s2。對(duì)于線路預(yù)留距離，因?yàn)橛?jì)算工況的不確定性，難以定出統(tǒng)一的設(shè)計(jì)線路安裝距離，過(guò)長(zhǎng)造成工程浪費(fèi)，過(guò)短會(huì)增大擋車器平均制動(dòng)力要求，增大最大制動(dòng)減速度，建議當(dāng)撞擊速度為25km／h、制動(dòng)減速度為1.5m／s2時(shí)，線路預(yù)留安裝距離取25 m；當(dāng)撞擊速度為15km／h、制動(dòng)減速度為1.5m／s2時(shí)，線路預(yù)留安裝距離取15m。

［1］ GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 徐正和，蔣毓成.城市軌道交通線路終端防護(hù)設(shè)備——DDCQ2型滑移式緩沖擋車器［J］.城市軌道交通研究，2003（4）：56.

［3］ 曾向榮，繆軍.城市軌道交通擋車器的應(yīng)用和發(fā)展［J］.都市快軌交通，2007，20（1）：55.