駝峰及調車場設計方法的研究

李 磊

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 線路運輸處，陜西 西安 710043）

重載運輸是我國鐵路貨運系統提高運輸能力的發展方向，編組站是鐵路貨運網絡的關鍵節點，駝峰及調車場的解編能力直接影響編組站的能力。新型重載車輛的廣泛使用和不斷提高的運營條件，都要求駝峰及調車場的設計能適應這些新條件的要求。通過結合現行設計規范和設計理論，提出新設計條件下駝峰及調車場的設計方法，可以為駝峰及調車場的設計提供借鑒。

1 現行駝峰設計條件的變化及影響

1.1 基礎條件

在駝峰平縱斷面的設計中，以下基礎條件的變化將直接影響設計結果。

（1）溜放車輛類型的變化。隨著新型重載車輛的廣泛使用，C70已經逐步成為重載運輸的主力車型。現行設計規范確定的易行車(總重 80 t 的 C62)已不能作為典型易行車型。C70和 C62兩種車型外部參數相差不大。由于 C70溜放單位基本阻力略小，因此在駝峰設計中，計算易行車的相關基本參數應以 C70為參考車型進行調整，建議將駝峰設計規范中易行車的計算車型改為滿載 C70、總重 93.6 t 計算[1]。難行車、中行車參數可維持現有規范的定義。

（2）溜放車型計算參數和基本構造變化將引起車輛溜放阻力變小。溜放單個車輛或車組的總重增加將對調速設備和調速系統的能力適應性提出新的要求。

（3）換長為 1.6 的長軸距車輛上峰溜放也影響駝峰設計參數的選擇。

1.2 運營條件

重載列車運營系統對樞紐能力尤其是樞紐內編組站的能力要求越來越高，使一批大型編組站投入建設，調車線數量超過 40 條的大能力駝峰應運而生。其中，新建新豐鎮站上行系統和武漢北站比較有代表性，其單系統調車場線路規模都達到 48 條，有效長滿足牽引質量 5 000 t 的要求，對應的駝峰設計也達到最大規模。駝峰自動化和編組站綜合自動化程度的不斷提高，都將增加駝峰及調車場的平縱斷面及調速系統的設計難度。

2 應對變化條件下的駝峰設計方法

2.1 平面設計

駝峰溜放部分的平面設計是大能力駝峰平面設計的要點和難點，其基本要求是在滿足調車場規模的條件下，盡可能減小各條線路在溜放部分的差別，在平面布置上使各條線路經過的道岔和曲線均衡。駝峰線路平面按對稱道岔線束均勻布置是較為理想的布置方式。調車場軸線兩側對稱分布線束則可以減少線束間的差別。駝峰線束布置形式的平面設計節點為線束內線路數量及模塊布置形式。

駝峰線束結構形式平面布置如圖1 所示。圖1 是模塊化線束布置的基本結構圖，通過對各模塊的合理拼接組合就可以設計出滿足要求的各類型駝峰平面布置圖。

圖1 駝峰線束結構形式平面布置圖

分析圖1可以直觀地發現線束內線路數量為6 線 1 束的布置形式，可以最大程度減少線路在車輛溜放中的差別(線束內線路的平面布置長度和曲線長度)。因此，線束內線路數量以 6 線 1 束為合理的布置形式。線束內的線路數量為 6 ± 2 條。調車場較為理想的線路布置數量為 12、24、30、36、40 條。該數量與全路既有和在建的比較典型的調車場線路數量基本吻合。對于線路數量多于 40 條的調車場，線束內線路數量與其對應的布置形式的模塊化設計更有實用價值。

駝峰及調車場調速系統的設計及調速設備規模的選擇、車輛溜放模擬檢算判定等都要求平面設計重復進行。因此，在外部條件及設計條件頻繁變化的設計環境下，利用駝峰設計軟件是實現駝峰平面高效設計的必要條件。

2.2 峰高的計算與選擇

駝峰的功能是讓各類上峰車輛利用峰高勢能分別溜放到不同線路的計算點。駝峰自動化程度的提高，要求不同能力的駝峰都能實現打靶，計算點可簡單劃一為打靶區末端。難行車在難行條件下溜入難行線計算點的峰高最高，為需要峰高(H需)，設計的峰高要滿足 H需。尤其是大能力駝峰，要保證駝峰設計能力則設計峰高必須滿足 H需[2]。現有難行車的溜放條件在逐步改善，實際需要峰高比計算峰高略小，在進行縱斷面設計時，合理的凹形縱斷面設計會產生個別線路的設計峰高比 H需略高的情況。因此，在合理布置調速設備確保駝峰溜放作業安全的前提下，最終可選取比 H需略高的設計峰高。

2.3 調速系統及調速設備的設計

（1）調速系統和調速設備設置的基本要求。設計調速系統和調速設備，首先要保證各類車輛和車組(以下簡稱鉤車)在本地區各種氣候條件下溜放時前后鉤車的溜放間隔和溜放進路安全；其次要保證前后鉤車在調車場有效長范圍內安全連掛。

（2）調速系統和調速設備設計的基本方法。現有駝峰全頂式和股道全頂式調速系統的駝峰均為小能力駝峰，采用可控減速頂和普通減速頂進行調速；車場入口設計為減速區坡段，此坡段設有減速頂群，其作用同車場一部位減速器；計算表明，減速頂的布置數量與車輛載重和總重成正比。車輛總重增加，減速區頂群減速頂數量隨之增加，難行車附加阻力增大、途停概率增加，不能保證鉤車安全連掛。因此，新設計各類型駝峰均不宜選用頂群作為車場入口的調速設備，而宜采用調車場點連式(減速器＋減速頂)調速系統作為車場調速系統。

車場部分調速設備(包括尾部防溜設備)的設計計算按現行規范執行。針對 C70系列新型重車而計算的在布頂區增加的減速頂數量，按規范規定為增加 17% 的布頂數量。但簡單增加布頂數量會惡化難行車的溜行條件，降低車輛安全連掛率，而其他能夠替代減速頂的連續式調速設備研發尚不成熟。因此，在車場連掛區段，可采用制動功相對較高的內側頂，以減少布頂數量，降低難行車附加阻力[3]。對于上峰重車比例大的駝峰調車場還可考慮在第一連掛區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，鉤車間隔小，最后分路道岔溜行距離長。經溜放檢算，最后分路道岔很難保證鉤車間隔，易行車溜入車場減速器的速度會超過入口限速。在車場線束前應設間隔減速位。

峰頂至第一減速位入口的溜放區段設計加速坡和中間坡。由于該區段高差較大，鉤車溜入減速器的入口速度較高，平面設計減速器基本軌長度時可考慮增加 1～2 節的附加長度。一方面可保證調速系統判斷延時；另一方面可滿足為減速器預留提高制動力的平面設計條件。

為保證速度控制和打靶精度，可在車場一部位減速器分配較大的制動力。宜在單根 25 m 標準制動軌結構長度范圍內采用 6＋6 節設置，下部基礎結構應按 7＋7 節預留，以充分發揮車場一部位的制動能力。

2.4 縱斷面設計

2.4.1 調車場縱斷面設計的基本原理

峰頂到車場一部位的縱斷面設計應盡可能呈現凹形，以使鉤車在保持推峰初速及一部位入口定速的前提下，以較高的速度經過道岔區，有利于保持鉤車間隔并實現快速分路[4]。

2.4.2 縱斷面設計的基本方法

（1）打靶區坡段和車場一部位坡段。重型車的車場溜放基本阻力很小，打靶區坡段坡度不宜超過 0.8 ‰，坡長不宜超過 120 m，小能力駝峰此段坡長可適當縮短。車場一部位坡段長度按現行規范選取。

（2）溜放部分縱斷面設計。根據計算峰高可計算出峰頂距車場一部位的高差，檢算并判斷易行車在車場一部位的入口速度；如果不超速，則溜放部分不設減速位。在這種情況下，應設計較大的加速坡坡度，中間坡則應采用較小的坡度，道岔區坡采用平坡或滿足規范要求的小反坡。這樣可以保證鉤車在道岔區有較高的過岔速度，保證鉤車間隔和進路安全。當易行車在車場一部位入口超速或設計為凹形縱斷面仍無法保證鉤車間隔時，溜放部分需要設置減速器。同理，駝峰的縱斷面也應設計呈凹形，增大加速坡的坡度。溜放部分設 2 級間隔減速位時，現行規范對溜放部分坡段的設計給出了約束范圍，其中要求 1 級間隔減速位坡段坡度不小于 11 ‰；2 級間隔減速位坡段坡度不小于 8 ‰，這樣會導致加速坡的坡度設計較緩，車輛提速較慢，溜放狀態不理想。建議溜放部分間隔減速位坡段坡度可采用不小于難行車難行條件下總阻力能高當量坡的坡度，以改善冬季溜車不利條件下鉤車溜行狀態，保證溜放間隔并提高駝峰解體能力。

3 結束語

駝峰平面設計應以對稱道岔線束布置為基礎，合理確定線束模塊形式并輔助計算機軟件實現。駝峰峰高計算按難行車需要峰高選取，設計峰高應不小于計算需要峰高。在保證調速設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算需要峰高；新設計駝峰調車場調速系統宜選取點連式(減速器＋減速頂)調速系統。調速設備的規模按不同能力駝峰的需求合理確定，減速頂數量可分不同季節、不同線路適量增減。

[1]鐵道科學研究院運輸及經濟研究所，北京交通大學. 23 t 軸重新型貨車對駝峰運營及設計影響試驗報告 [R]. 北京：鐵道科學研究院，2005.

[2]鐵道科學研究院運輸及經濟研究所. 駝峰峰高設計的研究 [R]. 北京：鐵道科學研究院，1993.

[3]哈爾濱鐵路局減速頂調速系統研究中心，鐵道科學研究院運輸及經濟研究所.滾動軸承車輛溜放基本阻力的測試及研究 [R]. 哈爾濱：哈爾濱鐵路局減速頂調速系統研究中心，2002.

[4]李 磊.凹形反坡溜放縱斷面設計提高駝峰解體能力 [J]. 蘭州鐵道學院學報，2003，22(7)：97-101.