衡陽(yáng)北站駝峰峰高及縱斷面改造方案研究

秦 超

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 線站處，湖北 武漢 430063）

1 衡陽(yáng)北站概況及存在問(wèn)題

1.1 歷史沿革

衡陽(yáng)北編組站于 1978 年經(jīng)鐵道部批準(zhǔn)采用單向縱列式三級(jí)三場(chǎng)，設(shè)置機(jī)械化駝峰 (預(yù)留半自動(dòng)條件，設(shè)兩級(jí)間隔，用鐵鞋制動(dòng))。1988 年根據(jù)廣州鐵路局要求，經(jīng)鐵道部批準(zhǔn)，衡陽(yáng)北站駝峰建造成半自動(dòng)化駝峰，在調(diào)車場(chǎng)內(nèi)增加三部位制動(dòng)，后面布置減速頂作為目的調(diào)速。2003年8月衡陽(yáng)北站完成了駝峰的自動(dòng)化改造，改造后規(guī)模維持單向縱列式三級(jí)三場(chǎng)布置不變。

1.2 主要技術(shù)設(shè)備概況及作業(yè)能力

衡陽(yáng)北站地處京廣、湘桂線交匯處，主要擔(dān)負(fù)貨物列車的解編作業(yè)，車站現(xiàn)有規(guī)模為到達(dá)場(chǎng) 10 股道、調(diào)車場(chǎng) 22 股道、出發(fā)場(chǎng) 13 股道。車站設(shè)有雙推單溜自動(dòng)化駝峰1座，駝峰設(shè)兩級(jí)間隔制動(dòng)，調(diào)車場(chǎng)內(nèi)采用減速器進(jìn)行目的調(diào)速和減速頂輔助調(diào)速的“減速器＋減速頂”點(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)。

目前，衡陽(yáng)北站主要擔(dān)當(dāng)京廣線部分直達(dá)、直通、區(qū)段、摘掛列車，以及湘桂線直通、區(qū)段、摘掛列車的解編作業(yè)。根據(jù) 2007 年廣州鐵路局編組計(jì)劃，衡陽(yáng)北站與江村、韶關(guān)、柳州南、桂林北站互開(kāi)行直通列車；與武昌南、鷹潭站互開(kāi)行技術(shù)直達(dá)列車；與耒陽(yáng)、馬田墟、許家洞、湘潭東站互開(kāi)行直達(dá)列車；與株洲北、郴州、永州東站互開(kāi)行區(qū)段、摘掛列車。

衡陽(yáng)北站 2007 年日均辦理輛數(shù)為 7 187 車，其中有調(diào)作業(yè)輛數(shù)為 5 904 車、無(wú)調(diào)作業(yè)輛數(shù)為 1 283車，無(wú)調(diào)比為17.9%；日均解體列車 67.82 列 (2 814車)。目前，衡陽(yáng)北站車站查定的駝峰解體能力為69.5列 (2 885.5車)，能力利用率達(dá) 97.6%。

1.3 駝峰溜放系統(tǒng)存在問(wèn)題分析

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，衡陽(yáng)北站駝峰縱斷面由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)和維護(hù)不到位，已經(jīng)嚴(yán)重變形，部分區(qū)段坡度甚至呈凹槽形狀，存在溜放事故隱患。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，衡陽(yáng)北站駝峰實(shí)測(cè)峰高為 3.58 m，較原設(shè)計(jì)峰高 3.43 m 高出 0.15 m，加之調(diào)速設(shè)備老化、制動(dòng)力下降，駝峰溜放車輛走行超速、超速連掛現(xiàn)象較多，車輛撞鉤事件時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重危及車站駝峰溜放安全，加大了車輛檢修的工作量。另外，實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)峰頂凈平臺(tái)長(zhǎng)度僅為 7.4 m，較原設(shè)計(jì)凈平臺(tái)長(zhǎng)度 9.59 m 縮短了 2.19 m，加速坡分鉤點(diǎn)下滑、駝峰壓鉤坡和溜放部分縱斷面嚴(yán)重變形，致使作業(yè)人員在峰頂提鉤后車輛不易脫鉤，釣魚(yú)和追鉤現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，調(diào)車機(jī)車需經(jīng)常下峰回牽車輛重新上峰溜放，嚴(yán)重影響作業(yè)效率。

2 駝峰峰高及縱斷面改造方案研究

駝峰峰高及縱斷面設(shè)置合理與否直接影響駝峰作業(yè)效率和作業(yè)安全。為了使駝峰取得較好的運(yùn)營(yíng)效果，必須有一個(gè)相對(duì)合理的峰高和縱斷面[1]。針對(duì)衡陽(yáng)北站駝峰存在的問(wèn)題，提出維持峰高改造駝峰縱斷面和調(diào)整峰高改造駝峰縱斷面2個(gè)方案。

2.1 維持峰高改造駝峰縱斷面方案(維持峰高方案)

目前，衡陽(yáng)北站駝峰實(shí)測(cè)峰高為 3.58 m，峰頂平臺(tái)長(zhǎng)度為 17 m (其中凈平臺(tái)長(zhǎng)度約 7.4 m)。維持峰高方案是既有駝峰峰高不變，對(duì)下滑的分鉤點(diǎn)進(jìn)行恢復(fù)，將峰頂平臺(tái)向壓鉤坡方向延伸，調(diào)整至 18.5 m(其中凈平臺(tái)長(zhǎng)度恢復(fù)為 9.59 m)；加速坡坡度由原來(lái)的 38.7‰ 回調(diào)至 40‰，坡長(zhǎng)相應(yīng)調(diào)整為 32 m。壓鉤坡及加速坡后面的坡度在既有坡度的基礎(chǔ)上作相應(yīng)調(diào)整。維持峰高方案縱斷面改造情況如圖1所示。

2.2 調(diào)整峰高改造駝峰縱斷面方案(調(diào)整峰高方案)

圖1 維持峰高方案縱斷面改造示意圖

調(diào)整峰高方案是在既有縱斷面的基礎(chǔ)上對(duì)既有峰高進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)查衡陽(yáng)北站原設(shè)計(jì)峰高為 3.43 m，本次改造計(jì)算峰高為 3.36 m (考慮冬季逆風(fēng)條件峰高增加 10%)?？紤]到既有駝峰運(yùn)營(yíng)多年，路基已比較穩(wěn)固，為減少對(duì)既有路基的影響，本次調(diào)整峰高方案將駝峰峰高由既有 3.58 m 調(diào)整為 3.45 m。駝峰峰頂平臺(tái)降低 0.13 m，平臺(tái)沿駝峰溜放方向延伸，長(zhǎng)度調(diào)整為18.5 m (其中凈平臺(tái)長(zhǎng)度調(diào)整為 9.28 m)；為盡量不破壞既有加速坡的路基，滿足駝峰溜放分鉤要求，將加速坡與中間坡變坡點(diǎn)沿溜放反方向回調(diào) 2 m，將加速坡坡度調(diào)整為 40‰、坡長(zhǎng)調(diào)整為 30 m。壓鉤坡及加速坡根據(jù)峰頂平臺(tái)高度作相應(yīng)調(diào)整。調(diào)整峰高方案縱斷面改造情況如圖2所示。

2.3 溜放速度和制動(dòng)能力分析

2.3.1 溜放速度分析

（1）維持峰高方案。衡陽(yáng)北站駝峰峰高維持3.58 m。根據(jù)衡陽(yáng)北站駝峰設(shè)計(jì)條件分析，在溜車不利條件下，以1.4 m/s的推峰速度解體車列，調(diào)速系統(tǒng)不制動(dòng)時(shí)，易行車溜放至二部位入口時(shí)速度超過(guò)6.6 m/s，中行車溜放至二部位入口時(shí)速度超過(guò) 6.5 m/s，難行車自由溜放至難行線打靶區(qū)未端速度為 1.88 m/s；在溜車有利條件下，以 1.94 m/s 的推峰速度解體車列時(shí)，易行車在二部位走行速度超過(guò) 7.0 m/s。速度分析表明，雖然溜放間隔檢查滿足要求，但 3.58 m 峰高偏高，各種溜放車輛普遍存在超速現(xiàn)象，易行車的走行速度甚至超過(guò)減速器的構(gòu)造速度。車列超速及超速后減速器對(duì)溜放車輛需要鉤鉤進(jìn)行制動(dòng)，會(huì)對(duì)溜放線路及調(diào)速設(shè)備產(chǎn)生不利影響，加速線路和設(shè)備的老化，不利于駝峰運(yùn)營(yíng)。維持峰高方案溜放速度及能高檢查如圖3所示。

（2）調(diào)整峰高方案。衡陽(yáng)北站駝峰峰高調(diào)整為3.45 m。根據(jù)衡陽(yáng)北站駝峰設(shè)計(jì)條件分析，在溜車不利條件下，以 1.4 m/s 的推峰速度解體車列，調(diào)速系統(tǒng)不制動(dòng)時(shí)，易行車溜放至二部位入口時(shí)速度不超過(guò) 6.5 m/s，中行車溜放至二部位入口時(shí)速度不超過(guò)6.3 m/s，難行車自由溜放至難行線打靶區(qū)未端速度為 1.68 m/s；在溜車有利條件下，以 1.94 m/s 的推峰速度解體車列時(shí)，易行車在二部位走行速度不超過(guò)6.9 m/s。速度分析表明，溜放間隔檢查滿足要求，各種溜放車輛未出現(xiàn)明顯超速現(xiàn)象，3.45 m 峰高相對(duì)合理。調(diào)整峰高方案溜放速度及能高檢查如圖4所示。

2.3.2 制動(dòng)能力分析

（1）維持峰高方案。在溜車有利條件下，以 1.94 m/s (7 km/h) 的推峰速度解體車列時(shí)，易行車通過(guò)各分路道岔的速度，不大于計(jì)算保護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度所需的速度；自由溜放進(jìn)入間隔制動(dòng)位的速度為 6.5 m/s，易行線車場(chǎng)制動(dòng)位全制動(dòng)允許溜入最大速度為 5.9 m/s，均未超過(guò)其最大允許速度 7 m/s。經(jīng)計(jì)算在溜車有利條件下，使易行車溜過(guò)警沖標(biāo)的速度降為 1.4 m/s，第一間隔制動(dòng)位 (4＋4) 節(jié)全部制動(dòng) (全制動(dòng)能高1.68 m)，第二間隔制動(dòng)位 (5＋5) 節(jié)需提供 1.01 m 能高，第二間隔制動(dòng)位實(shí)有能高 2.1 m (每臺(tái)1.05 m)，能高富余 40.9%；對(duì)易行車僅需用第一間隔制動(dòng)位全制動(dòng)，第二間隔制動(dòng)位全部停用，即可使進(jìn)入車場(chǎng)制動(dòng)位的速度降為 4.6 m/s；繼而通過(guò)車場(chǎng)制動(dòng)位對(duì)其部分制動(dòng)，使其溜出速度降至 1.4 m/s。此時(shí)，易行車在車場(chǎng)制動(dòng)位消耗能高為 1.05 m。車場(chǎng)制動(dòng)位設(shè)計(jì)(6＋6) 節(jié)減速器，實(shí)際有效能高為 1.73 m。維持峰高方案車輛溜放速度稍高，雖然制動(dòng)能高能夠滿足制動(dòng)能力分析要求，但減速器對(duì)溜放車輛需要鉤鉤進(jìn)行制動(dòng)，設(shè)備磨耗大、使用壽命短，不利于車輛超速等突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)處置。

（2）調(diào)整峰高方案。在溜車有利條件下，以 1.94 m/s(7 km/h) 的推峰速度解體車列時(shí)，易行車通過(guò)各分路道岔的速度，不大于計(jì)算保護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度所需的速度；自由溜放進(jìn)入間隔制動(dòng)位的速度為 6.3 m/s，易行線車場(chǎng)制動(dòng)位全制動(dòng)允許溜入最大速度為 5.9 m/s，均未超過(guò)其最大允許速度 7 m/s。經(jīng)計(jì)算在溜車有利條件下，使易行車溜過(guò)警沖標(biāo)的速度降為1.4 m/s，第一間隔制動(dòng)位 (4＋4) 節(jié)全部制動(dòng) (全制動(dòng)能高 1.68 m)，第二間隔制動(dòng)位 (5＋5) 節(jié)需提供 0.89 m 能高，第二間隔制動(dòng)位實(shí)有能高 2.1 m (每臺(tái)1.05 m)，能高富余 47.7%；對(duì)易行車僅需用第一間隔制動(dòng)位全制動(dòng)，第二間隔制動(dòng)位全部停用，即可使進(jìn)入車場(chǎng)制動(dòng)位的速度降為 4.3 m/s；繼而通過(guò)車場(chǎng)制動(dòng)位對(duì)其部分制動(dòng)，使其溜出速度降至 1.4 m/s。此時(shí)，易行車在車場(chǎng)制動(dòng)位消耗能高為 0.92 m。車場(chǎng)制動(dòng)位設(shè)計(jì)(6＋6) 節(jié)減速器，實(shí)有能高為 1.73 m。調(diào)整峰高方案的車輛溜放速度合理，制動(dòng)能高富余量較大，能夠更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件、避免超速現(xiàn)象的發(fā)生，最大限度的延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

2.4 駝峰效率比較

維持峰高方案比調(diào)整峰高方案的峰高高 0.13 m，經(jīng)過(guò)檢算維持峰高方案的難、中、易車型在溜放部分的走行時(shí)間較調(diào)整峰高方案最多僅 3 s，對(duì)于駝峰溜放效率影響非常小。進(jìn)一步溜放模擬后分析發(fā)現(xiàn)，并不是峰高越高駝峰效率越高。如果駝峰峰高超出合理范圍，峰高越高越容易發(fā)生溜放車輛超速，致使調(diào)車機(jī)車推峰速度受到限制，不僅不能提高效率反而降低推峰效率；相反，合理降低駝峰峰高，可有效提高因超速等原因而限制的駝峰推峰速度，節(jié)省推送時(shí)間，最大限度地提高駝峰效率。經(jīng)計(jì)算，按調(diào)整峰高方案改造后的駝峰日均解體能力可提高到 75 列 (3 210車)，較原解體能力提高 11%，駝峰效率明顯提高。

2.5 工程量投資比較

調(diào)整峰高方案和維持峰高方案的峰高僅差 0.13 m，各縱斷面均是在既有縱斷面基礎(chǔ)上的調(diào)整，涉及落峰范圍僅為峰頂附近 70 m，而且調(diào)峰工程峰高都在原設(shè)計(jì) 3.43 m 峰高之上，不會(huì)破壞既有路基，主要涉及道砟抬落道工程，因此兩方案工程量差別很小。

2.6 推薦方案

綜上所述，維持峰高方案和調(diào)整峰高方案在制動(dòng)能力檢查、間隔檢算等方面都能滿足要求，兩方案均有一定的可實(shí)施性。但從溜放速度分析看，維持峰高方案不可避免地存在溜放車輛超速、減速器鉤鉤制動(dòng)、推峰速度較低、駝峰效率受限等弊端；相反，調(diào)整峰高方案在控制溜放速度、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高駝峰效率等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。因此，在駝峰改造工程量差別很小的情況下，推薦調(diào)整峰高方案。

[1] 杜旭生，李庚辰. 從石家莊站下行駝峰大修探討我國(guó)高大駝峰綜合改造方案[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，1998(5)：16-18.