編組站關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)易損性分析

李聚軒，王　磊，尹福文

(1.軍事交通學(xué)院 國防交通系，天津300161； 2.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161)

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● 國防交通National Defense Traffic

編組站關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)易損性分析

李聚軒1，王磊2，尹福文2

(1.軍事交通學(xué)院 國防交通系，天津300161； 2.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161)

在陸域戰(zhàn)場(chǎng)背景下，為使編組站作為關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)更好地滿足陸域戰(zhàn)場(chǎng)需求，通過對(duì)編組站不同型式及其關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)建立破壞閥值模型并對(duì)其易損性分析，從而為戰(zhàn)時(shí)部隊(duì)對(duì)編組站防護(hù)、搶修搶建提供理論支撐和基礎(chǔ)。

編組站；關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)；破壞閥值

編組站是鐵路的核心樞紐，負(fù)責(zé)過往列車到達(dá)、解體、編組出發(fā)、直通和其他列車作業(yè)，如果其被打擊破壞會(huì)導(dǎo)致鐵路輸送、轉(zhuǎn)運(yùn)的停滯，直接導(dǎo)致部隊(duì)鐵路輸送不能按計(jì)劃進(jìn)行。因此，明確編組站關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)以及可能受到破壞等級(jí)，并建立其破壞閥值模型，可對(duì)以后有針對(duì)性地重點(diǎn)防護(hù)重要程度高的關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)，繼而為提高戰(zhàn)時(shí)交通網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性提供重要理論依據(jù)。

1　編組站型式和關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)

1.1編組站型式

根據(jù)編組站所處路網(wǎng)位置、銜接枝干線的數(shù)目、運(yùn)量及車流性質(zhì)、車站作業(yè)特點(diǎn)、城市規(guī)劃要求及工程條件等不同因素，在滿足前述配置的要求前提下，隨編組站各項(xiàng)設(shè)備相互位置的不同，可構(gòu)成不同的配置圖型。

(1)單向一級(jí)三場(chǎng)橫列式編組站。其基本特征是上、下行到發(fā)場(chǎng)并列在公用調(diào)車場(chǎng)的兩側(cè)。兩道發(fā)場(chǎng)分設(shè)在調(diào)車場(chǎng)兩側(cè)，三場(chǎng)橫列，正線外包，上、下行通過車場(chǎng)設(shè)在到發(fā)場(chǎng)外側(cè)，且與尾部牽出線連通。

(2)單向二級(jí)四場(chǎng)混合式編組站。其基本特征是各銜接方向的共用到達(dá)場(chǎng)和調(diào)車場(chǎng)縱列配置，而上、下行出發(fā)場(chǎng)(通過車場(chǎng))并列設(shè)在調(diào)車場(chǎng)的兩側(cè)。

(3)單向二級(jí)三場(chǎng)混合式編組站。其基本特征是調(diào)車場(chǎng)(編發(fā)場(chǎng))內(nèi)的線路一般分為3類：第1類是供順向單組，雙向或多組列車車流集結(jié)，編組和出發(fā)的編發(fā)線；第2類是調(diào)車線，用來集結(jié)雙組列車車流和加掛車組以及反向車流；第3類是雜用線，包括地方作業(yè)車，危險(xiǎn)品車等停留線和站修線等。

(4)單向三級(jí)三場(chǎng)縱列式編組站。其基本特征是各銜接方向共用的到達(dá)場(chǎng)、調(diào)車場(chǎng)、出發(fā)場(chǎng)依次縱列配置。所有銜接方向到達(dá)的改編列車均接入一個(gè)共用的峰前到達(dá)場(chǎng)，全部解編作業(yè)集中在共用的調(diào)車場(chǎng)上辦理，發(fā)往各方向的自編始發(fā)列車也集中在一個(gè)共用的出發(fā)場(chǎng)上作業(yè)。

(5)雙向三級(jí)六場(chǎng)縱列式編組站。其基本特征是上、下行各有一套獨(dú)立的調(diào)車作業(yè)系統(tǒng)，駝峰方向相對(duì)，車場(chǎng)配置均按到達(dá)場(chǎng)、調(diào)車場(chǎng)、出發(fā)場(chǎng)順序排列。機(jī)務(wù)段設(shè)在兩套調(diào)車系統(tǒng)之間。兩套調(diào)車系統(tǒng)間設(shè)置場(chǎng)間聯(lián)絡(luò)線，車輛段設(shè)在兩調(diào)車系統(tǒng)之間靠近空車方向的調(diào)車場(chǎng)尾部。

(6)雙向混合式編組站。指兩個(gè)調(diào)車系統(tǒng)的車場(chǎng)數(shù)目和相互位置不同而組成的圖型。由于車場(chǎng)排列方案很多，所以布置圖多種多樣，其中最多的是雙向三級(jí)五場(chǎng)布置。大多數(shù)雙向三級(jí)五場(chǎng)混合式編組站是由原有單向三級(jí)四場(chǎng)編組站擴(kuò)建而形成的。

1.2編組站關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

(1)車場(chǎng)(如圖1、圖2所示)。

圖1　車場(chǎng)線路(最左側(cè)是道岔群)

圖2　車場(chǎng)端部的道岔群

(2)咽喉。車場(chǎng)或車站兩端道岔匯聚的地方，是各種作業(yè)(列車到發(fā)、機(jī)車走行、調(diào)車和車輛取送作業(yè)等)必經(jīng)之地，故可稱為車場(chǎng)或車站的咽喉區(qū)，簡(jiǎn)稱咽喉區(qū)。

(3)駝峰。駝峰是將調(diào)車場(chǎng)始端道岔區(qū)前的線路抬到一定高度，主要利用其高度使車輛自動(dòng)溜到調(diào)車線上，用來解體車列的一種調(diào)車設(shè)備。駝峰(如圖3所示)的范圍是指峰前到達(dá)場(chǎng)(不設(shè)峰前到達(dá)場(chǎng)時(shí)為牽出線)與調(diào)車場(chǎng)頭部之間的部分線段，包括推送部分、溜放部分和峰頂平臺(tái)。

圖3　駝峰示意

2　編組站破壞等級(jí)和破壞閾值分析

2.1相關(guān)概念

(1)易損性。目標(biāo)易損性是指在戰(zhàn)斗狀態(tài)下，目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)并受到攻擊而損傷的難易程度，包括戰(zhàn)術(shù)易損性和結(jié)構(gòu)易損性[1]。結(jié)構(gòu)易損性是指目標(biāo)在被探測(cè)到的條件下，在彈藥的毀傷元素(如破片、沖擊波、金屬射流等)作用下被毀傷的可能性。

(2)易損性度量指標(biāo)。目前我國最常用的測(cè)定目標(biāo)易損性度量指標(biāo)，分別是目標(biāo)毀傷概率和目標(biāo)易損面積。即目標(biāo)在威脅作用下，其毀傷概率越大，或目標(biāo)易損面積越大，表示其易損性越高，更易損。

本文主要對(duì)編組站結(jié)構(gòu)易損性進(jìn)行理論計(jì)算分析。通過在彈藥毀傷元素下，計(jì)算出編組站目標(biāo)易損面積，進(jìn)而分析編組站的易損性。

2.2編組站破壞等級(jí)劃分

編組站是車站范圍內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)設(shè)備的總稱，具有面積大、股道多、設(shè)備集中、投彈命中率較高等特點(diǎn)，一旦遭到破壞，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)車站作業(yè)癱瘓。借鑒國外的毀傷等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，將目標(biāo)毀傷劃分為未毀傷、輕度毀傷、中度毀傷、嚴(yán)重毀傷、摧毀5個(gè)等級(jí)(見表1)[2]。

表1　毀傷效果等級(jí)劃分　%

2.3破壞閥值模型

在戰(zhàn)時(shí)編組站破壞主要是彈坑造成的路基破壞。咽喉區(qū)的彈坑也是編組場(chǎng)破壞的重要形態(tài)。爆炸在地表產(chǎn)生一個(gè)彈坑，彈坑又叫視彈坑，真實(shí)的彈坑部分被回落物填充。

當(dāng)爆炸發(fā)生在高空時(shí)，不會(huì)在基礎(chǔ)上形成彈坑。爆炸發(fā)生在低空時(shí)，彈坑也很淺。只有在地面爆炸或者地下爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的彈坑?？梢哉f，彈坑深度和直徑隨著爆炸深度的增加而增加。爆炸深度增加到一定程度時(shí)，彈坑的深度和直徑開始減小。當(dāng)爆炸深度超過一定限制時(shí)(與爆炸當(dāng)量和基礎(chǔ)性質(zhì)有關(guān))，爆炸會(huì)在基礎(chǔ)內(nèi)部形成一個(gè)空腔，從地面上看不見彈坑。對(duì)于道路、編組場(chǎng)等設(shè)施，目前鉆地彈對(duì)于單點(diǎn)打擊毀傷效能最大。為更好地研究編組站關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)易損性，本文擬采用鉆地彈進(jìn)行打擊，通過鉆地彈的單點(diǎn)打擊破壞效果來分析編組站的易損性。

(1)鉆地深度。彈頭在土壤中的鉆地深度，可用下式進(jìn)行估算：

式中：h為侵徹深度，m；w為彈頭質(zhì)量，kg；v為攻擊速度，m/s；s為土壤侵徹指數(shù)(見表2)；N為彈頭形狀系數(shù)；A為彈頭橫截面面積：328為鉆地彈平均阻力值。

(2)彈坑半徑。當(dāng)彈坑半徑等于爆炸深度時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)爆炸，此時(shí)的彈坑體積最大。據(jù)此假設(shè)彈坑半徑等于爆炸深度(侵徹深度)，由此計(jì)算彈頭爆炸當(dāng)量。

(3)彈頭爆炸當(dāng)量閾值確定。根據(jù)美軍試驗(yàn)數(shù)據(jù)，解放軍理工大學(xué)陳太林[3]等人研究得

由上式得

ω=2.83kh3

式中：R為彈坑半徑，m；ω為裝藥當(dāng)量，kg；k為介質(zhì)系數(shù)。

表2　土壤的侵徹指數(shù)

3　案例分析

3.1數(shù)據(jù)計(jì)算

(1)鉆地深度。假設(shè)彈頭彈頭直徑d=400 mm，攻擊速度v=1 500 m/s，路基中等密度的中砂或粗砂壓實(shí)，s=5，N=1.0，則侵徹深度在不同彈頭質(zhì)量情況下見表3。

表3　不同彈頭質(zhì)量W的侵徹深度

(2)爆炸當(dāng)量閥值。假設(shè)基礎(chǔ)土壤為重砂質(zhì)粘土，則不同侵徹的最佳爆炸當(dāng)量見表4。

表4的計(jì)算依據(jù)是經(jīng)過大量試驗(yàn)驗(yàn)證的。1992年美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室(sandia national laforatories)對(duì)幾種武器的效應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)，其結(jié)果可以驗(yàn)證表4的正確性，其試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可以看出，當(dāng)采用當(dāng)量為800 kg以上的鉆地彈攻擊道路、編組場(chǎng)時(shí)，將會(huì)破壞出直徑12 m以上的彈坑，其深度也超過6 m。

表4　不同侵徹的最佳爆炸當(dāng)量

表5　美國航空薄片炸彈試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)　m

3.2結(jié)論分析

(1)對(duì)咽喉區(qū)進(jìn)行打擊可以造成嚴(yán)重破壞。當(dāng)采用200～500 kg的鉆地彈破壞編組站咽喉區(qū)時(shí)，會(huì)造成輕度、中度破壞；采用500～800 kg鉆地彈時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重破壞；當(dāng)采用當(dāng)量為800 kg以上的鉆地彈時(shí)，將會(huì)破壞出直徑12 m以上的彈坑，咽喉區(qū)最窄處有6 m左右，彈坑深度超過6 m，可以完全破壞咽喉區(qū)。

(2)對(duì)駝峰進(jìn)行打擊可以造成中等以上破壞。當(dāng)采用200～400 kg的鉆地彈破壞駝峰時(shí)，會(huì)造成輕度、中度破壞；采用400～600 kg鉆地彈時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重破壞；當(dāng)采用當(dāng)量為600 kg以上的鉆地彈破壞時(shí)，可以完全破壞駝峰。鉆地彈對(duì)駝峰的破壞與咽喉區(qū)破壞一樣，也可以使關(guān)鍵設(shè)備完全毀傷。但在緊急情況下可以采取人工、機(jī)車牽引等方法部分完成調(diào)車作業(yè)。在保存有一定咽喉區(qū)、車場(chǎng)線路的情況下，在搶修期內(nèi)不能完全使其喪失功能。

(3)對(duì)車場(chǎng)線路進(jìn)行打擊可以造成中等以下破壞。車場(chǎng)線路多(十條至幾十條)，其中部分線路受到破壞，本文采用的是單點(diǎn)打擊評(píng)估，不論采用多大質(zhì)量的鉆地彈對(duì)線路進(jìn)行破壞，雖然可以完成破壞一條或者幾條線路，但不影響車場(chǎng)的功能，可以通過咽喉區(qū)道岔，或者臨時(shí)設(shè)置道岔，建立新的回路。其編組功能會(huì)受到部分影響，但不會(huì)完全使其喪失功能。

4　結(jié)　語

本文在對(duì)編組站不同類型分析的基礎(chǔ)上，明確編組站關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)和其破壞等級(jí)劃分，并通過建立破壞閥值模型進(jìn)一步分析研究編組站破壞程度，為下一步編組站關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)搶修和防護(hù)做好理論支撐，為部隊(duì)?wèi)?zhàn)時(shí)保障措施和方案的制訂提供科學(xué)依據(jù)。

[1]李向東，杜忠華.目標(biāo)易損性[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，2013：1-2.

[2]舒健生．鐵路編組站目標(biāo)毀傷效果評(píng)估[J]．火力指揮與控制，2012，37(11)：94-101.

[3]陳太林，劉榮忠，胡功笠.航空炸彈對(duì)土壤侵徹和爆炸效應(yīng)的計(jì)算分析[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2003,23(2)：46-47.

(編輯：閆曉楓)

Key Traffic Node Vulnerability on Marshaling Station

LI Juxuan1, WANG Lei2, YIN Fuwen2

(1.National Defense Traffic Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to satisfy the demand of land battlefield under background of land battlefield, the paper establishes destroying value models on different forms and key traffic node of marshaling station, and analyzes its vulnerability, which can provide theoretical support and basis for defending, repairing and building marshaling stations in wartime.

marshaling station; key traffic node; destroying value

2016-05-11；

2016-06-05．

李聚軒(1961—)，男，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師．

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.10.007

U212

A

1674-2192(2016)10- 0028- 04