JSQ6型車輛駝峰溜放的駝峰縱斷面調(diào)整方案研究與應(yīng)用

王文君， 陳宏

（中國鐵路武漢局集團有限公司，湖北武漢 430071）

0 引言

駝峰溜放是編組站技術(shù)作業(yè)過程中的重要環(huán)節(jié)，但部分車型因安全需要或本身結(jié)構(gòu)尺寸特點在編組站編組作業(yè)時被列為禁止駝峰溜放車型。近年來鐵路大量使用的JSQ6 型運輸汽車專用車輛（簡稱JSQ6 型車輛）［1-3］就屬禁止駝峰溜放車型。該型車車輛定距20.8 m，魚腹型車體設(shè)計導致車輛底部與鋼軌軌頂面距離偏低，車輛到達編組站解體作業(yè)時，必須在峰前摘出，經(jīng)迂回線送至峰下編組場，或通過調(diào)車機進行轉(zhuǎn)場作業(yè)，這種作業(yè)模式大量消耗了駝峰調(diào)車機作業(yè)時間，影響駝峰解體作業(yè)效率。為進一步提高編組站作業(yè)能力，需要研究適應(yīng)JSQ6 型車輛溜放過峰要求的駝峰縱斷面結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的改造調(diào)整方案。

1 主要研究方法

（1）收集相關(guān)技術(shù)資料。包括JSQ6型車輛的結(jié)構(gòu)、尺寸、通過能力技術(shù)指標，駝峰的峰高、峰頂平臺凈平長、坡度及豎曲線設(shè)置，編組場溜放的車輛組合、減速器進出口速度要求等。

（2）研究適應(yīng)JSQ6 型車輛溜放的駝峰縱斷面基本要求。根據(jù)JSQ6 型車輛結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)、駝峰的設(shè)計原則以及溜放作業(yè)要求，對JSQ6 型車輛駝峰溜放作業(yè)進行理論計算分析，仿真計算不同坡度組合時車輛底部與鋼軌軌頂面的最低距離變化規(guī)律，從而研究擬定該型車輛過峰時車輛底部與鋼軌軌頂面的安全距離。

（3）研究駝峰調(diào)整主要原則。按照初步擬定的駝峰溜放的駝峰縱斷面基本要求，結(jié)合駝峰設(shè)計的關(guān)鍵控制參數(shù)和優(yōu)化方法，研究出駝峰調(diào)整主要原則，確定主要調(diào)整方式和調(diào)整卡控參數(shù)。

（4）選擇典型的編組場駝峰進行現(xiàn)場試驗驗證。測量試驗駝峰的縱斷面現(xiàn)狀，通過仿真模擬計算，編制武漢北編組站的駝峰縱斷面調(diào)整方案，并進行適應(yīng)性整治，組織溜放試驗，驗證測量車底距軌頂面高度，并根據(jù)實測的數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化JSQ6 型車輛溜放過峰的駝峰縱斷面調(diào)整原則。

（5）形成駝峰縱斷面調(diào)整主要技術(shù)方案，并作為鐵路局集團公司制定的《JSQ6型車輛通過駝峰及駝峰溜放技術(shù)條件》《JSQ6型車輛溜放作業(yè)辦法》相關(guān)部分發(fā)布。

2 駝峰縱斷面調(diào)整方案研究

2.1 主要設(shè)備技術(shù)指標

（1） JSQ6 型車 輛。通 過 查 閱TJ/CL 201—2014《SQ6 型凹底雙層運輸汽車專用車暫行技術(shù)條件》等標準［4］及現(xiàn)場測量情況看，可將JSQ6 型車輛簡化為20.8 m車輛定距進行簡化計算。

（2）編組場駝峰。根據(jù)TB 10062—2018《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》、TB/T 2306—2006《自動化駝峰技術(shù)條件》等標準［5-7］可知，現(xiàn)行駝峰主要控制指標有峰高、峰頂凈平長、各坡段坡度范圍、相鄰坡段坡度差、道岔前方直線段長度等，駝峰縱斷面可簡化研究（見圖1）。

線路縱斷面可看成一段段不同坡率坡段連接起來形成的連續(xù)縱斷面，當相鄰坡段坡率差大于3‰時，設(shè)置豎曲線過渡，駝峰的主要設(shè)計控制參數(shù)中，壓鉤坡：i壓≥10‰；加速坡：35‰≤i加≤55‰；峰頂凈平長：7.5 m≤l凈≤10.0 m。

圖1 駝峰縱斷面示意圖

2.2 滿足溜放的必要條件

通過分析JSQ6型車輛的結(jié)構(gòu)尺寸和動態(tài)運行情況，采用仿真計算方式對駝峰峰頂平臺至加速坡間最不利點進行理論計算，研究認為JSQ6 型車輛通過駝峰時，在任意一個車輛定距范圍內(nèi)（至少20 m）理論計算的車體下部最低點距軌頂面凈高度暫按：

（1）40 mm及以上，允許JSQ6型車輛通過駝峰；

（2）60 mm及以上，允許JSQ6型車輛駝峰溜放；

（3）計算范圍內(nèi)如有護軌，理論計算車體下部最低點距軌頂面凈高度時，還應(yīng)附加護軌距線路軌頂面高度設(shè)計值，在日常維護中，護軌距線路軌頂面高度值不得高于設(shè)計值5 mm。

2.3 調(diào)整的主要原則

當前的編組場駝峰采用連續(xù)坡段式縱斷面，在峰頂平臺變坡點和加速坡底變坡點線路坡度變化劇烈，實際線路表現(xiàn)為曲率變化劇烈的凸形，JSQ6 型車輛通過時，車輛底部與軌頂面距離經(jīng)仿真計算結(jié)果為負值，即JSQ6型車輛會發(fā)生騎峰危險，因此不滿足JSQ6型車輛溜放通過要求。

可見優(yōu)化變坡點處線路曲率變化劇烈的凸形是解決問題的關(guān)鍵，將部分駝峰縱斷面改為圓滑曲線縱斷面，可使原變坡點處曲率變緩，最終使駝峰縱斷面具備JSQ6型車輛通過能力，基本原理見圖2。

根據(jù)這個調(diào)整思路，結(jié)合駝峰縱斷面優(yōu)化方法［8-10］，并按影響范圍最小考慮形成如下駝峰調(diào)整主要原則：

（1）將加速坡縱斷面調(diào)整成微凸的圓滑曲線。改變縱斷面線型，使原變坡點處曲率變化劇烈的凸形平緩化是解決JSQ6型車輛駝峰溜放的核心手段。

圖2 駝峰縱斷面線形調(diào)整示意圖

（2）調(diào)整宜在加速坡范圍內(nèi)進行?？刂瓶v斷面調(diào)整影響范圍，盡可能使調(diào)整不影響峰頂平臺和峰下道岔。

（3）峰高保持不變。使調(diào)整不顯著影響駝峰溜放速度。

（4）滿足峰頂平臺凈平長要求。峰頂平臺凈平長影響脫鉤效果，因此必須嚴格遵守峰頂平臺凈平長7.5～10.0 m的要求。

（5）最大坡度宜不大于55‰。

（6）坡度曲線應(yīng)圓滑，相鄰2 m的坡度差不得大于6‰。只有調(diào)整后的斷面圓滑，才能確保駝峰溜放平順，實際運用中按照相鄰2 m 的坡度差不大于6‰控制。

（7）調(diào)整范圍不得侵入道岔。實際運用中考慮豎曲線半徑的取值，按照道岔前方5 m 范圍內(nèi)不調(diào)整控制。

（8）調(diào)整方式為抬道，且抬道量宜小于110 mm?？紤]工務(wù)的養(yǎng)護施工能力，不宜落道，線路抬道量不宜大于110 mm。

2.4 線形優(yōu)化方法

按照駝峰調(diào)整原則研究出2 種縱斷面線形優(yōu)化方法，第1 種是模擬工務(wù)抬道作業(yè)調(diào)整法，第2 種是豎曲線優(yōu)化法。

模擬工務(wù)抬道作業(yè)調(diào)整法的思路是：成段縱斷面調(diào)整，當計算模型的后支撐在某位置計算區(qū)段出現(xiàn)最小距離值在設(shè)定目標以下時，通過調(diào)高前支撐位處的線路高程直至剛好達到設(shè)定目標。通過不斷變換車輛位置，將所有點位都調(diào)整到目標值。并將各點位高程記錄下來，此時記錄值即為要到達上述目標值的最小高程值。將上述數(shù)據(jù)導出后，經(jīng)人工進一步對線路的平滑度進行調(diào)整就可以達到優(yōu)化目的。

豎曲線優(yōu)化法的思路是：當縱斷面只有個別區(qū)段不符合要求時，選最不利點為中心，按滿足設(shè)定目標的豎曲線調(diào)整計算模型的前后支撐點高程，調(diào)整后重復(fù)計算，再次找出不符合要求的區(qū)段，選取最不利點用豎曲線優(yōu)化，直至整段曲線滿足要求。將上述數(shù)據(jù)導出后，經(jīng)人工進一步對線路的平滑度進行調(diào)整就可以達到優(yōu)化目的。

3 典型編組場駝峰現(xiàn)場試驗驗證

選擇武漢北編組站上行場駝峰開展駝峰縱斷面改造和溜放試驗進行現(xiàn)場驗證。

測量試驗駝峰的縱斷面現(xiàn)狀，通過仿真模擬計算，編制武漢北編組站的駝峰縱斷面調(diào)整方案、并進行適應(yīng)性整治，組織溜放試驗，驗證測量車底距軌頂面高度，并根據(jù)實測的數(shù)據(jù)反饋優(yōu)化JSQ6 型車輛溜放過峰的駝峰調(diào)整原則。

3.1 武漢北編組站上行場駝峰溜放試驗縱斷面改造方案

（1）武漢北編組站上行場駝峰東溜放線。駝峰縱斷面調(diào)整前，對上行場駝峰東溜放線進行JSQ6 型車輛通過仿真，得到車底距鋼軌軌頂面-14.9 mm，不滿足JSQ6 型車輛通過要求。經(jīng)計算采用抬道的方式將縱斷面調(diào)整成圓滑曲線（見圖3），最大抬道量55 mm。上行場駝峰東溜放線縱斷面調(diào)整后經(jīng)仿真計算車底距鋼軌軌頂面最小距離60.4 mm，滿足JSQ6型車輛溜放過峰標準。

圖3 武漢北編組站上行場駝峰東溜放線優(yōu)化前后線形圖

（2）武漢北編組站上行場駝峰西溜放線。駝峰縱斷面調(diào)整前，對上行場駝峰西溜放線進行JSQ6型車輛通過仿真，得到車底距鋼軌軌頂面5.5 mm，不滿足JSQ6型車輛通過要求。經(jīng)計算采用抬道的方式將縱斷面調(diào)整成圓滑曲線（見圖4），最大抬道量108 mm。上行場駝峰西溜放線縱斷面調(diào)整后經(jīng)仿真計算車底距鋼軌軌頂面最小距離62.1 mm，滿足JSQ6型車輛溜放過峰標準。

圖4 武漢北編組站上行場駝峰西溜放線優(yōu)化前后線形圖

3.2 武漢北編組站上行場駝峰溜放驗證試驗情況

按照擬定的調(diào)整方案完成縱斷面調(diào)整后進行了溜放驗證試驗，溜放試驗包括單個空車、重車頂送過峰，單個空車、重車溜放，大組空車、重車溜放，空重混編車組溜放等工況。每個工況進行靜態(tài)、動態(tài)測量，靜態(tài)測量平直道上車體底部與鋼軌軌頂面距離和輪輞厚度，動態(tài)測量駝峰及峰下變坡點位置的車體底部與鋼軌軌頂面的距離、編組場位置測量連掛速度等。

溜放試驗車輛50輛，在平直線路上時，空車車輛底部與軌頂面的平均距離為205 mm，車輛底部與軌頂面最小距離為174 mm。重車車輛底部與軌頂面的平均距離為189 mm，車輛底部與軌頂面最小距離為165 mm。

溜放試驗時實測武漢北編組站上行場駝峰東溜放線車輛經(jīng)過加速坡的變坡點時，車輛底部與軌頂面距離最小，實測最小值62 mm（仿真數(shù)值60.4 mm）。武漢北編組站上行場駝峰西溜放線也是車輛經(jīng)過加速坡的變坡點時，車輛底部與軌頂面距離最小，實測最小值61 mm（仿真數(shù)值62.1 mm）。均滿足JSQ6 型車輛溜放必要的車輛底部與軌頂面距離≥60 mm條件。

3.3 武漢北編組站上行場駝峰溜放試驗結(jié)論

試驗結(jié)果表明，JSQ6 型車輛在優(yōu)化調(diào)整后的駝峰縱斷面條件下，能安全通過駝峰，且實測的車輛底部距鋼軌軌頂面最小距離與仿真計算的理論數(shù)值基本一致。

4 調(diào)整研究及試驗成果

根據(jù)研究、試驗和試運行情況，建議JSQ6 型車輛溜放過峰的駝峰調(diào)整主要技術(shù)方案如下：將加速坡縱斷面調(diào)整成微凸的圓滑曲線，調(diào)整宜在加速坡范圍內(nèi)進行，峰高保持不變，嚴守峰頂平臺凈平長7.5～10.0 m要求，最大坡度宜不大于55‰，調(diào)整范圍內(nèi)相鄰2 m的坡度差不大于6‰，道岔前方5 m 范圍內(nèi)不調(diào)整，調(diào)整抬道量宜不大于110 mm。

需要注意的是，調(diào)整后駝峰加速坡縱斷面將不再是傳統(tǒng)意義上的坡段，而是一個坡率漸變的圓滑曲線，原有的縱斷面控制體系、檢測養(yǎng)護手段將不再完全適用，建議按逐點樁控的方式保證縱斷面符合要求，駝峰縱斷面優(yōu)化范圍內(nèi)高程允許偏差值暫按8 mm控制。調(diào)整后駝峰縱斷面高程變化觀測建議通過在峰頂平臺、加速坡側(cè)布置的線路縱斷面控制網(wǎng)進行，控制網(wǎng)由溜放線高程基準點和測控樁構(gòu)成，測控樁間距1～2 m，每周對照測控樁采用L 型道尺檢測縱斷面高程1 次。

5 結(jié)束語

（1）鐵路編組場駝峰可通過將加速坡調(diào)整為微凸圓滑曲線的改造后，滿足JSQ6 型車輛通過駝峰的縱斷面需求。

（2）編組場駝峰的調(diào)整應(yīng)遵循最小影響范圍原則，宜在加速坡范圍內(nèi)進行，不動峰高，不突破峰頂平臺凈平長7.5～10.0 m，最大坡率宜不大于55‰，且調(diào)整抬道量宜不大于110 mm。

（3）該種編組場駝峰調(diào)整方式是一種全新嘗試，很多內(nèi)容值得進一步深入研究，包括但不限于：研究加速坡圓滑曲線的擬合方式，形成指導性意見；研究調(diào)整區(qū)段線路高程容許偏差控制值指標，研究是采用絕對高程偏差值控制還是采用豎曲線正矢變化率控制更合適，研究JSQ6 型車輛通過駝峰敏感點及其容許偏差控制值；研究掌握調(diào)整后縱斷面變化規(guī)律，探索合適的檢查養(yǎng)護周期，為后期縱斷面保養(yǎng)提供參考。