重载运输对编组站作业系统的影响与对策

夏胜利，刘雪斐，张 晨

（1.北京交通大学 交通运输学院, 北京 100044；2.北京铁路局 京蒙联合物流有限公司，北京 100005；3. 北京铁路局 石景山车务段, 北京 100165）

1 概述

自2006年以来，我国铁路重载运输围绕大秦线2万t 组合列车的大量开行，以及23t 轴重的通用货车在全路推广使用，形成两种主要模式：在重载运煤专线大秦线及其相邻衔接线路上(以下简称大秦运煤系统)开行万吨单元列车和1万 t、2万 t 组合列车；在既有主要繁忙干线上开行5000～6000t 级的整列式重载列车。

根据《中长期铁路网规划》(2008年调整)，我国铁路围绕十大煤炭基地的建设将形成大能力的煤炭外运通道；随着客运专线的相继建成，既有繁忙干线如京广、京沪、京哈、陇海线及沪昆线浙赣段等通道，将实行客货分线的运输组织模式。为此，大秦线煤炭重载运输的成熟技术及经验将在煤炭外运通道及既有繁忙干线上推广运用，我国铁路重载运输的范围将进一步扩展。在这样的情况下，货车轴重和列车编组长度还会有很大提高，重载列车在编组站进行相关作业(如接发列车、技术检查、组合分解、解编等)时将不可避免地对各个子系统及设备产生影响，并将日益突出。

铁路编组站的作业系统主要由接发列车系统和调车系统组成，拥有规模庞大的站场设备及调车作业设备。编组站的站场及相关设备的设计标准与衔接铁路线路的技术标准，以及该时期铁路通用货车的技术参数密切相关。随着铁路重载运输的进一步发展，既有编组站的站场设备将很难适应货车大轴重、列车长编组的需要。因此，根据重载运输对编组站作业系统的影响，对站场设备进行合理改造具有重要的现实意义。

2 重载运输对编组站作业及设备的影响

2.1 重载列车开行形式对编组站作业及设备的影响

铁路重载列车的开行主要有3种形式：单元式、组合式和整列式。重载列车开行形式不同，对编组站作业及设备的影响是有区别的。

（1）单元式重载列车。单元式重载列车是点到点开行，在装车站与卸车站之间循环运行，整列装卸及整列入段检修，途中不进行解编作业，仅在中间站或技术站进行有关技术检查作业。因此，单元式重载列车对编组站的作业影响较小，即使在编组站进行技术检查作业也应在到发场办理，对到发场的场型布置或到发线长度有一定的影响，对编组站的调车系统基本没有影响。

（2）组合式重载列车。组合式重载列车是多列普通列车组合开行，若在编组站进行组合分解作业，由于办理作业的地点一般为到发场，因此影响的主要是到发场内的到发线有效长设计、到发线布置形式设计、场型的布置等，对编组站的调车系统影响也较小。

（3）整列式重载列车。整列式重载列车采用普通列车的组织方法，其区别是牵引定数达到了重载列车规定的质量标准，需要用大功率单机或多机牵引。整列式重载列车的其他特点和普通列车一样，也是由不同车型和载重的车辆混合编组，其地点多为技术站，尤其是编组站，采用一般列车的作业方法，列车到达、解体、编组、出发、取车、送车、装车、卸车和机车换挂等作业均与普通列车相同，因而在既有铁路网上具有更好的通用性。由于整列式重载列车在编组站有解编作业，因此对编组站作业及设备尤其是对调车系统的影响较大。

2.2 重载运输发展途径对编组站作业及设备的影响

铁路重载运输的发展途径主要有两种：采用大吨位货车，即提高货车轴重；扩大列车编组，即增加列车编挂辆数。一般是采用两种途径相结合的方法。

（1）提高轴重对编组站作业及设备的影响。所谓轴重，是指车辆在载重状态下，每一对车轮加在钢轨上的质量。采用大吨位货车，除了增加货车的轴重外，还可以采用增加轴数的方式。由于我国铁路货车除了特种货车外，一般均为四轴货车，因而发展重载运输主要采用提高轴重的方式提高货车载重量。

通过提高货车轴重主要优点是通过技术装备更新发展重载运输，有利于提高重载运输的整体水平；对既有基础设施的改造工程量较小，如采用轴重21t 载重60t 通用货车时，开行5000t 重载列车，需要站场到发线(调车线、牵出线等)有效长为1050m；开行4000t 重载列车，需要站场到发线(调车线、牵出线等)有效长为850m。而货车轴重提高到23t后，无需对既有站场进行专门改造，在原有站场到发线有效长不变的条件下，即可实现列车牵引重量的较大提高，如原有1050m有效长的线路能接发6000t 货物列车，原有850m有效长的线路能接发5000t 货物列车。若将货车轴重提高到25t 或更高，效果更为显著。

但是，由于重载列车的机车轴重、车辆轴重、列车总重比普通货物列车增加较大，不可避免地存在许多问题。车轮对轨道的冲击和磨损加剧，基床病害增多，对线路的平顺性、稳定性破坏较大，钢轨使用寿命缩短，养护维修工作量增加。此外，提高轴重对编组站调车系统的影响也很突出，主要体现在对调车系统的作业能力、效率及作业安全等方面，从而对调车机车牵引功率、驼峰调速系统制动功率、驼峰运营效率，以及驼峰、调车线、牵出线等调车设备的设计等均会产生较大影响。

（2）扩大列车编组对编组站作业及设备的影响。扩大列车编组后，列车长度显著增加，编组站的到发线、调车线、牵出线有效长不能满足安全停车要求，如果不延长线路有效长，将造成列车越出警冲标停车。除此之外，当列车长度达到一定程度后，如整列进行溜放，调车场内同一调车线前后端车辆的溜放距离差距增大，对驼峰及调速系统设计造成很大影响。若采用长大重载列车分部解体的方式，虽然不用延长调车线及牵出线长度，但会降低车站调车系统的作业效率。由此可见，重载列车长度对调车系统的影响很大，当重载列车达到一定长度标准后，就不适宜进编组站调车场进行解体作业，最好能直接组织装车地到卸车地之间的直达运输。

3 减少重载列车对编组站作业影响的方法

当列车质量达到一定程度后，由于列车长度显著增加及货车轴重增大，对编组站的调车系统影响非常大，因而应尽量避免重载列车进入调车场进行解编作业，一方面可以减少对调车系统的影响，另一方面也可以减少对调车系统的改造。重载列车在编组站的作业应尽量简单，主要在到发场办理相关的技术作业或组合分解等部分改编作业，最好能不停车直接通过编组站。因此，考虑改变传统的以编组站为节点的车流中转组织模式十分必要。

在重载运输条件下，传统的车流组织模式对编组站的作业组织及设备要求有很大影响，而采用合理的车流组织模式，多组织装车地直达重载运输，减少和选取合适的重载列车技术作业停站，可以较好地解决重载运输对编组站调车系统带来的影响。近年来，铁路部门不断积极探索铁路货物运输组织模式，如“大客户战略”、“战略装车点策略”、“煤运通道建设”、“路企直通运输”等，不仅有助于发展装车地直达运输，而且有利于我国重载运输技术的推广运用。

4 适应重载运输发展的编组站站场改造对策

4.1 驼峰调速系统改造

4.1.1 驼峰调速系统存在的问题

无论是以提高轴重方式还是以扩大列车编组方式开行重载列车，对编组站驼峰调速系统的影响都是很大的，扩大列车编组要求驼峰调速系统的速度控制范围增大，货车轴重提高要求驼峰调速系统的制动力增加。随着我国铁路货车轴重的不断提高，重载车辆的使用数量日益增大，既有驼峰调速系统的制动能力呈现不足。我国铁路编组站多采用点连式调速系统，减速器、减速顶等调速设备数量及能力是按照总重80t 的车辆计算确定的，而2006年以来全路推广使用23t 轴重车辆的总重达到90t 以上，车辆溜放阻力减少，溜放过程中需要施加更大的制动力，因此既有调速系统的能力对于新型重载车辆来说明显不足。另外，重载车辆在驼峰溜放作业过程中对减速顶和线路的冲击与磨耗加大，使减速顶的维修量增加，减速顶的使用寿命缩短。

4.1.2 提高驼峰调速系统的制动能力

针对驼峰调速系统制动能力不足的问题，主要采取对减速器、减速顶进行改造的措施，以提高驼峰调速系统制动能力。

（1）提高减速器制动能高。对于减速器制动能高及机械强度不能满足重载车辆需要的问题，应提高减速器对重载车组抗冲击的机械强度，适当提高减速器的单位制动能高或总制动能高，使其满足对轴重23t 及以上重载车辆的控制要求。减速器的主要改进方法有：①提高制动钳组强度，制动钳组是减速器受力最大的关键部件，是其薄弱环节，通过改进结构设计，采用多种新技术，使各零部件的主要受力截面均满足大轴重载荷的强度要求；②采用合理的手段解决对车辆的制动锁闭和缓解解锁问题；③在保证减速器重载强度的条件下适当提高减速器制动能高；④采用重型制动轨，如75kg/m钢轨，以延长制动轨使用寿命，减少制动轨的更换次数；⑤采取多种措施减少易磨损零部件的损耗。

（2）提高减速顶的制动功。提高减速顶的制动功可以采用增加减速顶安装数量、提高单个减速顶的制动功及两者相结合的方法。减速顶安装数量主要取决于计算车辆总重，主要解决在股道上安装增加的减速顶问题，一是采用新型安装结构的减速顶，以降低施工难度，减少对运输生产的干扰和缩短施工周期；二是将既有减速顶的制动功标准提高。

4.2 改进驼峰设计

4.2.1 传统驼峰设计理念存在的不足

重载运输对驼峰设计的影响主要体现在大轴重货车对驼峰峰高及纵断面设计上的影响。传统的驼峰峰高及溜放部分纵断面设计是根据原有货车车型结构(即货车载重以50t、60t 为主)，考虑难行车在不利条件下溜放到难行线计算点停车(以下简称“三难”条件)确定的，对于中行车和易行车，主要通过驼峰溜放部分纵断面设计及调速系统设计来抵消车辆溜放过程中多余的动能，从而货车能以安全连挂速度溜放到调车场中与股道内已停留车辆进行安全连挂，并停在股道中的相应位置。与将中行车或易行车作为峰高设计车型相比，采用难行车计算出来的驼峰峰高是最高的，工程费用也是最高的；相应的调速设备的制动能高也是要求最高的，即需要投入更多的调速设备及要求更大的制动能力。

由于货车车型发生变化，如我国铁路货车轴重由21t 提高到23t 后，70t 载重货车开始在全路推广使用，60t 载重货车已停止生产。大轴重货车由于质量大、阻力小，必然成为原设计规范中的易行车甚至更易行车，在原有设计峰高条件下，溜放过程中具有更多的能量需要加以抵消，从而造成既有调速系统制动能力不够的问题。如果单纯从调速系统改进考虑，不能从根本上解决问题，过多铺设减速器或减速顶，一方面会受到合适铺设位置所限，且施工对运营同样会造成影响；另一方面会增大驼峰能耗，不符合当前节能环保的社会发展趋势。因此，有必要改变传统的驼峰设计理念，从驼峰峰高及纵断面设计着手以更好地解决这个问题。

4.2.2 驼峰设计理念的改进

（1）修订驼峰设计规范中的设计车型。目前，我国《铁路驼峰及调车场设计规范》计算车辆类型易行车采用总重80t 满载C60，车长13.438m，受风面积7.94m2。新型C70货车总重93.6t，车长13.976m，受风面积7.94m2。两种车辆的外部参数相差不大。根据相关计算和测试，新型货车基本阻力略小。由于新型货车是今后发展的主型货车，货车载重量将逐步提高，建议驼峰设计规范中易行车的计算类型改为采用满载C70，总重按93.6t 计算。中行车和难行车的设计标准也应相应改变。当改变驼峰设计车型后，驼峰峰高的设计高度将呈降低的趋势。随着车辆大型化，低载重的货车逐步淘汰后，根据新的驼峰车型设计标准，原有的中行车可能成为难行车、易行车可能成为中行车，如仍按目前驼峰设计的“三难”条件确定驼峰高度，新标准下的难行车溜放阻力减小，计算出的驼峰峰高相对原有峰高是降低的，但降低的幅度有赖于选取的设计车型。

（2）改进驼峰设计条件。从货车车辆发展的趋势看，随着车辆轴重、载重的增加，原有的难行车逐步被淘汰，而新型货车比原有的易行车更加易行。如果改变驼峰峰高设计思路，不采用“三难”条件，而选择采用折中条件，如中行车在不利条件下溜到难行线等，将使驼峰设计高度进一步降低，工程费用减少，调速系统设备数量及制动能高降低，而且货车车辆的进一步发展，通过调整加减速设备的布设实现新的调速要求相对较容易，改造费用也较少，并可以采用在溜放径路上布设适当的加速设备来解决难行车到难行线的动能不足问题。

如果不对既有驼峰及调速系统进行改造，为了防止重载车辆超速连挂或溜出调车线，应降低驼峰推峰速度，但将造成驼峰作业效率下降。

4.3 编组站场型设计

在重载运输条件下，重载列车的长度比普通货物列车有显著增长，在货车轴重一定的前提下，列车质量级别越高，列车长度增加的幅度越大。由于三级式的编组站布置图形本身就存在站坪长度长、占地多、选址不便的问题，此时如继续对相关车场进行延长将使此问题更加突出，且由于受到用地限制，改造起来难度较大。

为了减少重载运输对编组站作业的影响，重载列车应该不进入或减少进入编组站调车系统作业，主要在到发场办理相关的技术检查及组合分解作业。

因此，编组站场型改造主要是延长到发场及改变到发线的设计形式；调车系统的改造主要是驼峰及调速设备的改造及应用大功率调车机车，调车场、牵出线可以不改或改动很小。