驼峰及调车场设计方法的研究

李 磊

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处，陕西 西安 710043）

重载运输是我国铁路货运系统提高运输能力的发展方向，编组站是铁路货运网络的关键节点，驼峰及调车场的解编能力直接影响编组站的能力。新型重载车辆的广泛使用和不断提高的运营条件，都要求驼峰及调车场的设计能适应这些新条件的要求。通过结合现行设计规范和设计理论，提出新设计条件下驼峰及调车场的设计方法，可以为驼峰及调车场的设计提供借鉴。

1 现行驼峰设计条件的变化及影响

1.1 基础条件

在驼峰平纵断面的设计中，以下基础条件的变化将直接影响设计结果。

（1）溜放车辆类型的变化。随着新型重载车辆的广泛使用，C70已经逐步成为重载运输的主力车型。现行设计规范确定的易行车(总重 80 t 的 C62)已不能作为典型易行车型。C70和 C62两种车型外部参数相差不大。由于 C70溜放单位基本阻力略小，因此在驼峰设计中，计算易行车的相关基本参数应以 C70为参考车型进行调整，建议将驼峰设计规范中易行车的计算车型改为满载 C70、总重 93.6 t 计算[1]。难行车、中行车参数可维持现有规范的定义。

（2）溜放车型计算参数和基本构造变化将引起车辆溜放阻力变小。溜放单个车辆或车组的总重增加将对调速设备和调速系统的能力适应性提出新的要求。

（3）换长为 1.6 的长轴距车辆上峰溜放也影响驼峰设计参数的选择。

1.2 运营条件

重载列车运营系统对枢纽能力尤其是枢纽内编组站的能力要求越来越高，使一批大型编组站投入建设，调车线数量超过 40 条的大能力驼峰应运而生。其中，新建新丰镇站上行系统和武汉北站比较有代表性，其单系统调车场线路规模都达到 48 条，有效长满足牵引质量 5 000 t 的要求，对应的驼峰设计也达到最大规模。驼峰自动化和编组站综合自动化程度的不断提高，都将增加驼峰及调车场的平纵断面及调速系统的设计难度。

2 应对变化条件下的驼峰设计方法

2.1 平面设计

驼峰溜放部分的平面设计是大能力驼峰平面设计的要点和难点，其基本要求是在满足调车场规模的条件下，尽可能减小各条线路在溜放部分的差别，在平面布置上使各条线路经过的道岔和曲线均衡。驼峰线路平面按对称道岔线束均匀布置是较为理想的布置方式。调车场轴线两侧对称分布线束则可以减少线束间的差别。驼峰线束布置形式的平面设计节点为线束内线路数量及模块布置形式。

驼峰线束结构形式平面布置如图1 所示。图1 是模块化线束布置的基本结构图，通过对各模块的合理拼接组合就可以设计出满足要求的各类型驼峰平面布置图。

图1 驼峰线束结构形式平面布置图

分析图1可以直观地发现线束内线路数量为6 线 1 束的布置形式，可以最大程度减少线路在车辆溜放中的差别(线束内线路的平面布置长度和曲线长度)。因此，线束内线路数量以 6 线 1 束为合理的布置形式。线束内的线路数量为 6 ± 2 条。调车场较为理想的线路布置数量为 12、24、30、36、40 条。该数量与全路既有和在建的比较典型的调车场线路数量基本吻合。对于线路数量多于 40 条的调车场，线束内线路数量与其对应的布置形式的模块化设计更有实用价值。

驼峰及调车场调速系统的设计及调速设备规模的选择、车辆溜放模拟检算判定等都要求平面设计重复进行。因此，在外部条件及设计条件频繁变化的设计环境下，利用驼峰设计软件是实现驼峰平面高效设计的必要条件。

2.2 峰高的计算与选择

驼峰的功能是让各类上峰车辆利用峰高势能分别溜放到不同线路的计算点。驼峰自动化程度的提高，要求不同能力的驼峰都能实现打靶，计算点可简单划一为打靶区末端。难行车在难行条件下溜入难行线计算点的峰高最高，为需要峰高(H需)，设计的峰高要满足 H需。尤其是大能力驼峰，要保证驼峰设计能力则设计峰高必须满足 H需[2]。现有难行车的溜放条件在逐步改善，实际需要峰高比计算峰高略小，在进行纵断面设计时，合理的凹形纵断面设计会产生个别线路的设计峰高比 H需略高的情况。因此，在合理布置调速设备确保驼峰溜放作业安全的前提下，最终可选取比 H需略高的设计峰高。

2.3 调速系统及调速设备的设计

（1）调速系统和调速设备设置的基本要求。设计调速系统和调速设备，首先要保证各类车辆和车组(以下简称钩车)在本地区各种气候条件下溜放时前后钩车的溜放间隔和溜放进路安全；其次要保证前后钩车在调车场有效长范围内安全连挂。

（2）调速系统和调速设备设计的基本方法。现有驼峰全顶式和股道全顶式调速系统的驼峰均为小能力驼峰，采用可控减速顶和普通减速顶进行调速；车场入口设计为减速区坡段，此坡段设有减速顶群，其作用同车场一部位减速器；计算表明，减速顶的布置数量与车辆载重和总重成正比。车辆总重增加，减速区顶群减速顶数量随之增加，难行车附加阻力增大、途停概率增加，不能保证钩车安全连挂。因此，新设计各类型驼峰均不宜选用顶群作为车场入口的调速设备，而宜采用调车场点连式(减速器＋减速顶)调速系统作为车场调速系统。

车场部分调速设备(包括尾部防溜设备)的设计计算按现行规范执行。针对 C70系列新型重车而计算的在布顶区增加的减速顶数量，按规范规定为增加 17% 的布顶数量。但简单增加布顶数量会恶化难行车的溜行条件，降低车辆安全连挂率，而其他能够替代减速顶的连续式调速设备研发尚不成熟。因此，在车场连挂区段，可采用制动功相对较高的内侧顶，以减少布顶数量，降低难行车附加阻力[3]。对于上峰重车比例大的驼峰调车场还可考虑在第一连挂区坡段布置大功率减速顶。

大能力驼峰峰高较高，推峰初速度也较高，钩车间隔小，最后分路道岔溜行距离长。经溜放检算，最后分路道岔很难保证钩车间隔，易行车溜入车场减速器的速度会超过入口限速。在车场线束前应设间隔减速位。

峰顶至第一减速位入口的溜放区段设计加速坡和中间坡。由于该区段高差较大，钩车溜入减速器的入口速度较高，平面设计减速器基本轨长度时可考虑增加 1～2 节的附加长度。一方面可保证调速系统判断延时；另一方面可满足为减速器预留提高制动力的平面设计条件。

为保证速度控制和打靶精度，可在车场一部位减速器分配较大的制动力。宜在单根 25 m 标准制动轨结构长度范围内采用 6＋6 节设置，下部基础结构应按 7＋7 节预留，以充分发挥车场一部位的制动能力。

2.4 纵断面设计

2.4.1 调车场纵断面设计的基本原理

峰顶到车场一部位的纵断面设计应尽可能呈现凹形，以使钩车在保持推峰初速及一部位入口定速的前提下，以较高的速度经过道岔区，有利于保持钩车间隔并实现快速分路[4]。

2.4.2 纵断面设计的基本方法

（1）打靶区坡段和车场一部位坡段。重型车的车场溜放基本阻力很小，打靶区坡段坡度不宜超过 0.8 ‰，坡长不宜超过 120 m，小能力驼峰此段坡长可适当缩短。车场一部位坡段长度按现行规范选取。

（2）溜放部分纵断面设计。根据计算峰高可计算出峰顶距车场一部位的高差，检算并判断易行车在车场一部位的入口速度；如果不超速，则溜放部分不设减速位。在这种情况下，应设计较大的加速坡坡度，中间坡则应采用较小的坡度，道岔区坡采用平坡或满足规范要求的小反坡。这样可以保证钩车在道岔区有较高的过岔速度，保证钩车间隔和进路安全。当易行车在车场一部位入口超速或设计为凹形纵断面仍无法保证钩车间隔时，溜放部分需要设置减速器。同理，驼峰的纵断面也应设计呈凹形，增大加速坡的坡度。溜放部分设 2 级间隔减速位时，现行规范对溜放部分坡段的设计给出了约束范围，其中要求 1 级间隔减速位坡段坡度不小于 11 ‰；2 级间隔减速位坡段坡度不小于 8 ‰，这样会导致加速坡的坡度设计较缓，车辆提速较慢，溜放状态不理想。建议溜放部分间隔减速位坡段坡度可采用不小于难行车难行条件下总阻力能高当量坡的坡度，以改善冬季溜车不利条件下钩车溜行状态，保证溜放间隔并提高驼峰解体能力。

3 结束语

驼峰平面设计应以对称道岔线束布置为基础，合理确定线束模块形式并辅助计算机软件实现。驼峰峰高计算按难行车需要峰高选取，设计峰高应不小于计算需要峰高。在保证调速设备正常使用并可确保溜放安全的前提下，最终采用的峰高可略大于计算需要峰高；新设计驼峰调车场调速系统宜选取点连式(减速器＋减速顶)调速系统。调速设备的规模按不同能力驼峰的需求合理确定，减速顶数量可分不同季节、不同线路适量增减。

[1]铁道科学研究院运输及经济研究所，北京交通大学. 23 t 轴重新型货车对驼峰运营及设计影响试验报告 [R]. 北京：铁道科学研究院，2005.

[2]铁道科学研究院运输及经济研究所. 驼峰峰高设计的研究 [R]. 北京：铁道科学研究院，1993.

[3]哈尔滨铁路局减速顶调速系统研究中心，铁道科学研究院运输及经济研究所.滚动轴承车辆溜放基本阻力的测试及研究 [R]. 哈尔滨：哈尔滨铁路局减速顶调速系统研究中心，2002.

[4]李 磊.凹形反坡溜放纵断面设计提高驼峰解体能力 [J]. 兰州铁道学院学报，2003，22(7)：97-101.