工务设备满足JSQ6车辆过峰的整治实践及思考

钟进军 中国铁路上海局集团有限公司工务部

近年来，JSQ6车辆到达编组站需要解体的数量逐渐增加，“禁止溜放”严重影响了效率。集团公司2017年底组织了《JSQ车辆驼峰溜放技术应用研究》，笔者参与了JSQ6车辆溜放的工务相关方案的制定，检算了所有驼峰JSQ6车辆通过时的底部距离，编制了部分驼峰线路设备纵断面的调整方案并现场指导整治，提出了溜放JSQ6车辆驼峰线路设备的日常检查方法、周期和标准，确保了车辆能正常通过驼峰溜放。

1 初步试验概况

集团公司下达《JSQ车辆驼峰溜放技术应用研究》后，工务相关试验与研究内容有：车辆通过对称道岔、小半径曲线时的动力性能试验，车辆底部与钢轨轨顶面距离在平直线路上和过峰变坡点时的静、动态试验。

车辆通过对称道岔、小半径曲线动力性能的试验，选取了南翔、乔司、芜湖东、徐州北等编组站的最不利道岔和曲线，个别道岔和曲线曾频繁出现货物车辆溜放脱线。按《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB5599-85）、《轨道车轮动力学性能试验及验收-运行安全性-轨道疲劳-乘坐舒适性》（UIC-518）等规范，脱轨系数、轮重减载率以及轮轴横向力等安全性指标试验结果均处于安全要求的范围内。

车辆底部与钢轨顶面距离，静态采用钢尺、手持式激光测距仪人工测量；动态采用高分辨的激光测距仪实时测量。结果如下：

（1）各驼峰因纵断面参数不同，JSQ6车辆在平直线路上静态距离相同的情况下，动态距离不同；

（2）车辆经过驼峰变坡点坡差最大位置时车辆底部与轨顶面的最小距离，按车轮检修限度为-3 mm，部分将骑峰；

（3）车辆经过驼峰变坡点坡差最大位置时车辆底部与轨顶面的距离，与车辆在平直线路上时底部与轨顶面距离直接相关，与车辆是空车、还是重车基本无关。

参照《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）基本建筑限界距钢轨顶面的距离25 mm，附加可能的线路高低与动态变动量约15 mm，车辆底部与轨顶面距离40 mm可作为车辆溜放时经过驼峰时的安全控制标准。按此标准，乔司、南京东、金华东和宁波北站车辆通过驼峰时底部均高于轨面40 mm；南翔下行、南翔上行、芜湖东、徐州北下行、徐州北上行、阜阳北、合肥东、蚌埠东站车辆通过驼峰时底部有部分车辆低于轨面40 mm，需要整治优化驼峰纵断面。

2 驼峰纵断面整治的理论依据

JSQ6车辆定距20.8 m，车辆底部与钢轨顶面设计间距190 mm，轮辋厚度原形为50 mm、运用极限23 mm，车辆在平直线路上时车体底部与钢轨顶面之间的最小距离为190-(50-23)=163 mm，比一般车辆小得多。驼峰纵断面复杂，平台两端通过凸形竖曲线连接，车辆过峰时底部距离会变小，变化值与坡度代数差和竖曲线半径有关。一般情况下，推送坡的坡度为10～20‰，净平台长度7.5 m～10 m、加速坡的坡度为35～55‰，一般采用圆曲线形的半径为350 m竖曲线。

（1）如果车辆都在圆曲线形竖曲线上，可用公式h=163-f=163-20.82/(8×Rv)计算车辆底部与轨顶面距离，可以看出竖曲线半径越大，车辆底部与轨顶面距离就越大，要满足JSQ6车辆底部与轨顶面距离40 mm以上，竖曲线的半径要在450 m以上。

（2）如果车辆跨越平台、与加速坡的竖曲线和加速坡，当后轮落在实际平台与加速坡竖曲线的起点、前轮落在加速坡上时，车辆底部与钢轨面距离最小，如图1所示。

相关参数可用如下公式计算：

竖曲线切线：

式中：Rv为竖曲线半径，x竖曲线上点N距离始点或终点距离，Hp计算点N坡度线标高。

AJ切线是实际平台延伸线，Hp在计算点均为同一标高，车辆底部在任意点处高程的下降可按前轮下降高度（h前=yB+i×（20.8-C）） 的三角形比例（x/20.8）近似计算，车辆底部任意点的竖曲线纵距为y，则车辆底部任意点与轨面的距离可用如下公式来计算。

可以看出，同一代数差的竖曲线，竖曲线半径越大，竖曲线就越长，纵距就越小，车辆通过时底部与轨顶面距离就越大。

（3）采用了较小半径的竖曲线或竖曲线养护不好，净平台很短甚至没有的驼峰，车辆过峰时，车辆定距范围内如果跨越了推送坡、净平台和加速坡，计算更为复杂，底部距离限界就更小，加速坡坡度大时极易骑峰。

以上分析可以得出结论，驼峰竖曲线代数差越小，相同代数差半径越大、竖曲线全长越长，JSQ6车辆过峰时车辆底部与轨顶面的距离就越大。平台与加速坡连接的竖曲线部位，是整个驼峰JSQ6车辆过峰时底部与轨顶面的距离最小点，可以采用增大竖曲线半径、延长平台长度，来优化整治驼峰纵断面，满足JSQ6车辆安全溜放条件。

图1 车辆跨越竖曲线图

3 驼峰纵断面整治的实践

按前述理论分析，课题组编制了仿真程序来计算JSQ6车辆过峰时底部与轨顶面的最小距离，软件基于matlab环境，主要功能和流程如下：

（1）拟合线路纵断面：将线路高程用Interpolant线性差值逼近，拟合线路纵断面的曲线方程；

（2）车辆位置状态计算：模拟车体每前进1个步长，计算一次当前位置状态；

（3）最小垂直距离计算：以车体前轮运行到某里程，在后轮至前轮的长度内，每隔一定距离计算车体底部至轨顶面的垂直距离，将最小值作为车体运行至该位置时的最小距离。

（4）统计最不利状态：按照上述最小距离计算方法，车体每前进1个步长，会产生1个最小距离，统计其中的最小值作为最不利的状态，并返回该位置及此时车辆位置。

纵断面优化方案应综合考虑增大竖曲线半径、延长平台长度和起道工作量的关系，以现状优化为原则，多次优化仿真计算后选取最佳方案。需要注意的几个方面：

（1）曲线超高。驼峰线路以及禁溜线曲线，速度低、顺坡困难，宜按5 mm设置。

（2）道岔水平。宜起平防止JSQ6车辆底宽范围内，道岔曲股与车辆底部距离不足，尤其是道岔直股钢轨垂磨大、岔后曲上轨钢轨地段。

（3）最不利位置。车辆底部与钢轨顶面距离最不利位置，宜避开道岔辙叉区，因辙叉区护轮轨高于基本轨轨面，基本轨钢轨垂磨大后俞加不利。

（4）起道范围。起道范围以峰顶向加速坡称重装置前5 m为宜，需要在称重装置附近起道的需要电务配合；驼峰平台短、甚至日常溜放有“咬钩”现象的，可对推送坡适当起道延长平台长度。

驼峰纵断面优化方案确定后，可将起道量标识在钢轨上，确定起道机位置，提前预卸道砟，通过多台起道机一次起道捣固或峰顶向下逐撬起道捣固两种方法整治。多台起道机一次起道捣固的方法用多台起道机，每个点按起道量起道后全面捣固，有利于纵断面的一次调整到位，不用考虑前后影响，但需要的设备人员较多；峰顶向下逐撬起道捣固的方法用两台起道机即可，从峰顶开始向加速坡逐翘起道捣固，使用的设备人员较少，但前后撬相互影响。无论那种方法，均要两股钢轨同时起道，用轨距水平尺、水准仪、目视平顺三种手段，严格控制起道，宁低勿高，宜多次调整。

整治中合肥东驼峰采用了多台起道机一次起道捣固的方法，其它驼峰采用了峰顶向下逐撬起道捣固的方法。整治后集团公司管内需要溜放JSQ6车辆的驼峰，底部距离均满足高于轨面40 mm的基本条件，一般在60 mm，最大的达到89 mm，顺利实现了JSQ6车辆的驼峰溜放；纵断面调整优化后，部分驼峰原来存在的“咬钩”现象也得到了消除。

4 驼峰纵断面的日常保持

驼峰纵断面整治满足JSQ6车辆溜放条件后，工务单位应加强检查与养护。JSQ6过峰的推送坡、平台、加速坡区段的线路纵断面，检查工区每月应检查一次，纵断面养护后做好回检，可用20.8 m的弦线，两端用高度123 mm的垫板固定在钢轨顶面，在理论平台两端各21m范围内按每米间隔步长，弦线不碰钢轨顶面即满足平直段底部限界大于163 mm的JSQ6车辆过峰时底部限界不小于40 mm的要求。每半年按每米间隔采用水准仪测量高程，从加速坡下的交叉渡线基本轨接头开始，向加速坡、平台、推送坡连续测量100 m线路，软件模拟计算JSQ6车辆过峰时底部与轨顶面的最小距离。

5 启示与建议

（1）驼峰平纵断面优化。调研、整治过程中发现，驼峰线路平纵断面困难条件多，很多突破了现有设计规范和修理规则，给工务养护带来了极大的困难和安全风险。驼峰区域小半径的短小曲线多，夹直线短，坡度大、坡长短，竖曲线半径小并伸入道岔、超高顺坡段，调车平台设计与工务养护的矛盾等不同程度的存在。建议统一现有的设计规范和修理规则，在今后的驼峰设计和优化中，不用、少用困难条件，禁止突破设计规范和技术规章，便于工务部门对驼峰线路平纵断面的养护。

（2）竖曲线的养护。长期以来，工务部门对竖曲线的养护缺乏管理，现场竖曲线的半径和范围无标识，造成了实际竖曲线半径、范围和驼峰坡度等技术参数与设计不一致。竖曲线的养护急需加强管理，一是要现场标识竖曲线半径、范围和失度，二是建立相应的检查方法和标准，对于普速铁路可采用一弦法测量，每5 m测量失度，对于重要竖曲线（如驼峰区段）每2 m测量失度，每半年水准测量绝对高程一次；管理标准可按设计竖曲线半径减小不超过20%的原则控制失度和高程。

（3）凹底车辆的设计。JSQ6空载车辆底部与钢轨轨顶面设计间距为190 mm，误差在±30 mm，考虑到目前的驼峰现状，建议车辆制造应进一步提高车辆底部与钢轨顶面的设计间距，并纳入精确控制，以正公差为宜，满足凹底车辆驼峰溜放的实际需要。