JSQ6型车溜放过程中驼峰适应性分析及改造方案探讨

刘立存

(中国铁路广州局集团有限公司 科技和信息化部，广东 广州 510088)

2016 年以来，中国铁路广州局集团有限公司(以下简称“广州局集团公司”)铁路货运增量行动成效凸显，铁路运输承担的小汽车运量增长，广州局集团公司管内用于装运小汽车的JSQ6 型货车办理量也随之大幅攀升，年均发送车增长率达到25%左右。由于使用JSQ6 型车运输汽车属禁止驼峰溜放车型，影响驼峰作业效率[1-2]，且广州局集团公司管内的JSQ6型车辆编组位置分散、去向较多，更加严重影响了JSQ6 型车在株洲北、江村、衡阳北3 个主要编组站的解编效率[3-4]，因此，非常有必要研究改造驼峰以提高驼峰对JSQ6 型车运输小汽车的溜放适应性。通过系统分析JSQ6型车在编组站驼峰溜放的制约因素，提出适应JSQ6 型车溜放的驼峰纵断面改造方案，以提高JSQ6 型车辆在驼峰的解体效率，进而释放枢纽运力。

1 JSQ6型车辆驼峰溜放的制约因素分析

通过分析驼峰溜放作业，发现车辆溜放过程中存在以下3 个主要风险因素。一是道岔转换过程中，当溜放车辆的前转向架后轮对出清道岔轨道电路区段，而后转向架的前轮对尚未进入该轨道电路时，道岔转换容易造成“骑马”事故[5]。二是车辆通过驼峰时，当两连挂车钩产生的最大错钩量超过车钩结构允许的最大变坡错钩量时，容易造成自动错误提钩和受力部件损坏[6]。三是车辆调动过程中，当刚性车体运行到驼峰竖曲线纵断面上时，不能随曲线弯曲，车底可能会侵入限界，造成车体和设备损坏[7]。

对照上述3 个风险因素，分析得到制约JSQ6 型车辆过峰溜放的3 个关键限制因素为：道岔绝缘区段限制、车钩最大错钩量限制和竖曲线底加宽限制。

1.1 道岔绝缘区段限制

为保证道岔在车辆溜放过程中不形成“四开”而发生事故，车辆内轴距应满足道岔配轨条件，保证车辆在通过道岔时使道岔安全转换，即内轴距不得大于道岔绝缘区段长度，道岔绝缘区段如图1所示。

图1 道岔绝缘区段Fig.1 Turnout insulation section

广州局集团公司管内3 个主要编组站峰下配置的道岔绝缘区段长度如表1所示。

表1 道岔绝缘区段长度Tab.1 Length of turnout insulation section

由表1 看出，广州局集团公司管内主要编组站峰下道岔绝缘区段长度最长为14.82 m，而JSQ6 型车辆的定距为20.8 m，内轴距20.05 m，JSQ6 型车辆内轴距大于峰下道岔绝缘区段最大长度，因而广州局集团公司管内株洲北、江村、衡阳北3 个主要编组站驼峰不具备JSQ6型车辆连续自动溜放作业条件。

1.2 车钩最大错钩量限制

1.2.1 铁路货车车钩结构允许的最大变坡错钩量

两连挂车钩的允许最大变坡错钩量主要取决于钩尾框、钩尾框的扁鞘孔和钩尾的扁鞘孔允许的游动量(空间)，以及钩门允许钩身的抬高量(空间)、两连挂车的允许最大折角。除与上述因素有关外，还取决于两连挂钩头之间的允许游动量(空间)和钩头高度，两连挂车钩在变坡点连挂状态如图2所示。

图2 两连挂车钩在变坡点连挂状态Fig.2 Coupling state of two connected couplers at the point of gradient change

根据2号钩和13号钩各部分结构尺寸，计算得到各种车钩连挂组合情况下的允许最大变坡错钩量和折角如表2所示。

表2 车钩连挂组合情况下的允许最大变坡错钩量和折角Tab.2 Maximum allowable change-of-gradient wrong-hook quantity and folded angle when the coupler is connected in combination

1.2.2 JSQ6 型车通过驼峰时两连挂车钩产生的最大变坡错钩量

通过几何分析，前车后钩的自由钩心高，与后车前钩的自由钩心高之差，即两连挂车钩通过变坡点(竖曲线)产生的变坡错钩量，两连挂车辆心盘坐标如图3所示。

图3 两连挂车辆心盘坐标Fig.3 Coordinates of the center plates of two connected cars

代入JSQ6 型车的心盘距、钩心距等参数，根据不同坡度和竖曲线半径，计算在峰顶平台L平=5 m，推送坡坡度i压=5‰，推送坡竖曲线半径R压=500 m，加速坡坡度i加=40‰，加速坡竖曲线半径R加=350 m的条件下，得到JSQ6 型车最大错钩量Δh与各因素映射关系图如图4所示。

由图4 看出，随着R加增大，其Δh随之减小；随着L平增加，其Δh随之减小，但当L平≥5 m 时，Δh趋于稳定。随着i加增加，其Δh随之增加。通过分析峰值看出，两连挂JSQ6型车过峰进行连续溜放作业时，其最大变坡错钩量出现在加速坡上，此时最大变坡错钩量均已超过最大允许错钩量。因此，对于反驼峰牵出作业，不能将JSQ6 型车两车连挂牵出。同时，需要进一步研究JSQ6 型车脱钩之前产生的最大变坡错钩量，以分析脱钩前JSQ6 型车是否存在最大错钩量超标的风险。

图4 JSQ6型车最大错钩量Δh与各因素映射关系图Fig.4 Mapping relationships between maximum wrong-hook quantity Δh and factors of JSQ6 car

1.2.3 JSQ6型车通过驼峰在脱钩前的最大变坡错钩量

根据上述分析，当L平≥5 m 时，Δh趋于稳定，且广州局集团公司管内编组站驼峰平台实际长度均大于5 m，故取L平=5 m 的极限情况进行研究，当R压=350 m 及当R压=500 m 时，JSQ6 型车Δh与i加关系如图5所示。

由图5 可知，Δh与i加正相关，但当i加≥35‰时，Δh趋于稳定。当R压=350 m时，R加应不小于500 m。当R压=350 m时，R加可以等于500 m，此时Δh在允许范围内。

图5 JSQ6型车Δh与i加关系Fig.5 Relationship between Δh and i加 of JSQ6 car

广州局集团公司管内各编组站的驼峰纵断面竖曲线半径如表3所示。

由表3 可知，各编组站驼峰纵断面压钩坡竖曲线半径均不低于500 m，加速坡竖曲线半径均为350 m，故能满足JSQ6 型车通过驼峰进行溜放作业的条件。

表3 各编组站的驼峰纵断面竖曲线半径 mTab.3 Vertical curve radius of hump profile of each marshaling station

1.3 竖曲线底加宽限制

车体在线路上运行时，始终以矩形刚体前进，当溜放车辆运行到驼峰竖曲线纵断面上时，车底运行轨迹与驼峰纵断面并不完全一致，车底与轨面间的距离减少，车底距离轨面最近点轨迹图如图6所示。

溜放车辆在纵断面上运行时，车底距轨面的最短距离为Δh，与溜放车辆在平直线纵断面上运行时，车底与轨面的高度差h的差值Δd称为底加宽，底加宽曲线示意图如图7所示。

根据JSQ6 型车过峰整个过程中前轮、后轮相互位置的12 种可能组合情况，模拟了车底距离驼峰纵断面的最小高度，结果如图6和图7所示。

图6 车底距离轨面最近点轨迹图Fig.6 Trajectory diagram of the closest point between car bottom and track surface

图7 底加宽曲线示意图Fig.7 Schematic diagram of bottom widening curve

图6 和图7 为车底距轨面距离及底加宽仿真示意图，轨面距离车底最近的位置出现在溜放坡竖曲线上角顶附近。底加宽曲线共有2 个峰值，分别出现在推送坡竖曲线和溜放坡竖曲线上。根据JSQ6车体构造、驼峰结构，对广州局集团公司管内3 个编组站驼峰的JSQ6 车辆从推送坡到溜放坡部分进行了仿真验算，JSQ6 型车通过各驼峰时曲线底加宽汇总表如表4所示。

表4 JSQ6型车通过各驼峰时曲线底加宽值汇总表mmTab.4 Values for curve bottom widening when JSQ6 cars pass through each hump

2 驼峰纵断面改造方案及适应性检验

2.1 驼峰纵断面改造方案分析

为确保JSQ6 型车具备溜放条件，提出可能有效增加车底距轨面距离的大竖曲线半径方案、大加速坡方案、三次抛物线方案、缓坡平台等4 种驼峰改造方案，各驼峰改造方案特点对比表如表5所示。

表5 各驼峰改造方案特点对比表Tab.5 Comparison of characteristics of each hump reconstruction scheme

2.2 驼峰纵断面改造结果

由于缓坡平台方案竖曲线半径设置为500～700 m时，车底距离轨面的最小距离均大于40 mm 的安全余量，能满足JSQ6 型车的溜放条件，而且第一段加速坡的长度大于辙岔的长度，能较好适配设计规范，故选择缓坡平台方案，缓坡平台方案驼峰纵断面与禁溜线出岔位置示意图如图8所示。

图8 缓坡平台方案驼峰纵断面与禁溜线出岔位置示意图Fig.8 Hump profile and fork position of the no-humping line in the gentle-slope platform scheme

2.3 驼峰溜放JSQ6型车的适应性检验

采用缓坡平台方案对驼峰进行改造后，会导致驼峰峰高、车辆脱钩点以及加速坡折算坡度等变化，故有必要进行适应性检验。主要检验既定推峰速度下连续溜放“难-中-难”单个车辆或“难行车组-单个易行车”(采用调速顶)时，通过分路道岔、制动位和警冲标时的间隔、驼峰高度和减速器制动位的能高分布是否符合实际运用要求[8]。

本次研究通过计算机模拟了驼峰改造后的JSQ6型车溜放速度曲线及时间曲线。仿真结果表明，驼峰改造后，在3 km/h，5 km/h 和7 km/h 的推峰速度下，均能够完成正常溜放，故峰顶平台出现斜坡对整个溜放过程几乎无影响。对广州局集团公司管内3 个主要编组站进行不同推峰速度和达到计算停车点后不同连挂速度的减速器制动能力检算结果表明，在夏季溜放有利条件下，减速器制动力足够且有富余。现场静、动态试验研究表明，JSQ6 车辆各部位尺寸能通过限界检查器、减速器、减速顶、停车器检验。

3 JSQ6型车现场溜放试验

3.1 JSQ6型车现场溜放试验的特定措施

在驼峰未改造情况下，在满足技术条件的车站，对JSQ6 型车通过驼峰推送或溜放进行现场试验时[9]，应采取以下特定措施进行现场试验。

（1）本钩作业开始前，驼峰调车长须在应急盘上手动单锁道岔至进路所需位置，双人确认道岔位置单锁无误后方可开始溜放；本钩溜放后需暂停后续钩车作业，待人工确认本钩车出清三部位减速器方可解锁道岔继续作业。

（2）手动单钩溜放结束后要清理残留的溜放命令方可开始后续作业。

（3）办理JSQ6 型车辆上下峰调车进路时，进路上道岔要单锁，确认车辆出清整条进路方可解锁。

（4）非应急处置情形下，JSQ6 型车辆溜放时不得人工操作减速器，仅允许三部位减速器采用人工半自动定速调整出口速度。

3.2 JSQ6型车现场溜放试验结果

自2019 年10 月以来，在广州局集团公司管内的株洲北、江村、衡阳北3 个编组站开展了JSQ6 型车的现场溜放试验验证。试验结果表明，JSQ6 车辆过峰溜放替代迂回线送车，能有效提高编组站办理车数，降低18 点保有量，提升无调比，增加调车机在驼峰作业时间，减少调车机分解钩用时，大量减少送车次数及JSQ6 倒编量，缩短JSQ6 解编用时，能有效确保枢纽畅通。

4 结束语

随着装运小汽车的JSQ6 型货车办理量日益增长，JSQ6 车辆的解编效率直接影响着编组站能力的释放，为保证JSQ6 车辆过峰解体的安全可靠，亟需综合研究、优化驼峰设备设施结构与布局。通过上述研究和现场溜放试验，进一步证明了JSQ6型车单溜能较大幅度提高驼峰作业效率，减少编组站倒钩量，并通过仿真试验，表明驼峰缓坡平台方案改造后将能较好适应JSQ6型车连续溜放作业，进一步提升解编效率。