城市轨道交通线路挡车器选型及技术参数研究

施董燕

（上海申通地铁集团有限公司技术中心，201103，上海∥工程师）

挡车器作为轨道交通中的防护设备，主要功能是避免列车意外失控时冲出线路，防止人员伤害及车辆和其他设施损坏，确保运营安全。近年来，随着城市轨道交通的发展，运营线路逐渐增多，列车因意外失控冲出线路末端的事故时有发生，挡车器的设置及相关问题正得到更多的重视。

然而，由于使用工况的不明确性，带来了挡车器选型与实际使用工况不匹配，设计中预留挡车器安装长度过短、或者过长不经济等问题。本文探讨了挡车器使用工况以及线路预留长度的标准化取值，力求能为挡车器合理选型提供依据。

1 城市轨道交通挡车器应用现状

挡车器作为城市轨道交通线路终端防护设备已被广泛采用，本文总结了上海、广州等城市挡车器的使用情况，将挡车器归纳为8类，如表1所示。图1所示为各类挡车器图。

表1 城市轨道交通挡车器类型表

2 挡车器选型依据及主要技术参数

2.1 使用工况

挡车器选型，一方面要保证车辆运行故障后的安全，另一方面又要经济，避免浪费。综合来说，挡车器选型的依据主要有撞击荷载、撞击速度、制动减速度、线路预留安装长度、车体撞击点等。

撞击荷载：根据线路使用功能（如前折返线、后折返线、停车线）可分为重载和空载。

撞击速度：为车辆失控时撞击车挡的速度。应综合考虑紧急制动时的减速度及调车的速度控制，并参考以往发生列车失控事故时的车速等因素来确定。

图1 各类挡车器图

GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》7.2.6规定轨道尽端应设置车挡。设在正线、折返线和车辆试车线的车挡应能承受列车以15km／h速度撞击时的冲击荷载。

制动减速度：设计规范对挡车器制动减速度没有规定。根据国外经验，重载情况下挡车器的制动减速度不得大于1.5m／s2；空载情况下制动减速度为2.5～3m／s2。

线路预留安装长度：应满足挡车器安装条件。综合考虑撞击速度和制动减速度以及工程限制条件等确定，正线有条件的情况下不易过短，取15～25m。

车体撞击点：车辆与挡车器的撞击点一般为车钩。上海轨道交通车辆分A型车和小型车，其车钩高度分别为720＋80mm和824＋80mm。

2.2 挡车器设计技术参数

2.2.1 滑移式挡车器

滑移式挡车器包括滑移式液压缓冲挡车器、摩擦式车轮挡。

（1）平均制动力：

式中：

F——挡车器平均制动力，N；F的取值应满足F≤ma，其中a为最大制动减速度；

1.1——考虑滑移安全量和制动摩擦块的安装间隔的安全系数；

m——不同工况下车辆的质量，kg；

v——撞击速度，m／s；

S总——线路预留安装长度，m；

L1——挡车器设备长度，m；

1.5——XCD固定挡车器（选配）的设备安装距离，m。

（2）实际设备安装距离：通过平均制动力选择挡车器使用型号，结合使用工况，计算出滑移距离，得出实际设备安装距离。安全距离为滑移距离的10%。安装距离＝设备占用线路长度＋滑移距离＋安全距离（见图2）。

图2 挡车器安装长度示意图

（3）实际制动减速度：

2.2.2 固定式挡车器

固定式挡车器包括长行程液压式、固定式。

（2）设备安装距离：固定式挡车器安装距离＝设备占用线路长度＋0.3m（见图3）；长行程液压式挡车器安装距离＝设备占用线路长度（见图4）。

图3 固定式挡车器安装距离示意图

图4 长行程液压式挡车器安装距离示意图

3 挡车器选型存在问题与标准化建议

3.1 使用工况的标准化建议

（1）撞击速度：《城市轨道交通技术规范》规定轨道尽端应设置车挡。设在正线、折返线和车辆试车线的车挡应能承受列车以15km／h速度撞击时的冲击荷载。在实际设计中，考虑到高架线列车故障风险大，应提高安全系数，建议撞击速度取25 km／h。另外，车场线（如牵出线）作业频繁，可提高安全系数和撞击速度。综合考虑得出表2所示的撞击速度表。

表2 撞击速度建议表

（2）制动减速度：目前我国设计规范对挡车器制动减速度没有规定。推荐采用国外指标，重载情况下挡车器的制动减速度不得大于1.5m／s2；空载情况下制动减速度为2.5～3m／s2。

3.2 线路预留安装长度的标准化建议

我国城市轨道交通线路预留挡车器安装长度时还没有规范或技术标准可循，原因是使用工况的多样性，难以对线路预留安装长度进行标准化定制。预留的线路长度过长，可能会造成工程浪费；线路长度过短，对于挡车器技术参数要求高，无法控制制动减速度在额定值内。

线路最短预留安装长度与挡车器选型、运行工况（撞击荷载、撞击速度、制动减速度）有关。首先应依据撞击荷载、撞击速度确定最大撞击能量。如果撞击能量小于固定式液压缓冲挡车器、固定式挡车器、长行程液压缓冲挡车器的最大吸收动能，可选用制动能力较小的挡车器类型，线路预留长度为挡车器实际长度。如果撞击能量较大，应选用制动能力更大的挡车器类型，如滑移式挡车器、滑移液压缓冲式挡车器，线路预留最小安装长度可按下式计算。计算得出的值见表3。

最小安装距离＝设备占用线路长度＋最短滑移距离＋安全距离

式中：

Smin——最小滑移距离；

a——最大制动减速度；

Fmax——最大平均制动力；

m——不同工况下车辆的质量；

v——撞击速度。

表3 线路预留最小安装长度计算表

当撞击速度为25km／h、制动减速度为1.5m／s2时，线路预留安装距离建议取25m；当撞击速度为15km／h，制动减速度为1.5m／s2时，线路预留安装距离建议取15m。

4 结语

目前城市轨道交通挡车器选型对于使用工况指标没有统一标准，不利于设计人员设计。本文论述了城市轨道交通挡车器类型和挡车器选型依据。对于撞击速度，建议高架正线、辅助线采用25km／h，地面和地下正线、辅助线采用15km／h，试车线采用25km／h。制动减速度目前国内没有标准，可根据国外经验取值，重载不得大于1.5m／s2，空载为2.5～3m／s2。对于线路预留距离，因为计算工况的不确定性，难以定出统一的设计线路安装距离，过长造成工程浪费，过短会增大挡车器平均制动力要求，增大最大制动减速度，建议当撞击速度为25km／h、制动减速度为1.5m／s2时，线路预留安装距离取25 m；当撞击速度为15km／h、制动减速度为1.5m／s2时，线路预留安装距离取15m。

［1］ GB 50157—2003地铁设计规范［S］.

［2］ 徐正和，蒋毓成.城市轨道交通线路终端防护设备——DDCQ2型滑移式缓冲挡车器［J］.城市轨道交通研究，2003（4）：56.

［3］ 曾向荣，缪军.城市轨道交通挡车器的应用和发展［J］.都市快轨交通，2007，20（1）：55.