减速顶在大坡度线路上应用展望

奚文媛

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

减速顶在大坡度线路上应用展望

奚文媛

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055)

分析调车系统中减速顶的特性，根据“减速顶做功是通过内部速度阀板的开闭来实现，调整速度阀板开量及更换速度阀板的支撑弹簧，可以调整减速顶的临界速度”的原理，提出在装车点前后或在轨道衡前后的大坡度线路上，安装减速顶辅助列车制动，以减少土建工程的设想。通过举例分析，得出减速顶能够在站内坡度较大、需要辅助制动的线路上使用的结论。

铁路线路；减速顶；大坡度；应用；展望

减速顶是一种应用于铁路驼峰编组场内对车辆速度进行控制的设备，20世纪60年代由英国首先发明，从1974年开始，我国相继进行了研制、生产和应用。减速顶在编组站驼峰系统中大规模应用，最大限度地减少了调车作业事故，大大减轻了劳动强度，提高了铁路运输生产效率，为编组站作业自动化做出了重要的贡献。此外，国内的减速顶在箭翎线和到发线上也有零星应用。

减速顶采用油气结合的方式制动，为一种低能高效产品。但减速顶的应用范围比较单一，主要在编组站驼峰系统中使用，在铁路其他车站少有应用。更不用说利用减速顶解决列车在大坡度装车线及到发线的制动问题。结合设计中遇到的几个工程问题，谈谈减速顶应用的设想。

1 减速顶制动原理和特性

1.1 减速顶制动原理

减速顶内部有一个速度阀板用于判定车辆通过减速顶的速度，调整速度阀板的开量及更换速度阀板的支撑弹簧，可以调整减速顶的临界速度。通过减速顶的车辆，如果高于设定的临界速度时，速度阀板关闭，减速顶起制动作用，否则只有很少的阻力功。减速顶对车辆的制动过程为车辆将其油缸压下的过程。油缸行程有限，制动时间较短，不会发生因长时间制动而导致设备制动力丧失。

1.2 减速顶制动特性

减速顶靠液压阻力转换为制动力制动，所消耗的能量转化为热能，不依靠外部能源，因而不需要连续的能源供给，适应车辆长时间低速状态下使用。

由于站内调车作业速度一般在30 km/h以下，为适应站内调车作业的需要，当车辆以0～30 km/h速度经过时，减速顶进行有效制动。

1.3 减速顶的应用

受减速顶的特性所限，减速顶只能用于车辆低速运行的线路上。所以，减速顶在编组站的调车场中使用较多。

在一段线路上连续安装减速顶，能够对经由该线路的列车提供持续阻力。基于此，设想在专用线的装车线、轨道衡线等需要低速运行的线路上安装减速顶，能够在一定程度上减小土建工程量，节省工程投资。

2 减速顶在编组站上的应用介绍(图1)

编组站调车系统中，减速顶多安装在驼峰的打靶区及连挂区。当车辆以大于4 km/h的速度进入打靶区及连挂区时，减速顶对车辆做减速功。否则，减速顶不做功。全顶布置的驼峰中，驼峰头部一般采用可控减速顶(可控顶是在减速顶内部增加一个电控阀，用计算机控制减速顶的工作状态)，通过计算机控制可控顶做功。

2.1 减速顶在打靶区的应用

打靶区线路纵断面一般设计为0.6‰～1.0‰的下坡，设有Ⅲ制动位。为了解决减速器出口速度误差和难、易行车离开Ⅲ制动位的出口速度超速问题，在Ⅲ制动位的出口至进入连挂区的线路上布置一定数量的减速顶。

2.2 减速顶在连挂区的应用

从打靶区末端至尾部停车区始端之间为连挂区。连挂区布置减速顶，能够对超过规定速度的车辆起减速作用，使车辆以允许的连挂速度继续向前溜行。

2.3 减速顶在全顶布置的驼峰中的应用

全顶布置的驼峰中，打靶区及连挂区采用常规减速顶，驼峰头部布置可控顶，从而达到为空车、重车供不同的阻力功的目的。

3 减速顶在重载大坡度装车环线上应用的设想

3.1 罕台川站简介

包西线上的罕台川北站装车线与正线立交， 2010年底建成。受地形条件限制，为减少工程，在装车线上采用了较大坡度，最大坡度达到10‰(坡长450 m)。罕台川北站平面布置见图2。

3.2 装车试验及试验分析3.2.1 装车试验

2011年3月，装车站所在的铁路局进行了装车试验。试验列车编组为DF8B5696+51辆C80。装至第28辆时，机车使用100 kPa制动力；装至第29辆时，使用200 kPa制动力；装至第35辆时，使用300 kPa制动力；装至第40辆时，使用“大闸”制动，试验中断。

图2 罕台川北站平面布置示意

3.2.2 试验分析

装车点之后使用了450 m长10‰的坡度，装车点之前使用了550 m长7‰和550 m长4.8‰的下坡，产生了较大载重下滑力，造成列车低恒速装车制动困难。如何解决这一问题，研究了装车线平纵断面改建方案及加装减速顶方案。

3.3 罕台川站改建方案3.3.1 装车线平纵断面改建方案

针对罕台川北站装车线试验中出现的问题，传统的改建方案为调整线路平纵断面等。调整线路平纵断面方案需对已建成的到发线抬道，影响已铺设的通信、信号、电力电缆及接触网工程，需要拆除铺轨3.69 km，道岔3组，土方5.36×104m3，工程投资1 972万元，施工工期3个月。调整后环线线路坡度见图3。

坡度距离75505.755001104600116050265

图3 装车前进方向线路纵断面(单位：坡度‰，距离m)

3.3.2 装车线加装减速顶方案

在布顶区域内，减速顶能够对高于临界速度的车轮提供持续、稳定的阻力，既有线上使用时，不需改造线路，可随时安装，施工方便快捷。基于此，考虑如果不改建线路平纵断面方案，设想将编组站调车场调速设备安装在装车点前后的大坡道地段，辅助列车制动，以抵消机车车辆自重及载重产生的下滑力，实现低恒速装车。

该方案共需设减速顶1912台，备用100台。每年设备养护维修费用约10万元，按25年、3%折现率计算，换算运营费为184万元，工程投资547万元，施工工期1个月。罕台川北站减速顶布置方案见图4。

坡度距离75504.855002501045001860距离1205030406070360减速顶数量514装车点60轨道衡1338

图4 装车前进方向线路纵断面

(单位：坡度‰，距离m，数量个)

显然，加装减速顶方案能维持既有线路平纵断面，施工便捷，工期短，节省工程投资1 425万元，较装车线平纵断面改建方案节省投资约70%。

3.3.3 装车线安装减速顶仿真模型速度检算

采用驼峰减速顶布置模型，对装车线进行速度仿真检算。图5为罕台川北站装车线上加装减速顶的模拟速度图。从图中可以看出，在装车点后450 m长10‰的坡段上安装减速顶后，列车速度可维持在0.2 m/s左右，满足低恒速装车要求。

图5 罕台川仿真模型速度检算

当然，在大坡度装车线上应安装速度接近于0即可做功的低速减速顶。

4 减速顶在轨道衡所在线路上应用的设想

4.1 中强装车站简介

山西中南部通道上的中强专用线地处冲沟发育的太行山区，受地形控制中强装车站出站端为长大下坡道，且在出站端的正线上安装动态轨道衡。中强装车站平面布置见图6。

图6 中强装车站平面布置示意

4.2 中强装车站牵引计算检算情况4.2.1 有关要求

为满足动态轨道衡有效计量，要求列车以5～35 km/h速度经过轨道衡。受出站端大坡度的影响，1列万t重车出发，受重力作用增速较快，即使采用机车动力制动，也不能控制列车速度不超过35 km/h。

《铁路技术管理规程》要求万t列车最低缓解速度应不低于30 km/h。低速状态下，机车对列车施加空气制动力，容易造成列车意外停车。故，即使机车施加了空气制动，也无法控制列车以轨道衡要求的速度通过。

4.2.2 中强装车站制动速度曲线图分析

1列万t列车车辆采用C70，机车采用HXD1，编组108辆车辆，列车总长1 580 m。通过模拟列车运行计算可知，第一节车经过轨道衡的速度不大于10 km/h；列车出站后正常加速，当列车中心位于轨道衡处，速度已达32 km/h，有2台本务机车和52辆重车越过轨道衡；末节车辆经过轨道衡时，速度已经达45 km/h，近半列车超速通过轨道衡。

4.3 解决列车超速通过轨道衡的方案

中强装车站与接轨站安泽站之间高差100 m，合理的线路长度在10～12 km。为解决中强装站出站端长大下坡问题，可采用延展线路长度方案，也可根据减速顶的特性，在线路上安装减速顶方案。

4.3.1 延展线路长度方案

中强装车站高程约800 m，接轨站浮山站轨面高程691 m，高差109 m，直线距离约4.5 km。采用3‰的限制坡度，线路长10.2 km。全线除北郊大桥前有500 m缓坡路基外，其余段落均按足坡设计。如果减缓出站端线路坡度，需要调高区间线路，原路基地段需要改为桥梁，工程投资需要增加约1 500万元。

4.3.2 在线路上安装减速顶方案

为保证列车以规定速度通过轨道衡，设想在车站上安装减速顶，通过减速顶做功抵消列车下滑力对速度的影响。

由于中强装车站到达空车及始发重车，均要通过轨道衡出站端的线路。如果在轨道衡外方区间线路上布设减速顶，由于到达列车速度较高，有可能损坏减速顶。且正线上布置了减速顶，加大了区间线路阻力(相当于加大区间坡度)，影响进站列车运行速度。所以，减速顶只能安装在到发线及轨道衡前后的平坡段上。

在轨道衡前(站内方向)50 m内安装150台减速顶(道岔区不布顶)， 2条重车出发线警冲标内210 m范围安装730台减速顶。这样可以保证列车出站时以15 km/h的速度进入轨道衡后开始惰行，最后一节车通过轨道衡时速度不超过30 km/h。坡度及减速顶安装见图7。

坡度距离11.5240000(到发线)7(轨道衡)2138距离150200210数量150730

图7 出站方向线路纵断面(单位：坡度‰，距离m，数量个)

该方案需减速顶共计1 610台，备用10%，工程总投资共计480万元。

由于轨道衡位于正线上，经过轨道衡的列车速度较高，安装在轨道衡前的减速顶应采用高速减速顶。

通过延展线路长度方案及安装减速顶方案的工程分析显示，安装减速顶方案能大大节约工程投资。

5 减速顶辅助制动安全性分析

(1)如果在一段线路上连续成组布设减速顶，由于单个减速顶制动力在整个系统中所占比例极小，即使单个减速顶制动能力丧失后，对整个系统影响非常小。所以，线路上连续成组安装减速顶，能够作为外力消耗列车的势能，实现一定程度上的减速，达到辅助制动的目的，从而保证装车作业安全。

(2)按减速顶构造原理，在速度阀板开量及支撑弹簧允许范围内，可调整减速顶的速度，满足列车运行需要。从理论上分析，在大坡度装车点前后、轨道衡前后的线路上安装减速顶，技术上可行。

6 结论及展望

通过上述对减速顶应用在大坡度装车环线上及安装轨道衡线路上的分析可以看出，减速顶不仅能够在编组站的驼峰系统中使用，也能在站内其他坡度较大、需要辅助制动的线路上使用，其应用前景较为广阔。本文中的方案研究为减速顶的应用提供借鉴。

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[14]李海鹰，张超.铁路站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社，2011.

The Application of Retarder on Lines of Large Gradient

XI Wen-yuan

(China Railway Engineering Consulting Group Co.， Ltd.， Beijing 100055, China)

This paper analyzes the features of Retarder in the shunting system. Retarder works by opening and closing of internal speed valve plate， adjusting the volume of valve plate and replacing supported springs of valve plate to adjust critical speed of retarder. According to above working mechanisms， this paper suggests that retarder is installed in the before and after loop-line loading point with large gradient or railway track scale to assist train braking and reduce civil engineering works. Based on example analysis， the conclusion is obtained that retarder can be applied in station lines of larger gradient or lines where auxiliary braking is required.

Railway line; Retarder; Slope of large gradient; Application; Prospect

2014-11-03

奚文媛(1963—)，女，教授级高级工程师，1987年毕业于西南交通大学，工学学士，E-mail:xiwenyuan@126.com。

1004-2954(2015)09-0045-04

U21

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.09.011