编组站关键交通节点易损性分析

李聚轩，王　磊，尹福文

(1.军事交通学院 国防交通系，天津300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161)



● 国防交通National Defense Traffic

编组站关键交通节点易损性分析

李聚轩1，王磊2，尹福文2

(1.军事交通学院 国防交通系，天津300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161)

在陆域战场背景下，为使编组站作为关键交通节点更好地满足陆域战场需求，通过对编组站不同型式及其关键交通节点建立破坏阀值模型并对其易损性分析，从而为战时部队对编组站防护、抢修抢建提供理论支撑和基础。

编组站；关键交通节点；破坏阀值

编组站是铁路的核心枢纽，负责过往列车到达、解体、编组出发、直通和其他列车作业，如果其被打击破坏会导致铁路输送、转运的停滞，直接导致部队铁路输送不能按计划进行。因此，明确编组站关键交通节点以及可能受到破坏等级，并建立其破坏阀值模型，可对以后有针对性地重点防护重要程度高的关键交通节点，继而为提高战时交通网络的可靠性和安全性提供重要理论依据。

1　编组站型式和关键交通节点

1.1编组站型式

根据编组站所处路网位置、衔接枝干线的数目、运量及车流性质、车站作业特点、城市规划要求及工程条件等不同因素，在满足前述配置的要求前提下，随编组站各项设备相互位置的不同，可构成不同的配置图型。

(1)单向一级三场横列式编组站。其基本特征是上、下行到发场并列在公用调车场的两侧。两道发场分设在调车场两侧，三场横列，正线外包，上、下行通过车场设在到发场外侧，且与尾部牵出线连通。

(2)单向二级四场混合式编组站。其基本特征是各衔接方向的共用到达场和调车场纵列配置，而上、下行出发场(通过车场)并列设在调车场的两侧。

(3)单向二级三场混合式编组站。其基本特征是调车场(编发场)内的线路一般分为3类：第1类是供顺向单组，双向或多组列车车流集结，编组和出发的编发线；第2类是调车线，用来集结双组列车车流和加挂车组以及反向车流；第3类是杂用线，包括地方作业车，危险品车等停留线和站修线等。

(4)单向三级三场纵列式编组站。其基本特征是各衔接方向共用的到达场、调车场、出发场依次纵列配置。所有衔接方向到达的改编列车均接入一个共用的峰前到达场，全部解编作业集中在共用的调车场上办理，发往各方向的自编始发列车也集中在一个共用的出发场上作业。

(5)双向三级六场纵列式编组站。其基本特征是上、下行各有一套独立的调车作业系统，驼峰方向相对，车场配置均按到达场、调车场、出发场顺序排列。机务段设在两套调车系统之间。两套调车系统间设置场间联络线，车辆段设在两调车系统之间靠近空车方向的调车场尾部。

(6)双向混合式编组站。指两个调车系统的车场数目和相互位置不同而组成的图型。由于车场排列方案很多，所以布置图多种多样，其中最多的是双向三级五场布置。大多数双向三级五场混合式编组站是由原有单向三级四场编组站扩建而形成的。

1.2编组站关键节点

(1)车场(如图1、图2所示)。

图1　车场线路(最左侧是道岔群)

图2　车场端部的道岔群

(2)咽喉。车场或车站两端道岔汇聚的地方，是各种作业(列车到发、机车走行、调车和车辆取送作业等)必经之地，故可称为车场或车站的咽喉区，简称咽喉区。

(3)驼峰。驼峰是将调车场始端道岔区前的线路抬到一定高度，主要利用其高度使车辆自动溜到调车线上，用来解体车列的一种调车设备。驼峰(如图3所示)的范围是指峰前到达场(不设峰前到达场时为牵出线)与调车场头部之间的部分线段，包括推送部分、溜放部分和峰顶平台。

图3　驼峰示意

2　编组站破坏等级和破坏阈值分析

2.1相关概念

(1)易损性。目标易损性是指在战斗状态下，目标被发现并受到攻击而损伤的难易程度，包括战术易损性和结构易损性[1]。结构易损性是指目标在被探测到的条件下，在弹药的毁伤元素(如破片、冲击波、金属射流等)作用下被毁伤的可能性。

(2)易损性度量指标。目前我国最常用的测定目标易损性度量指标，分别是目标毁伤概率和目标易损面积。即目标在威胁作用下，其毁伤概率越大，或目标易损面积越大，表示其易损性越高，更易损。

本文主要对编组站结构易损性进行理论计算分析。通过在弹药毁伤元素下，计算出编组站目标易损面积，进而分析编组站的易损性。

2.2编组站破坏等级划分

编组站是车站范围内各项技术设备的总称，具有面积大、股道多、设备集中、投弹命中率较高等特点，一旦遭到破坏，就会导致整个车站作业瘫痪。借鉴国外的毁伤等级划分标准，将目标毁伤划分为未毁伤、轻度毁伤、中度毁伤、严重毁伤、摧毁5个等级(见表1)[2]。

表1　毁伤效果等级划分　%

2.3破坏阀值模型

在战时编组站破坏主要是弹坑造成的路基破坏。咽喉区的弹坑也是编组场破坏的重要形态。爆炸在地表产生一个弹坑，弹坑又叫视弹坑，真实的弹坑部分被回落物填充。

当爆炸发生在高空时，不会在基础上形成弹坑。爆炸发生在低空时，弹坑也很浅。只有在地面爆炸或者地下爆炸时会产生明显的弹坑。可以说，弹坑深度和直径随着爆炸深度的增加而增加。爆炸深度增加到一定程度时，弹坑的深度和直径开始减小。当爆炸深度超过一定限制时(与爆炸当量和基础性质有关)，爆炸会在基础内部形成一个空腔，从地面上看不见弹坑。对于道路、编组场等设施，目前钻地弹对于单点打击毁伤效能最大。为更好地研究编组站关键节点易损性，本文拟采用钻地弹进行打击，通过钻地弹的单点打击破坏效果来分析编组站的易损性。

(1)钻地深度。弹头在土壤中的钻地深度，可用下式进行估算：

式中：h为侵彻深度，m；w为弹头质量，kg；v为攻击速度，m/s；s为土壤侵彻指数(见表2)；N为弹头形状系数；A为弹头横截面面积：328为钻地弹平均阻力值。

(2)弹坑半径。当弹坑半径等于爆炸深度时，为标准爆炸，此时的弹坑体积最大。据此假设弹坑半径等于爆炸深度(侵彻深度)，由此计算弹头爆炸当量。

(3)弹头爆炸当量阈值确定。根据美军试验数据，解放军理工大学陈太林[3]等人研究得

由上式得

ω=2.83kh3

式中：R为弹坑半径，m；ω为装药当量，kg；k为介质系数。

表2　土壤的侵彻指数

3　案例分析

3.1数据计算

(1)钻地深度。假设弹头弹头直径d=400 mm，攻击速度v=1 500 m/s，路基中等密度的中砂或粗砂压实，s=5，N=1.0，则侵彻深度在不同弹头质量情况下见表3。

表3　不同弹头质量W的侵彻深度

(2)爆炸当量阀值。假设基础土壤为重砂质粘土，则不同侵彻的最佳爆炸当量见表4。

表4的计算依据是经过大量试验验证的。1992年美国桑迪亚国家实验室(sandia national laforatories)对几种武器的效应进行了试验，其结果可以验证表4的正确性，其试验结果见表5。

由表5可以看出，当采用当量为800 kg以上的钻地弹攻击道路、编组场时，将会破坏出直径12 m以上的弹坑，其深度也超过6 m。

表4　不同侵彻的最佳爆炸当量

表5　美国航空薄片炸弹试验统计　m

3.2结论分析

(1)对咽喉区进行打击可以造成严重破坏。当采用200～500 kg的钻地弹破坏编组站咽喉区时，会造成轻度、中度破坏；采用500～800 kg钻地弹时，会造成严重破坏；当采用当量为800 kg以上的钻地弹时，将会破坏出直径12 m以上的弹坑，咽喉区最窄处有6 m左右，弹坑深度超过6 m，可以完全破坏咽喉区。

(2)对驼峰进行打击可以造成中等以上破坏。当采用200～400 kg的钻地弹破坏驼峰时，会造成轻度、中度破坏；采用400～600 kg钻地弹时，会造成严重破坏；当采用当量为600 kg以上的钻地弹破坏时，可以完全破坏驼峰。钻地弹对驼峰的破坏与咽喉区破坏一样，也可以使关键设备完全毁伤。但在紧急情况下可以采取人工、机车牵引等方法部分完成调车作业。在保存有一定咽喉区、车场线路的情况下，在抢修期内不能完全使其丧失功能。

(3)对车场线路进行打击可以造成中等以下破坏。车场线路多(十条至几十条)，其中部分线路受到破坏，本文采用的是单点打击评估，不论采用多大质量的钻地弹对线路进行破坏，虽然可以完成破坏一条或者几条线路，但不影响车场的功能，可以通过咽喉区道岔，或者临时设置道岔，建立新的回路。其编组功能会受到部分影响，但不会完全使其丧失功能。

4　结　语

本文在对编组站不同类型分析的基础上，明确编组站关键交通节点和其破坏等级划分，并通过建立破坏阀值模型进一步分析研究编组站破坏程度，为下一步编组站关键交通节点抢修和防护做好理论支撑，为部队战时保障措施和方案的制订提供科学依据。

[1]李向东，杜忠华.目标易损性[M].北京:北京理工大学出版社，2013：1-2.

[2]舒健生．铁路编组站目标毁伤效果评估[J]．火力指挥与控制，2012，37(11)：94-101.

[3]陈太林，刘荣忠，胡功笠.航空炸弹对土壤侵彻和爆炸效应的计算分析[J].弹箭与制导学报，2003,23(2)：46-47.

(编辑：闫晓枫)

Key Traffic Node Vulnerability on Marshaling Station

LI Juxuan1, WANG Lei2, YIN Fuwen2

(1.National Defense Traffic Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to satisfy the demand of land battlefield under background of land battlefield, the paper establishes destroying value models on different forms and key traffic node of marshaling station, and analyzes its vulnerability, which can provide theoretical support and basis for defending, repairing and building marshaling stations in wartime.

marshaling station; key traffic node; destroying value

2016-05-11；

2016-06-05．

李聚轩(1961—)，男，博士，教授，硕士研究生导师．

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.10.007

U212

A

1674-2192(2016)10- 0028- 04