铁路编组站开展JSQ型车辆 驼峰溜放可行性研究

近年来，随着我国汽车产业快速发展，铁路商品汽车运输量也呈现较快的增长态势。铁路运输商品汽车专用车辆主要有JSQ5和JSQ6 2种车型，其中JSQ6型车占比约92.3%左右。JSQ型车由于车体自身构造的特殊性，都属于禁止通过驼峰的车辆，在编组站需利用禁溜线、迂回线进行解编作业，解体作业每钩约需15～18 min，编组作业大部分需多次平面调车，作业效率较低。大量零散、去向分散的JSQ型车辆作业严重影响了编组站解编作业效率，因此开展JSQ型车辆驼峰溜放可行性分析研究具有重要的现实意义。结合JSQ型车辆构造及驼峰、线路、道岔等设备条件，对编组站开展驼峰溜放JSQ型车辆可能会出现的风险进行分析，研究溜放的可行性，为铁路编组站开展JSQ型车辆驼峰溜放试验提供借鉴。

1 JSQ型车辆驼峰溜放风险分析

1.1 JSQ型车辆主要技术参数

JSQ5和JSQ6型车辆主要技术参数如表1所示[1-2]。由表1可知，JSQ5和JSQ6型车辆自重、载重、长度等指标较为接近，车辆定距相同；不同点为JSQ5型车为21 t轴重、采用13A型车钩、车体为平底结构，JSQ6型车为23 t轴重、采用17型车钩、车体为凹底结构。由于编组站溜放系统主要针对常规车型设计，JSQ5和JSQ6型车辆在纵断面溜放、平面溜放、驼峰控制及调速、车辆装载加固方面存在一定的风险，属于《铁路技术管理规程》(普速铁路部分)第296条规定的禁止通过驼峰车辆[3]。

表1 JSQ5和JSQ6型车辆主要技术参数Tab.1 Main technical parameters of JSQ5 and JSQ6 wagons

1.2 驼峰及调车场纵断面与车底的剐蹭风险

为了便于车辆摘钩和溜放，驼峰一般包含多个变坡点，车辆在经过驼峰变坡点时，车辆底部距走行轨顶面的净空，是2种JSQ型车能否进行驼峰溜放的关键。平底结构的JSQ5型车底距钢轨顶面距离较高，不易发生剐蹭情况；但由于JSQ6车型是凹底结构，JSQ6型车底距钢轨顶面距离较低(在空车情况下车底下部最低点距轨面高度为190 mm)，在经过变坡点时可能会出现车底与轨面剐蹭的风险[4-5]。其次，由于驼峰普遍安装减速器，减速器的制动轨轨面相对线路钢轨轨面高，也可能会出现对JSQ6型车底剐碰情况。

1.3 驼峰及调车场平面造成车辆脱轨风险

目前大部分编组站建站年代久远，部分调车场股道的溜放条件比较恶劣，存在曲线半径较小、前后构成S型反向曲线、道岔与曲线夹直线距离较小等情况。由于JSQ型车辆定距较长，通过上述线路时，自身弯曲程度较大，可能同时跨过不同轨道电路区段，存在车辆脱轨的风险。同时，JSQ5采用13型车钩，车钩最大偏转角小，连挂溜放时对溜放进路上线路曲线半径也有特殊要求[6-7]。最后，由于JSQ型系列车定距较长，当车辆通过减速器在制动状态时，可能存在前轮已进入道岔区段，后轮被减速器夹起而引起的车辆跳动，也存在脱轨的风险。

1.4 驼峰控制系统错误操控风险

我国驼峰控制系统针对小换长车型设计，对超长的车辆不能自动办理溜放进路。JSQ5，JSQ6型车辆换长均为2.4，车辆定距为20 800 mm，车辆2，3轴距18 970 mm。目前编组站驼峰溜放区段大多采用6号或6.5号单式对称道岔，6号对称道岔全长17 457 mm，小于JSQ型车辆的2，3轴距长，易出现JSQ型车辆跨过分路道岔或轨道电路前后绝缘节的情况，可能会导致轨道电路判断异常，误排进路而发生溜放车辆脱轨的风险。

1.5 商品汽车装载加固方案与驼峰溜放实际不匹配风险

JSQ型车辆既有装载加固方案满足调车作业不超过5 km/h的安全连挂和不通过减速器制动的要求，由于驼峰溜放作业速度具有离散性，存在货物损伤的风险，既有装载加固方案是否满足驼峰溜放JSQ型车辆的要求，需要开展相关试验验证。

2 JSQ型车辆驼峰溜放可行性分析

2.1 驼峰纵断面溜放可行性分析

从理论分析来看，JSQ6型车在不同坡度驼峰溜放时，其在推送坡与平台连接段的变坡点、加速坡与平台连接段的变坡点分别存在车底剐蹭的风险。根据《铁路驼峰及调车场设计规范》，推送坡靠近峰顶应设计一段压钩坡，其坡度一般不应小于10‰，不宜大于20‰，困难条件下不应大于30‰，峰顶邻接压钩坡的竖曲线半径不应小于350 m[8]。若不考虑车辆走行颠簸、车辆自身形变等影响车底距轨面高度的因素，以在平直线路上车底距轨顶面190 mm的JSQ6型车进行计算，分别计算JSQ6型车在不同坡度驼峰溜放时，在推送坡与平台连接段的变坡点A的车底与轨顶面距离dA，以及加速坡与平台连接段的变坡点B的车底与轨顶面距离dB。A点与B点位置示意图如图1所示。

图1 A点与B点位置示意图Fig.1 Schematic diagram of the locations of point A and point B

以B点为例，平台与加速坡连接段的变坡点B的车底与轨顶面距离dB计算公式为

式中：d内为计算JSQ6型车内轴车底平面与轨面高差，mm；d外为计算JSQ6型车外轴车底平面与轨面高差，mm；l内为JSQ6型车内轴距连线在轨面下高差，mm；l外为JSQ6型车外轴距连线在轨面下高差，mm。l内与l外示意图如图2所示。

图 2 l内 与 l外 示意图Fig.2 Schematic diagram of l内 and l外

根据公式 ⑴ 计算JSQ6型车在经过坡度变化范围为 15‰ ～ 30‰、连接竖曲线半径为350 m的推送坡时，汇总车底距轨面的平均高差，得到JSQ6型车推送坡变坡点理论过峰情况如表2所示。经计算，推送坡坡度为15‰时，车底距轨面的平均高差0.121 9 m，推送坡坡度为30‰时，车底距轨面的平均高差0.073 4 m。

表2 JSQ6型车推送坡变坡点理论过峰情况Tab.2 Theoretical peak crossing for push-slope change point of JSQ6 wagons

根据《铁路驼峰及调车场设计规范》，加速坡坡度一般不应大于55‰，困难条件下不应小于35‰，峰顶邻接加速坡的竖曲线半径应为350 m。计算JSQ6型车在经过坡度范围为40‰ ～ 60‰的加速坡、连接竖曲线半径为350 m时，汇总车底距轨面的平均高差，得到JSQ6型车加速坡变坡点理论过峰情况如表3所示。经计算，加速坡坡度为40‰时，车底距轨面的平均高差0.052 0 m，加速坡坡度为60‰时，车底距轨面的平均高差0.034 7 m。

表3 JSQ6型车加速坡变坡点理论过峰情况Tab.3 Theoretical peak crossing for accelerated-slope change point of JSQ6 wagons

由以上JSQ6型车通过推送坡、加速坡变坡点的理论计算可以看出，在一般情况下，加速坡坡度大于推送坡坡度，故JSQ6型车能否顺利过驼峰主要取决于能否通过加速坡。加速坡坡度越大，与峰顶平台连接越陡，JSQ6车底净空就越小，在理论分析中，60‰的加速坡可以满足通过JSQ6型车。但由于车体变形、线路坡度变形存在剐蹭的可能，建议开展现场试验测试。

2.2 驼峰及调车场平面溜放可行性分析

JSQ5型车采用13A型车钩，车钩最大偏转角为6.7°，连挂后2车钩水平面内最大允许相对转角为6°；JSQ6型车采用17型车钩，最大偏转角13°。通过仿真计算和曲线模拟的方法对驼峰及调车场平面溜放可行性进行评估，仿真流程示意图如图3所示。

图3 仿真流程示意图Fig.3 Simulation flow

根据JSQ5，JSQ6型车车体尺寸，得出以下结论。

（1）JSQ6型车采用17型车钩，车辆自身几何尺寸可满足按限速通过145 m曲线，连挂通过时可满足：①按限速条件通过曲线半径为170 m的无夹直线的S型反向曲线；②按限速条件通过夹直线长度10 m、曲线半径为145 m的S型反向曲线，如夹直线长度为7 m，则能按限速条件通过曲线半径155 m的S型反向曲线。

（2）JSQ5型车采用13A型车钩，车辆自身几何尺寸可满足按限速通过145 m曲线，连挂通过时可满足：①按限速条件通过有10 m夹直线的曲线半径260 m的S型反向曲线；②按限速条件通过有16 m夹直线的曲线半径180 m的S型反向曲线；③按限速条件通过曲线半径300 m的无夹直线S型反向曲线；④按限速条件通过曲线半径145 m的同向曲线；⑤按限速条件通过曲线半径180 m的圆曲线与相切直线。

2.3 驼峰控制系统及调速设备可行性分析

2.3.1 驼峰控制系统适应性

由于JSQ型车辆2，3轴距大于驼峰部分轨道电路长度，驼峰控制系统无法实现对JSQ型车辆溜放控制，存在作业安全风险。为确保长轴距车辆经驼峰溜放安全，在对换长较大的车辆进行驼峰溜放作业前，应根据调车作业计划，将溜放进路上的所有道岔加锁处理，采用单钩溜放方式进行溜放作业。目前，全路自动化驼峰控制系统主要有TW-2和TBZK-II系统，均具备单钩溜放时自动锁闭进路道岔的功能；针对未升级改造的驼峰自动化控制系统，可采用人工锁闭道岔的方式进行单钩溜放，采取锁闭进路道岔的方式，可保证溜放进路安全。

2.3.2 调速设备适应性

JSQ型车辆车轮直径为840 mm，轮辋宽度为135 (0，+5) mm，车辆自重范围为37 ～ 38 t，车辆底部净空距离190±10 mm，取最低180 mm时，车辆底部距离减速器最高点(120 mm)仍有60 mm的空间。JSQ型车辆的轴重在驼峰车辆减速器的使用范围内，轮径及轮辋宽度与普通车辆一致，限界符合减速器的限界标准[9]，故驼峰车辆减速器对JSQ型车辆的制动能力能够适应溜放需求，具备溜放可行性。

2.4 溜放条件下的商品汽车装载加固可行性

2.4.1 JSQ5型车装载加固方案具备可行性

按照既有的装载加固方案，JSQ5型车在2018年开展了5 km/h，8 km/h冲击试验验证，试验结果表明JSQ5型车运输汽车的装载加固方案，在8 km/h及以下速度冲击工况下，装载加固性能满足《铁路货物装载加固规则》[10]的要求。

2.4.2 JSQ6型车装载加固方案需经进一步试验验证

按照《铁路货物装载加固规则》要求，对JSQ6型车运输汽车过程中汽车各种受力、加固强度进行分析计算，装载加固设备强度能满足汽车在运输过程中产生的横向力和纵向力。考虑到实际工况较为复杂，如汽车前后轴重量差异，装载紧固装置加固时预紧力差异等，JSQ6型车装载加固方案的可行性需经过冲击试验进一步验证。

3 结束语

从驼峰及调车场线路纵断面、平面、驼峰控制系统和装载加固方案对JSQ型车辆驼峰溜放可能存在的风险进行分析，通过理论计算和仿真分析，表明在满足一定的条件下，驼峰溜放JSQ型车辆具有可行性。在开展JSQ型车辆溜放作业试验前，需进行驼峰平、纵断面参数测量，静态检查和溜放试验等验证工作，根据验证结果，结合站场设备条件，选取条件较好的驼峰和股道开展溜放试验，并制定具体的JSQ型车辆驼峰溜放作业办法和安全控制措施。当驼峰及调车场线路纵断面、平面、驼峰控制系统等发生显著变化时，需重新进行验证试验。