重載運(yùn)輸對編組站作業(yè)系統(tǒng)的影響與對策

夏勝利，劉雪斐，張 晨

（1.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院, 北京 100044；2.北京鐵路局 京蒙聯(lián)合物流有限公司，北京 100005；3. 北京鐵路局 石景山車務(wù)段, 北京 100165）

1 概述

自2006年以來，我國鐵路重載運(yùn)輸圍繞大秦線2萬t 組合列車的大量開行，以及23t 軸重的通用貨車在全路推廣使用，形成兩種主要模式：在重載運(yùn)煤專線大秦線及其相鄰銜接線路上(以下簡稱大秦運(yùn)煤系統(tǒng))開行萬噸單元列車和1萬 t、2萬 t 組合列車；在既有主要繁忙干線上開行5000～6000t 級的整列式重載列車。

根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》(2008年調(diào)整)，我國鐵路圍繞十大煤炭基地的建設(shè)將形成大能力的煤炭外運(yùn)通道；隨著客運(yùn)專線的相繼建成，既有繁忙干線如京廣、京滬、京哈、隴海線及滬昆線浙贛段等通道，將實行客貨分線的運(yùn)輸組織模式。為此，大秦線煤炭重載運(yùn)輸?shù)某墒旒夹g(shù)及經(jīng)驗將在煤炭外運(yùn)通道及既有繁忙干線上推廣運(yùn)用，我國鐵路重載運(yùn)輸?shù)姆秶鷮⑦M(jìn)一步擴(kuò)展。在這樣的情況下，貨車軸重和列車編組長度還會有很大提高，重載列車在編組站進(jìn)行相關(guān)作業(yè)(如接發(fā)列車、技術(shù)檢查、組合分解、解編等)時將不可避免地對各個子系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)生影響，并將日益突出。

鐵路編組站的作業(yè)系統(tǒng)主要由接發(fā)列車系統(tǒng)和調(diào)車系統(tǒng)組成，擁有規(guī)模龐大的站場設(shè)備及調(diào)車作業(yè)設(shè)備。編組站的站場及相關(guān)設(shè)備的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與銜接鐵路線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及該時期鐵路通用貨車的技術(shù)參數(shù)密切相關(guān)。隨著鐵路重載運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)一步發(fā)展，既有編組站的站場設(shè)備將很難適應(yīng)貨車大軸重、列車長編組的需要。因此，根據(jù)重載運(yùn)輸對編組站作業(yè)系統(tǒng)的影響，對站場設(shè)備進(jìn)行合理改造具有重要的現(xiàn)實意義。

2 重載運(yùn)輸對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響

2.1 重載列車開行形式對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響

鐵路重載列車的開行主要有3種形式：單元式、組合式和整列式。重載列車開行形式不同，對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響是有區(qū)別的。

（1）單元式重載列車。單元式重載列車是點到點開行，在裝車站與卸車站之間循環(huán)運(yùn)行，整列裝卸及整列入段檢修，途中不進(jìn)行解編作業(yè)，僅在中間站或技術(shù)站進(jìn)行有關(guān)技術(shù)檢查作業(yè)。因此，單元式重載列車對編組站的作業(yè)影響較小，即使在編組站進(jìn)行技術(shù)檢查作業(yè)也應(yīng)在到發(fā)場辦理，對到發(fā)場的場型布置或到發(fā)線長度有一定的影響，對編組站的調(diào)車系統(tǒng)基本沒有影響。

（2）組合式重載列車。組合式重載列車是多列普通列車組合開行，若在編組站進(jìn)行組合分解作業(yè)，由于辦理作業(yè)的地點一般為到發(fā)場，因此影響的主要是到發(fā)場內(nèi)的到發(fā)線有效長設(shè)計、到發(fā)線布置形式設(shè)計、場型的布置等，對編組站的調(diào)車系統(tǒng)影響也較小。

（3）整列式重載列車。整列式重載列車采用普通列車的組織方法，其區(qū)別是牽引定數(shù)達(dá)到了重載列車規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要用大功率單機(jī)或多機(jī)牽引。整列式重載列車的其他特點和普通列車一樣，也是由不同車型和載重的車輛混合編組，其地點多為技術(shù)站，尤其是編組站，采用一般列車的作業(yè)方法，列車到達(dá)、解體、編組、出發(fā)、取車、送車、裝車、卸車和機(jī)車換掛等作業(yè)均與普通列車相同，因而在既有鐵路網(wǎng)上具有更好的通用性。由于整列式重載列車在編組站有解編作業(yè)，因此對編組站作業(yè)及設(shè)備尤其是對調(diào)車系統(tǒng)的影響較大。

2.2 重載運(yùn)輸發(fā)展途徑對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響

鐵路重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展途徑主要有兩種：采用大噸位貨車，即提高貨車軸重；擴(kuò)大列車編組，即增加列車編掛輛數(shù)。一般是采用兩種途徑相結(jié)合的方法。

（1）提高軸重對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響。所謂軸重，是指車輛在載重狀態(tài)下，每一對車輪加在鋼軌上的質(zhì)量。采用大噸位貨車，除了增加貨車的軸重外，還可以采用增加軸數(shù)的方式。由于我國鐵路貨車除了特種貨車外，一般均為四軸貨車，因而發(fā)展重載運(yùn)輸主要采用提高軸重的方式提高貨車載重量。

通過提高貨車軸重主要優(yōu)點是通過技術(shù)裝備更新發(fā)展重載運(yùn)輸，有利于提高重載運(yùn)輸?shù)恼w水平；對既有基礎(chǔ)設(shè)施的改造工程量較小，如采用軸重21t 載重60t 通用貨車時，開行5000t 重載列車，需要站場到發(fā)線(調(diào)車線、牽出線等)有效長為1050m；開行4000t 重載列車，需要站場到發(fā)線(調(diào)車線、牽出線等)有效長為850m。而貨車軸重提高到23t后，無需對既有站場進(jìn)行專門改造，在原有站場到發(fā)線有效長不變的條件下，即可實現(xiàn)列車牽引重量的較大提高，如原有1050m有效長的線路能接發(fā)6000t 貨物列車，原有850m有效長的線路能接發(fā)5000t 貨物列車。若將貨車軸重提高到25t 或更高，效果更為顯著。

但是，由于重載列車的機(jī)車軸重、車輛軸重、列車總重比普通貨物列車增加較大，不可避免地存在許多問題。車輪對軌道的沖擊和磨損加劇，基床病害增多，對線路的平順性、穩(wěn)定性破壞較大，鋼軌使用壽命縮短，養(yǎng)護(hù)維修工作量增加。此外，提高軸重對編組站調(diào)車系統(tǒng)的影響也很突出，主要體現(xiàn)在對調(diào)車系統(tǒng)的作業(yè)能力、效率及作業(yè)安全等方面，從而對調(diào)車機(jī)車牽引功率、駝峰調(diào)速系統(tǒng)制動功率、駝峰運(yùn)營效率，以及駝峰、調(diào)車線、牽出線等調(diào)車設(shè)備的設(shè)計等均會產(chǎn)生較大影響。

（2）擴(kuò)大列車編組對編組站作業(yè)及設(shè)備的影響。擴(kuò)大列車編組后，列車長度顯著增加，編組站的到發(fā)線、調(diào)車線、牽出線有效長不能滿足安全停車要求，如果不延長線路有效長，將造成列車越出警沖標(biāo)停車。除此之外，當(dāng)列車長度達(dá)到一定程度后，如整列進(jìn)行溜放，調(diào)車場內(nèi)同一調(diào)車線前后端車輛的溜放距離差距增大，對駝峰及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計造成很大影響。若采用長大重載列車分部解體的方式，雖然不用延長調(diào)車線及牽出線長度，但會降低車站調(diào)車系統(tǒng)的作業(yè)效率。由此可見，重載列車長度對調(diào)車系統(tǒng)的影響很大，當(dāng)重載列車達(dá)到一定長度標(biāo)準(zhǔn)后，就不適宜進(jìn)編組站調(diào)車場進(jìn)行解體作業(yè)，最好能直接組織裝車地到卸車地之間的直達(dá)運(yùn)輸。

3 減少重載列車對編組站作業(yè)影響的方法

當(dāng)列車質(zhì)量達(dá)到一定程度后，由于列車長度顯著增加及貨車軸重增大，對編組站的調(diào)車系統(tǒng)影響非常大，因而應(yīng)盡量避免重載列車進(jìn)入調(diào)車場進(jìn)行解編作業(yè)，一方面可以減少對調(diào)車系統(tǒng)的影響，另一方面也可以減少對調(diào)車系統(tǒng)的改造。重載列車在編組站的作業(yè)應(yīng)盡量簡單，主要在到發(fā)場辦理相關(guān)的技術(shù)作業(yè)或組合分解等部分改編作業(yè)，最好能不停車直接通過編組站。因此，考慮改變傳統(tǒng)的以編組站為節(jié)點的車流中轉(zhuǎn)組織模式十分必要。

在重載運(yùn)輸條件下，傳統(tǒng)的車流組織模式對編組站的作業(yè)組織及設(shè)備要求有很大影響，而采用合理的車流組織模式，多組織裝車地直達(dá)重載運(yùn)輸，減少和選取合適的重載列車技術(shù)作業(yè)停站，可以較好地解決重載運(yùn)輸對編組站調(diào)車系統(tǒng)帶來的影響。近年來，鐵路部門不斷積極探索鐵路貨物運(yùn)輸組織模式，如“大客戶戰(zhàn)略”、“戰(zhàn)略裝車點策略”、“煤運(yùn)通道建設(shè)”、“路企直通運(yùn)輸”等，不僅有助于發(fā)展裝車地直達(dá)運(yùn)輸，而且有利于我國重載運(yùn)輸技術(shù)的推廣運(yùn)用。

4 適應(yīng)重載運(yùn)輸發(fā)展的編組站站場改造對策

4.1 駝峰調(diào)速系統(tǒng)改造

4.1.1 駝峰調(diào)速系統(tǒng)存在的問題

無論是以提高軸重方式還是以擴(kuò)大列車編組方式開行重載列車，對編組站駝峰調(diào)速系統(tǒng)的影響都是很大的，擴(kuò)大列車編組要求駝峰調(diào)速系統(tǒng)的速度控制范圍增大，貨車軸重提高要求駝峰調(diào)速系統(tǒng)的制動力增加。隨著我國鐵路貨車軸重的不斷提高，重載車輛的使用數(shù)量日益增大，既有駝峰調(diào)速系統(tǒng)的制動能力呈現(xiàn)不足。我國鐵路編組站多采用點連式調(diào)速系統(tǒng)，減速器、減速頂?shù)日{(diào)速設(shè)備數(shù)量及能力是按照總重80t 的車輛計算確定的，而2006年以來全路推廣使用23t 軸重車輛的總重達(dá)到90t 以上，車輛溜放阻力減少，溜放過程中需要施加更大的制動力，因此既有調(diào)速系統(tǒng)的能力對于新型重載車輛來說明顯不足。另外，重載車輛在駝峰溜放作業(yè)過程中對減速頂和線路的沖擊與磨耗加大，使減速頂?shù)木S修量增加，減速頂?shù)氖褂脡勖s短。

4.1.2 提高駝峰調(diào)速系統(tǒng)的制動能力

針對駝峰調(diào)速系統(tǒng)制動能力不足的問題，主要采取對減速器、減速頂進(jìn)行改造的措施，以提高駝峰調(diào)速系統(tǒng)制動能力。

（1）提高減速器制動能高。對于減速器制動能高及機(jī)械強(qiáng)度不能滿足重載車輛需要的問題，應(yīng)提高減速器對重載車組抗沖擊的機(jī)械強(qiáng)度，適當(dāng)提高減速器的單位制動能高或總制動能高，使其滿足對軸重23t 及以上重載車輛的控制要求。減速器的主要改進(jìn)方法有：①提高制動鉗組強(qiáng)度，制動鉗組是減速器受力最大的關(guān)鍵部件，是其薄弱環(huán)節(jié)，通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用多種新技術(shù)，使各零部件的主要受力截面均滿足大軸重載荷的強(qiáng)度要求；②采用合理的手段解決對車輛的制動鎖閉和緩解解鎖問題；③在保證減速器重載強(qiáng)度的條件下適當(dāng)提高減速器制動能高；④采用重型制動軌，如75kg/m鋼軌，以延長制動軌使用壽命，減少制動軌的更換次數(shù)；⑤采取多種措施減少易磨損零部件的損耗。

（2）提高減速頂?shù)闹苿庸?。提高減速頂?shù)闹苿庸梢圆捎迷黾訙p速頂安裝數(shù)量、提高單個減速頂?shù)闹苿庸皟烧呦嘟Y(jié)合的方法。減速頂安裝數(shù)量主要取決于計算車輛總重，主要解決在股道上安裝增加的減速頂問題，一是采用新型安裝結(jié)構(gòu)的減速頂，以降低施工難度，減少對運(yùn)輸生產(chǎn)的干擾和縮短施工周期；二是將既有減速頂?shù)闹苿庸?biāo)準(zhǔn)提高。

4.2 改進(jìn)駝峰設(shè)計

4.2.1 傳統(tǒng)駝峰設(shè)計理念存在的不足

重載運(yùn)輸對駝峰設(shè)計的影響主要體現(xiàn)在大軸重貨車對駝峰峰高及縱斷面設(shè)計上的影響。傳統(tǒng)的駝峰峰高及溜放部分縱斷面設(shè)計是根據(jù)原有貨車車型結(jié)構(gòu)(即貨車載重以50t、60t 為主)，考慮難行車在不利條件下溜放到難行線計算點停車(以下簡稱“三難”條件)確定的，對于中行車和易行車，主要通過駝峰溜放部分縱斷面設(shè)計及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計來抵消車輛溜放過程中多余的動能，從而貨車能以安全連掛速度溜放到調(diào)車場中與股道內(nèi)已停留車輛進(jìn)行安全連掛，并停在股道中的相應(yīng)位置。與將中行車或易行車作為峰高設(shè)計車型相比，采用難行車計算出來的駝峰峰高是最高的，工程費用也是最高的；相應(yīng)的調(diào)速設(shè)備的制動能高也是要求最高的，即需要投入更多的調(diào)速設(shè)備及要求更大的制動能力。

由于貨車車型發(fā)生變化，如我國鐵路貨車軸重由21t 提高到23t 后，70t 載重貨車開始在全路推廣使用，60t 載重貨車已停止生產(chǎn)。大軸重貨車由于質(zhì)量大、阻力小，必然成為原設(shè)計規(guī)范中的易行車甚至更易行車，在原有設(shè)計峰高條件下，溜放過程中具有更多的能量需要加以抵消，從而造成既有調(diào)速系統(tǒng)制動能力不夠的問題。如果單純從調(diào)速系統(tǒng)改進(jìn)考慮，不能從根本上解決問題，過多鋪設(shè)減速器或減速頂，一方面會受到合適鋪設(shè)位置所限，且施工對運(yùn)營同樣會造成影響；另一方面會增大駝峰能耗，不符合當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的社會發(fā)展趨勢。因此，有必要改變傳統(tǒng)的駝峰設(shè)計理念，從駝峰峰高及縱斷面設(shè)計著手以更好地解決這個問題。

4.2.2 駝峰設(shè)計理念的改進(jìn)

（1）修訂駝峰設(shè)計規(guī)范中的設(shè)計車型。目前，我國《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》計算車輛類型易行車采用總重80t 滿載C60，車長13.438m，受風(fēng)面積7.94m2。新型C70貨車總重93.6t，車長13.976m，受風(fēng)面積7.94m2。兩種車輛的外部參數(shù)相差不大。根據(jù)相關(guān)計算和測試，新型貨車基本阻力略小。由于新型貨車是今后發(fā)展的主型貨車，貨車載重量將逐步提高，建議駝峰設(shè)計規(guī)范中易行車的計算類型改為采用滿載C70，總重按93.6t 計算。中行車和難行車的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)相應(yīng)改變。當(dāng)改變駝峰設(shè)計車型后，駝峰峰高的設(shè)計高度將呈降低的趨勢。隨著車輛大型化，低載重的貨車逐步淘汰后，根據(jù)新的駝峰車型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，原有的中行車可能成為難行車、易行車可能成為中行車，如仍按目前駝峰設(shè)計的“三難”條件確定駝峰高度，新標(biāo)準(zhǔn)下的難行車溜放阻力減小，計算出的駝峰峰高相對原有峰高是降低的，但降低的幅度有賴于選取的設(shè)計車型。

（2）改進(jìn)駝峰設(shè)計條件。從貨車車輛發(fā)展的趨勢看，隨著車輛軸重、載重的增加，原有的難行車逐步被淘汰，而新型貨車比原有的易行車更加易行。如果改變駝峰峰高設(shè)計思路，不采用“三難”條件，而選擇采用折中條件，如中行車在不利條件下溜到難行線等，將使駝峰設(shè)計高度進(jìn)一步降低，工程費用減少，調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量及制動能高降低，而且貨車車輛的進(jìn)一步發(fā)展，通過調(diào)整加減速設(shè)備的布設(shè)實現(xiàn)新的調(diào)速要求相對較容易，改造費用也較少，并可以采用在溜放徑路上布設(shè)適當(dāng)?shù)募铀僭O(shè)備來解決難行車到難行線的動能不足問題。

如果不對既有駝峰及調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造，為了防止重載車輛超速連掛或溜出調(diào)車線，應(yīng)降低駝峰推峰速度，但將造成駝峰作業(yè)效率下降。

4.3 編組站場型設(shè)計

在重載運(yùn)輸條件下，重載列車的長度比普通貨物列車有顯著增長，在貨車軸重一定的前提下，列車質(zhì)量級別越高，列車長度增加的幅度越大。由于三級式的編組站布置圖形本身就存在站坪長度長、占地多、選址不便的問題，此時如繼續(xù)對相關(guān)車場進(jìn)行延長將使此問題更加突出，且由于受到用地限制，改造起來難度較大。

為了減少重載運(yùn)輸對編組站作業(yè)的影響，重載列車應(yīng)該不進(jìn)入或減少進(jìn)入編組站調(diào)車系統(tǒng)作業(yè)，主要在到發(fā)場辦理相關(guān)的技術(shù)檢查及組合分解作業(yè)。

因此，編組站場型改造主要是延長到發(fā)場及改變到發(fā)線的設(shè)計形式；調(diào)車系統(tǒng)的改造主要是駝峰及調(diào)速設(shè)備的改造及應(yīng)用大功率調(diào)車機(jī)車，調(diào)車場、牽出線可以不改或改動很小。