JSQ6 型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車駝峰溜放試驗研究*

姜 成

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

隨著JSQ6 型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車（簡稱“JSQ6 型車”）保有量逐漸增多，到達(dá)編組場需要解體列車數(shù)量也逐漸增多。由于JSQ6 型車設(shè)計禁止通過駝峰，在駝峰編組場進(jìn)行解編作業(yè)時，只能通過送禁溜線存放、經(jīng)迂回線送至編組場等作業(yè)方式，極大制約了編組效率，增加了運(yùn)輸組織難度。為了解決這個問題，或者設(shè)計新車，取代JSQ6 型車；或者設(shè)計試驗，對JSQ6 型車進(jìn)行駝峰溜放的可行性進(jìn)行研究。設(shè)計新車的代價較高，目前JSQ6型車多為制造10 年以內(nèi)的車輛，遠(yuǎn)沒有達(dá)到報廢年限。所以對JSQ6 型車的駝峰溜放可行性進(jìn)行試驗研究，是目前較為合適的方案。

JSQ6 型車車輛長度較長、定距較大，車輛設(shè)計禁止通過駝峰，對其進(jìn)行駝峰溜放試驗，沒有查到國際有類似先例，我國也尚缺乏實際有效經(jīng)驗，如何進(jìn)行試驗設(shè)計，驗證其通過駝峰進(jìn)行溜放的可行性，需要仔細(xì)思考。

1 JSQ6 型車主要設(shè)計參數(shù)

JSQ6 型車主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 JSQ6 型車主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)表

2 試驗設(shè)計

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（普速鐵路部分）［1］第296 條規(guī)定：“機(jī)車、鐵路救援起重機(jī)、客車、動車組、大型養(yǎng)路機(jī)械、凹型車、落下孔車、鉗夾車及其他涂有禁止上駝峰標(biāo)記的車輛禁止通過駝峰。”JSQ6 型車車身涂有禁止通過駝峰標(biāo)記，屬于設(shè)計禁止通過駝峰車輛。JSQ6 型車駝峰溜放難點在于車輛長度較長、定距較大，溜放時跨軌道電路，需要考慮對軌道電路的影響；JSQ6 型車為凹底結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過駝峰時車下幾何尺寸能否滿足過峰要求，需要重點考察；另外，JSQ6 型車裝載加固方案設(shè)計時未考慮駝峰溜放的情況，所以也需要考慮能否經(jīng)受住溜放考驗。總體試驗設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 JSQ6 型車駝峰溜放試驗設(shè)計圖

2.1 控制系統(tǒng)

駝峰控制系統(tǒng)是控制車輛溜放進(jìn)路和溜放速度，實現(xiàn)列車解體和編組的系統(tǒng)，是編組站自動化作業(yè)的指揮中心，主要包括信號指揮系統(tǒng)、推峰速度控制、溜放進(jìn)路控制和溜放速度控制。目前我國主要為自動化駝峰調(diào)車控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)對貨車的溜放進(jìn)路、溜放速度和機(jī)車的推峰速度均可實現(xiàn)電腦控制。

JSQ6 型車車輛長度、定距較長，車輛第2、3 軸的間距大于駝峰最短分路道岔軌道電路長度。TB/T 2306—2006《自動化駝峰技術(shù)條件》［2］要求：“遇溜放車輛第2、3 軸間的距離大于本駝峰最短分路道岔軌道電路長度減0.2 m 的安全余量時，溜放進(jìn)路應(yīng)手動控制?！盝SQ6 型車第2、3 軸距離為18.97 m，遠(yuǎn)大于駝峰分路道岔軌道電路長度，因此溜放進(jìn)路應(yīng)手動控制?，F(xiàn)在全路各站的駝峰控制系統(tǒng)主要是TBZK-II 型和TW-2 型控制系統(tǒng)。這2種控制系統(tǒng)在進(jìn)路手動鎖閉的情況下，對機(jī)車的推峰速度應(yīng)如何控制，推峰速度按多少控制，各子系統(tǒng)間信息如何傳遞都需要經(jīng)試驗來確定。

2.2 車輛減速器

車輛減速器是駝峰編組站控制溜放中的車輛的速度，使車輛以滿足安全連掛要求的速度進(jìn)入編組線的調(diào)速設(shè)備。減速器主要是以壓縮空氣為動力，分為重力式和非重力式，適用于自動化或半自動化調(diào)車場。

自動化駝峰控制系統(tǒng)通過收集軌道電路、雷達(dá)信號等數(shù)據(jù)，結(jié)合車輛長度、質(zhì)量等測量信息，由控制系統(tǒng)自動計算出溜放車組在車輛減速器出口定速，再向各個部位車輛減速器分別發(fā)出指令，使其處于制動狀態(tài)，并控制制動的級位和時間，實現(xiàn)對溜放車組的速度控制。車輛減速器通過壓縮空氣推動制動軌或制動梁，使其與貨車車輪發(fā)生摩擦，產(chǎn)生制動力，實現(xiàn)對貨車減速的目的。由于溜放進(jìn)路采用手動控制方式時控制系統(tǒng)不再傳遞進(jìn)路命令和車組輛數(shù)、平均質(zhì)量等級等信息，一、二、三部位減速器控制采用人工定速或手動控制方式。這種情況下，系統(tǒng)不能自動收集車組輛數(shù)、質(zhì)量等信息，如何設(shè)置減速器出口速度，減速器制動的級別設(shè)置，系統(tǒng)的制動能力，JSQ6 型車能否停車到位，或連掛速度是否過高等需要經(jīng)過試驗確定。

2.3 車輛適應(yīng)性

按照TB 10062—2018《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》［3］要求，駝峰部分主要由推送坡、峰頂平臺和加速坡3 部分，推送坡坡度為10‰～30‰，加速坡坡度為35‰～55‰，峰頂鄰接加速坡的豎曲線半徑為350 m，如圖2 所示。

圖2 駝峰示意圖

車輛通過駝峰峰頂時，車下空間會發(fā)生縮減，如圖3 所示。JSQ6 型車為凹底結(jié)構(gòu)，工廠提供空車車體凹底距軌頂面設(shè)計值為190 mm，JSQ6 型車通過不同坡度駝峰時，豎曲線間隙縮小量見表2。可以看出，理論上JSQ6 型車通過駝峰時，車下空間已經(jīng)很小了，比如通過最大加速坡坡度55‰的駝峰時，JSQ6 空車車下只有不到40 mm 的空間。結(jié)合駝峰維護(hù)不及時造成的線路水平、高低，車下空間可能進(jìn)一步縮減。再考慮車輛各部件磨耗、裝載、車輛振動引起的彈簧壓縮等因素，車輛凹底距軌頂面距離成為制約該車能否通過駝峰的主要因素，需試驗重點考核。

圖3 車輛通過峰頂示意圖

表2 JSQ6 型車對應(yīng)不同坡度的豎曲線間隙縮小量

2.4 裝載加固裝置

根據(jù)TB/T 1335—1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》［4］要求：“沖擊車沖擊速度從3 km/h開始，每次遞增1～2 km/h，直至車鉤沖擊力達(dá)到貨車2 250 kN 或沖擊速度達(dá)到8 km/h 為止，以先達(dá)到者為準(zhǔn)。先達(dá)到規(guī)定速度值時，按相應(yīng)速度下的車鉤力評價車輛的沖擊強(qiáng)度?！盝SQ6 型車在型式試驗時，車輛已經(jīng)通過了沖擊試驗考核，但是裝載加固裝置在設(shè)計時，按照禁止通過駝峰設(shè)計，其沖擊速度未按8 km/h 設(shè)計和考核，能否經(jīng)受住溜放作業(yè)的強(qiáng)度，需要試驗考核。

在對裝載加固裝置的沖擊試驗中，車輛應(yīng)按照最不利原則進(jìn)行裝載，裝載質(zhì)量應(yīng)接近設(shè)計載重，而且將商品汽車停在凹底斜坡面上，使商品汽車有因自身重量發(fā)生相對運(yùn)動的趨勢，使裝載加固的難度增加。

2.5 動力學(xué)性能

JSQ6 型車駝峰溜放時需要考核的動力學(xué)性能分為道岔動力學(xué)性能和車輛動力學(xué)性能。

TB 10062—2018《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“線路的連接應(yīng)采用6 號對稱道岔和7 號三開對稱道岔?！庇烧{(diào)研得知，駝峰編組場一般采用50 kg/m 的6 號對稱道岔，極少數(shù)使用三開道岔。GB/T 5599—1985《鐵道車輛動力學(xué)性能評定和試驗鑒定規(guī)范》［5］規(guī)定：“試驗車輛通過車站側(cè)線道岔的最小號數(shù)為12 號單開道岔。”JSQ6 型車在型式試驗時，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行了12 號道岔側(cè)向通過試驗，但是沒有進(jìn)行6 號對稱道岔的側(cè)向通過試驗。12 號道岔導(dǎo)曲線半徑一般為330 m，貨車通過的工務(wù)限速為45 km/h。6 號對稱道岔導(dǎo)曲線半徑為180 m，與之導(dǎo)曲線半徑相同的9 號道岔，貨車通過的工務(wù)限速為30 km/h。所以JSQ6 型車在通過導(dǎo)曲線半徑更小、限速更低的6 號道岔時，動力學(xué)指標(biāo)是否滿足相關(guān)要求，需要試驗驗證。

3 試驗結(jié)果

3.1 控制系統(tǒng)試驗結(jié)果

由于JSQ6 型車第2、3 軸間的距離大于分路道岔電路長度，駝峰自動控制進(jìn)路時，存在錯誤解鎖情況；由于JSQ6 型車車組長度的測重信息在控制系統(tǒng)中計算和傳遞有誤，對車輛的速度控制也受到影響，達(dá)不到精度要求，不能保證安全連掛速度。

3.2 車輛減速器試驗結(jié)果

被試JSQ6 型車車組能夠停車到位，車輛減速器制動能力滿足要求。但是在個別編組通過減速器時，車輪存在跳動現(xiàn)象。

3.3 車輛適應(yīng)性試驗結(jié)果

將16 個站場駝峰峰頂平臺和加速坡左右2 條軌道標(biāo)高進(jìn)行平均，為了便于分析，再將其所有起點標(biāo)高統(tǒng)一，峰頂平臺和加速坡縱斷面如圖4 所示。由圖4 可以看出，加速坡坡度是影響JSQ6 型車通過峰頂時車底凈空的因素之一。圖4（a）①，實測加速坡坡度51.9‰，JSQ6 型車在通過峰頂時車底凈空最小34.5 mm；圖4（b）①，實測加速坡坡度42.9‰，JSQ6 型車在通過峰頂時車底凈空最小26.08 mm，車下空間都非常小。但是加速坡坡度不是影響JSQ6 型車通過峰頂時車底凈空的唯一因素，圖4（a）中②與①加速坡坡度接近，實測加速坡坡度49.4‰，JSQ6 型車在通過峰頂時車底凈空最小63 mm，接近通過①峰頂時車底最小凈空的2倍；圖4（b）中②和③加速坡坡度均大于①，實測加速坡坡度分別為43.4‰ 和45.5‰，JSQ6 型車在通過時車底凈空最小66 mm，大于通過①峰頂時車底最小凈空的2 倍。

圖4 駝峰平臺和加速坡縱斷面圖

從圖4（a）③和圖4（b）④可以明顯看出，隨著峰頂平臺越接近加速坡，高度越高，在峰頂豎曲線附近，線路明顯凸起，雖然圖4（a）③加速坡坡度只有34‰，但是JSQ6 型車在通過峰頂時車底凈空最小30 mm；圖4（b）④加速坡坡度33.6‰，卻無法滿足JSQ6 型車順利通過駝峰。

綜上，影響JSQ6 型車輛溜放的關(guān)鍵因素是峰頂線路軌面的線形，駝峰加速坡坡度只是影響JSQ6 型車輛溜放的1 個因素。

3.4 裝載加固裝置試驗結(jié)果

通過沖擊試驗，JSQ6 型車裝載加固方案在8 km/h 及以下速度沖擊下，車輛未發(fā)生橫向、縱向位移，滿足使用要求。

3.5 動力學(xué)性能試驗結(jié)果

由于駝峰線路設(shè)計比較緊湊，道岔、曲線比較集中，且道岔導(dǎo)曲線半徑和曲線半徑較小，這些因素都不利于車輛通過。從試驗結(jié)果看，雖然動力學(xué)指標(biāo)基本符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但脫軌系數(shù)接近標(biāo)準(zhǔn)限值，需要重點關(guān)注。

JSQ6 型車在某駝峰3 次溜放脫軌系數(shù)散點圖如圖5 所示，橫坐標(biāo)是從峰頂平臺開始溜放到車輛停止的里程。由圖5 可以看出，脫軌系數(shù)大值主要集中在前半部道岔區(qū)附近，車輛進(jìn)入編組股道內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定，脫軌系數(shù)很小。

圖5 脫軌系數(shù)散點圖

4 結(jié)束語

在不設(shè)計新車型的前提下，通過試驗確定JSQ6 型車能否進(jìn)行駝峰溜放是簡單可行的方法。試驗中也發(fā)現(xiàn)了決定JSQ6 型車能否駝峰溜放的關(guān)鍵問題，說明試驗切中了要害、找到了關(guān)鍵。針對這些問題，通過線路幾何尺寸整治、人工鎖閉道岔、降低溜放速度、人工參與定速等手段，限制好JSQ6 型車溜放的邊界條件，可以有條件溜放。通過試驗驗證，一些站場已經(jīng)總結(jié)出JSQ6 型車駝峰溜放辦法并開始溜放工作。