鐵路駝峰既有線形優(yōu)化探討

陳 浩 黃 行 肖 虎 中國鐵路上海局集團有限公司工務(wù)部

鐵路駝峰（以下簡稱駝峰）是編組站解體車列的主要設(shè)備，因其在地面修筑的猶如駱駝峰的形狀，故名為駝峰。其主要功能為車輛在駝峰頂部提開車鉤后利用自身重力順坡自動溜放到規(guī)定線路上。駝峰提高了車列解體的效率，在保證鐵路安全、經(jīng)濟方面起著極為重要的作用。因使用年限長久，車列解體量大，養(yǎng)護維修困難等原因，駝峰既有線形受到不同程度的破壞，影響著鐵路運輸安全和經(jīng)濟效益，因此對駝峰既有線形優(yōu)化已經(jīng)迫在眉睫。

1 上海局駝峰概況

上海局管內(nèi)共有15 個駝峰，按自動化程度分類有2 個簡易駝峰，1 個半自動化駝峰，12 個自動華駝峰；按溜放方式分類有4 個單推單溜駝峰，11 個雙推單推駝峰；按調(diào)速系統(tǒng)分類有13 個點連式（減速器+減速頂）駝峰，1 個連續(xù)式（全減速頂）駝峰，1個調(diào)速系統(tǒng)為脫鞋器+減速頂。

2 平縱斷面線形存在問題

（1）峰頂平臺處存在方向不良，車輛容易晃車，使提起的車鉤容易落下，造成護鉤距離長，增加提鉤員勞動強度。

（2）曲線半徑不滿足規(guī)范要求，平面曲線與道岔間直線距離不足或侵入道岔、緩行器。

（3）加速坡不滿足要求，難行車溜放速度過慢或難以到達指定地點，或易行車溜放速度過快。

（4）中間坡緩行器區(qū)段，坡度不滿足要求。

（5）部分駝峰峰頂平臺與加速坡縱斷面線形不滿足溜放JSQ車輛。

3 平縱斷面測量要求

通過對駝峰平、縱段面線形測量，優(yōu)化擬合設(shè)計，改善既有線形。

3.1 平面測量

平面用全站儀測量，需注意以下事項：

（1）在通視良好地段埋設(shè)至少2個固定點建立坐標系，每次測量應(yīng)采用同一平面坐標系。

（2）峰下曲線及夾直線普遍較短，每個測點間距離宜為2 m-3 m，且每個測點應(yīng)在鋼軌外側(cè)做好標記。

（3）道岔岔首、岔尾、中交及緩行器頭尾部位，應(yīng)加密測量。

（4）平面測點應(yīng)統(tǒng)一位于同一股鋼軌上，峰下道岔大部分為雙開對稱道岔，道岔中交測量應(yīng)按圖1（雙開道岔平面測量示意圖）所示進行，以面向峰下方向右股為例，往1 道方向測量時，測點順序依次為A、B（中交投影點）、C-1；往2道方向測量時，測點順序依次為A、B（中交投影點）、C-2。

圖1 雙開道岔平面測量示意圖

3.2 縱斷面測量

縱斷面采用水準儀測量，需注意以下事項：

（1）測量前應(yīng)安排拉鏈作業(yè)，假定第一個測點為K0+000，面向峰下方向為大里程依次拉鏈。溜放JSQ6 車輛的駝峰，從推送坡開始至加速坡交叉渡線基本軌接頭，需每米1 個點進行拉鏈，其余駝峰可按每5 m 一個點拉鏈，在鋼軌外側(cè)做好點號標記。

（2）拉鏈遇道岔、緩行器等設(shè)備時，應(yīng)記錄設(shè)備相應(yīng)的假定里程。

（3）測量前需在通視良好地段埋設(shè)固定點作為縱斷面測量的假定標高，可與平面測量采用同一固定點。

4 線形優(yōu)化技術(shù)標準

駝峰既有線型優(yōu)化以《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》（TB10062-2018）、《鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范》（TB10099）及其他規(guī)范為依據(jù)，因相關(guān)條款較多，不一一列舉，僅對既有線型優(yōu)化中經(jīng)常涉及的一些規(guī)定進行說明如下：

4.1 線路平面技術(shù)標準

（1）推送線、牽出線應(yīng)設(shè)在直線上。困難條件下，推送線和牽出線距峰頂80 m 范圍以外可設(shè)在曲線上，其曲線半徑不應(yīng)小于1 000 m；特別困難條件下，曲線半徑不應(yīng)小于600 m，但不應(yīng)設(shè)在反向曲線上。

（2）駝峰加速坡地段的曲線半徑不宜小于250 m，其他地段的曲線半徑不應(yīng)小于200 m，在不增加駝峰溜放長度的情況下，應(yīng)采用較大半徑。困難條件下最后分路道岔岔后的連接曲線可個別采用180 m 的曲線半徑。曲線地段部應(yīng)設(shè)超高。道岔岔后連接曲線宜避免設(shè)同向或反向曲線，必須設(shè)置時，兩曲線間應(yīng)設(shè)置不短于15 m 的夾直線，困難條件下，可設(shè)置不小于10 m的夾直線。

（3）曲線可直接連接道岔基本軌或轍叉根（第一分路道岔除外），第一分路道岔岔前直線長度不應(yīng)小于1.85 m，困難條件下不應(yīng)小于0.55 m。其余道岔岔前基本軌或轍叉根可直接連接曲線，條件允許下可設(shè)置不小于接頭夾板一半的直線段。

（4）峰頂至第一分路道岔基本軌接頭的距離應(yīng)為30 m～40 m。

（5）減速器應(yīng)設(shè)置在直線上，其始、末端至相鄰曲線的最小直線長度應(yīng)滿足減速器結(jié)構(gòu)安裝要求?？蓞⒄毡?：

表1 減速器結(jié)構(gòu)安裝要求

（6）調(diào)車場內(nèi)設(shè)置目的制動位時，減速器入口距離溜放部分最后分路道岔岔后警沖標的距離不宜小于42 m；減速器入口前直線長度不應(yīng)小于14 m。

4.2 線路縱斷面技術(shù)標準

（1）駝峰的推送部分應(yīng)設(shè)計為多段坡，靠峰頂應(yīng)設(shè)一段壓鉤坡。壓鉤坡長度不應(yīng)小于50 m，不宜大于100 m；坡度不應(yīng)小于10‰，不宜大于20‰，困難條件下不應(yīng)大于30‰。

（2）加速坡的坡度不應(yīng)大于55‰，困難條件下不應(yīng)小于35‰。加速坡與中間坡的變坡點宜設(shè)在第一分路道岔基本軌前。

（3）中間坡可設(shè)計為一段坡至三段坡。溜放部分設(shè)減速器時，坡度不宜小于8‰，溜放部分不設(shè)減速器時，坡度不宜小于5‰。

（4）加速坡、中間坡的道岔前設(shè)變坡點時，豎曲線起終點距道岔基本軌接縫的距離不應(yīng)小于0.55 m。

（5）峰頂凈平臺長度宜采用7.5 m～10 m。

（6）連接駝峰線路各坡段的豎曲線，峰頂鄰接加速坡應(yīng)為350 m，鄰接壓鉤坡不應(yīng)小于350 m，其余溜放部分不應(yīng)小于250 m，迂回線不應(yīng)小于1 500 m。

4.3 溜放JSQ6車輛駝峰技術(shù)要求

JSQ6 車輛定距20.8 m，車輛底部與鋼軌頂面設(shè)計間距190 mm，車輛運行極限狀態(tài)下車輛底部與鋼軌頂面允許最低值為163 mm。當(dāng)車輛位于豎曲線上時，車底距離鋼軌頂面為 h=163-f=163-20.82÷（8×Rv）×1000。當(dāng)豎曲線半徑 Rv取 350m 時，h=163-20.82÷（8×350）×1000=8.5 mm，當(dāng)豎曲線半徑Rv 取450 m 時，h=163-20.82÷（8×450）×1000=42.8 mm。參照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》基本建筑限界距鋼軌頂面距離25 mm，加上線路高低與動態(tài)變動量15 mm，車輛底部與軌頂面距離40 mm 可作為車輛溜放時經(jīng)過駝峰的安全標準，因此為保證JSQ6車輛通過駝峰，峰頂平臺與加速坡的豎曲線半徑應(yīng)大于450 m。

5 線型優(yōu)化方案設(shè)計

5.1 線路平面優(yōu)化

將平面測量坐標數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL，通過加載宏程序，對線形進行優(yōu)化。以表2 為例，優(yōu)化曲線時，應(yīng)先確定切線方向，即通過切線方向點1-1、1-2兩個點定切線1，通過2-1、2-2 兩個點定切線2，再根據(jù)既有曲線要素、現(xiàn)場線形條件進行擬合優(yōu)化。

表2 軌道控制計算表

5.2 線路縱斷面優(yōu)化

采用捷力拉坡軟件對縱斷面進行拉坡設(shè)計。將縱斷面測量數(shù)據(jù)及相應(yīng)設(shè)備里程導(dǎo)入軟件，遵循規(guī)范要求、結(jié)合現(xiàn)場實際，對縱斷面進行優(yōu)化設(shè)計。以圖2為例，某駝峰既有加速坡僅28‰，設(shè)計為35‰。同時為滿足JSQ6 車輛的溜放要求，峰頂平臺與加速坡連接處的豎曲線半徑設(shè)計為450m。部分地段抬落道量較大，受維修天窗時間限制，可結(jié)合減速器大修施工天窗同步整治。

6 同步整治線路病害

在線形優(yōu)化前，應(yīng)集中勞力對軌下基礎(chǔ)及軌道設(shè)備的病害進行整治。如果不重視線路病害整治，則優(yōu)化后線形難以長期保持。在線型優(yōu)化前，建議應(yīng)做好以下工作：

（1）對翻漿冒泥、板結(jié)地段通過拋床或清篩，補充新道砟等措施，改善道床狀態(tài)。

（2）更換失效枕及磨耗嚴重和傷損的鋼軌件。

（3）更換各類失效聯(lián)結(jié)零件、扣配件。

（4）小半徑曲線地段通過加裝軌距拉桿、軌撐、進行強化。

7 線形優(yōu)化實踐

根據(jù)線形優(yōu)化方案，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對上海局管內(nèi)駝峰平縱斷面進行優(yōu)化整治，共累計優(yōu)化289 股道，曲線494 條，道岔304組。通過平縱斷面優(yōu)化設(shè)計、整治，改善了駝峰線形，解決了既有線形存在的問題，提高了駝峰溜放的安全性。

8 思考及建議

（1）根據(jù)最新版《鐵路駝峰及調(diào)車場設(shè)計規(guī)范》（TB 10062-2018）中對于峰頂與加速坡連接處的豎曲線半徑要求為350 m，難以滿足JSQ6 車輛溜放的要求。對于有溜放JSQ6 車輛的駝峰，建議將豎曲線半徑按450 m 的標準進行優(yōu)化。

（2）目前的平面與縱斷面為兩套程序優(yōu)化設(shè)計，需分開進行，且現(xiàn)場各有各的測點，容易混淆，建議通過駝峰站內(nèi)布設(shè)CPⅢ點，將駝峰線路標高納入既有線CPⅢ點坐標體系。采用測量小車進行測量，將平縱斷面納入同一系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。

（3）受減速器影響，抬落道量及撥道量得到限制，既有線形無法得到最大優(yōu)化，應(yīng)結(jié)合減速大修同步進行平縱斷面優(yōu)化整治。

（4）積極探索新工藝，新設(shè)備。目前國內(nèi)的減速器多為鉗夾式減速器，該減速器工作時，噪音污染嚴重，不利于鐵路職工的身體健康。國外推廣使用的電磁式減速器，為非接觸式減速器，使用成本、維修成本均較低，控制精度高，噪音低，且該減速器可布設(shè)在曲線上。對于駝峰調(diào)速設(shè)備的發(fā)展具有很好的借鑒意義。