編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式優(yōu)化仿真研究

王哲堯

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 線站院，天津 300308)

編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器對(duì)于保障駝峰作業(yè)安全具有至關(guān)重要的作用。但是，由于多種因素的影響，如調(diào)車場(chǎng)尾部坡度各異、溜放車輛的勾車輛數(shù)和重量隨機(jī)變化等原因，導(dǎo)致停車防溜器制動(dòng)能力不能滿足溜放車輛的停車防溜要求[1]，仍舊需要增設(shè)人工鐵鞋進(jìn)行防護(hù)，停車防溜器的制動(dòng)能力和停車防溜安全性仍有待提高。此外，編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置方案多種多樣，需要針對(duì)不同的溜放工況設(shè)計(jì)相應(yīng)的布置模式，形成規(guī)范化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)的停車防溜試驗(yàn)受固定線路條件的限制，只能解決所研究車站停車防溜問(wèn)題，并不具有普遍適用性。因此，需要借助仿真技術(shù)，模擬不同線路條件下的停車防溜效果，從而為優(yōu)化編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜設(shè)備的布置提供參考[2]。

1 編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀

目前，編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜布置模式大多采用“停車防溜器+防溜鐵鞋”模式，該模式可以同時(shí)利用停車防溜器和防溜鐵鞋對(duì)溜放勾車進(jìn)行防溜，停車防溜器負(fù)責(zé)停車和防溜，防溜鐵鞋負(fù)責(zé)特殊情況下防溜[3]。停車防溜器一般采用內(nèi)撐式停車防溜器，單臺(tái)停車防溜器制動(dòng)功不小于235×103J，制動(dòng)能高不小于0.25 m[4]。停車防溜器布置模式主要有“1+1”布置方案、“2+1”布置方案和“3+1”布置方案?！?+1”布置方案指前后組各1 臺(tái)停車防溜器，尾部增設(shè)防溜鐵鞋；“2+1”布置方案指前組2 臺(tái)停車防溜器，后組1 臺(tái)停車防溜器，尾部增設(shè)防溜鐵鞋；“3+1”布置方案指前組3 臺(tái)停車防溜器，后組1 臺(tái)停車防溜器，尾部增設(shè)防溜鐵鞋。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置方案如圖1 所示[5]。

1.2 存在問(wèn)題

在停車防溜器和防溜鐵鞋2 種設(shè)備的使用下，編組站調(diào)車場(chǎng)保障了駝峰作業(yè)安全，在一些停車防溜效果較好的線路上甚至可以無(wú)需人工放置防溜鐵鞋，有效防止了意外事故的發(fā)生。但是，由于停車防溜器安裝位置和安裝數(shù)量不夠合理，絕大多數(shù)編組站調(diào)車場(chǎng)尾部仍然離不開(kāi)人員防護(hù)。目前編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式主要存在以下問(wèn)題。

（1）缺乏統(tǒng)一的布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器存在多種布置方案，即便是在相同的布置方案下，停車防溜器的布設(shè)間距及布設(shè)位置也各式各樣，缺乏統(tǒng)一的停車防溜器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這既不利于運(yùn)營(yíng)部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)使用，也不利于設(shè)計(jì)施工部門(mén)工作的開(kāi)展。

（2）制動(dòng)能力不足。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部使用的停車防溜器制動(dòng)能高設(shè)計(jì)不足，許多現(xiàn)場(chǎng)使用的停車防溜器出于節(jié)約成本的考慮，提供的動(dòng)力有限，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化，加之停車防溜器布置模式的不合理，使得停車防溜器提供的制動(dòng)力較小，不能與當(dāng)前溜放車輛軸重增加的狀況相適應(yīng)。許多編組站安裝了停車防溜器后依然需要增設(shè)人工防護(hù)[6]，增加了運(yùn)營(yíng)成本，加大了停車防溜的安全隱患。

（3）研究方法單一。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜效果的研究需要綜合考慮線路情況、停車防溜器制動(dòng)性能、停車防溜器布置方案、溜放車輛方案等多種影響因素。目前調(diào)車場(chǎng)尾部的停車防溜器布置模式研究大多基于固定線路條件下防溜試驗(yàn)和設(shè)備改進(jìn)，這種試驗(yàn)條件有限，試驗(yàn)效果也只對(duì)所研究的車站有用，不具有全面評(píng)估的價(jià)值，尚未充分利用仿真技術(shù)對(duì)編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式對(duì)防溜效果產(chǎn)生影響的一般規(guī)律進(jìn)行研究。

2 編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式仿真研究

編組站調(diào)車場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溜放過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)線路縱斷面變形、減速頂失效以及油輪車等不利情況，導(dǎo)致溜放車輛到達(dá)第1 臺(tái)停車防溜器時(shí)的速度大于5.0 km/h。利用編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜仿真軟件，考慮溜放車輛到達(dá)第1 臺(tái)停車防溜器時(shí)入口速度超過(guò)正常速度值(分別選取5.0 km/h 和5.5 km/h 2 種速度)的情況，仿真不同線路坡度和溜放車輛方案下的勾車溜放過(guò)程。

2.1 停車防溜安全性判別原則

試驗(yàn)中采用以下2 個(gè)原則判斷編組站調(diào)車場(chǎng)尾部是否滿足停車防溜安全性標(biāo)準(zhǔn)：①對(duì)于單勾車而言，如果勾車碰到防溜鐵鞋，則說(shuō)明編尾不滿足停車防溜安全性標(biāo)準(zhǔn)；②對(duì)于多勾車而言，如果前組勾車全部溜出最后1 臺(tái)停車防溜器，則說(shuō)明編尾不滿足停車防溜安全性標(biāo)準(zhǔn)[7]。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部須同時(shí)滿足以上2 條停車防溜安全性標(biāo)準(zhǔn)，才能說(shuō)明編尾停車防溜效果良好，否則，說(shuō)明停車防溜性能存在缺陷，需要進(jìn)一步研究停車防溜器的布置方案。

2.2 停車防溜器布置

編組站調(diào)車場(chǎng)線路有效長(zhǎng)一般采用850 m 和1 050 m 2 種，調(diào)車線有效長(zhǎng)850 m 適用于列車牽引總重4 000 t 的技術(shù)站，調(diào)車線有效長(zhǎng)1 050 m 適用于列車牽引總重5 000 t 及以上的技術(shù)站。調(diào)車線有效長(zhǎng)850 m 停車防溜器布置方案如表1 所示，調(diào)車線有效長(zhǎng)1 050 m 停車防溜器布置方案如表2 所示[8]。

2.3 勾車方案

仿真試驗(yàn)采用單勾重車和多勾車不連掛2 種方案，仿真試驗(yàn)勾車方案如表3 所示。

圖1 編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置方案Fig.1 Layout plan of parking and anti-rolling device at the tail of shunting yard of marshalling station

表1 調(diào)車線有效長(zhǎng)850 m 停車防溜器布置方案 mTab.1 Layout plan of parking and anti-rolling device for 850m effective length of shunting line

表2 調(diào)車線有效長(zhǎng)1 050 m 停車防溜器布置方案 mTab.2 Layout plan of parking and anti-rolling device for 1050m effective length of shunting line

2.4 仿真結(jié)果及分析

調(diào)車線有效長(zhǎng)850 m停車防溜仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示，調(diào)車線有效長(zhǎng)1 050 m 停車防溜仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5 所示。

表3 仿真試驗(yàn)勾車方案Tab.3 Simulation test coupler plan

表4 調(diào)車線有效長(zhǎng)850 m 停車防溜仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.4 Parking and anti-rolling simulation test data for 850 m effective length of shunting line

表5 調(diào)車線有效長(zhǎng)1 050 m 停車防溜仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.5 Parking and anti-rolling simulation test data for 1 050 m effective length of shunting line

通過(guò)分析表4 和表5 仿真試驗(yàn)結(jié)果可知：

（1）編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜效果受多種因素影響，如停車防溜器布置方案、線路坡度、勾車方案、勾車溜放速度等因素的變化均會(huì)使停車防溜試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生改變，探究停車防溜器布置模式需要綜合考慮多種影響因素。

（2）當(dāng)調(diào)車場(chǎng)線路有效長(zhǎng)為850 m 時(shí)，“1+1”布置方案只有在方案I 情況下，到達(dá)第1 臺(tái)停車防溜器速度為5 km/h 時(shí)才能滿足停車防溜安全性判別原則，其余情況均不滿足停車防溜安全性判別原則；“2+1”布置方案在編組站調(diào)車場(chǎng)尾部坡度在-2‰ ～ 1‰范圍內(nèi)時(shí)，方案I 和方案II 均滿足停車防溜安全性判別原則，尾部坡度大于1‰小于或等于2‰時(shí)，方案II中到達(dá)第1 臺(tái)停車防溜器速度為5.5 km/h 時(shí)不滿足停車防溜安全性判別原則；“3+1”布置方案在方案II中尾部坡度大于1‰小于或等于2‰時(shí)，依然可以滿足停車防溜安全性判別原則。因此，如果尾部坡度在-2‰ ～ 1‰范圍內(nèi)時(shí)，至少需要采用“2+1”停車防溜器布置方案才能滿足尾部停車防溜的安全性；如果尾部坡度大于1‰小于或等于2‰時(shí)，至少需要采用“3+1”停車防溜器布置方案才能滿足尾部停車防溜的安全性。

（3）當(dāng)調(diào)車場(chǎng)線路有效長(zhǎng)為1 050 m 時(shí)，“1+1”布置方案只有在方案I 時(shí)才能滿足停車防溜安全性判別原則，方案II 始終存在不滿足停車防溜安全性判別原則的情況；“2+1”布置方案在編組站調(diào)車場(chǎng)尾部坡度在-2‰ ～ 1.5‰范圍內(nèi)時(shí)，方案I 和方案II 均滿足停車防溜安全性判別原則，尾部坡度大于1.5‰小于或等于2‰時(shí)，方案II 中到達(dá)第1 臺(tái)停車防溜器速度為5.5 km/h 時(shí)不滿足停車防溜安全性判別原則；“3+1”布置方案在方案II 中尾部坡度大于1.5‰小于或等于2‰時(shí)，依然可以滿足停車防溜安全性判別原則。因此，若尾部坡度在-2‰ ～ 1.5‰ 范圍內(nèi)時(shí)，至少需要采用“2+1”停車防溜器布置方案才能滿足尾部停車防溜的安全性；若尾部坡度大于1.5‰小于或等于2‰時(shí)，至少需要采用“3+1”停車防溜器布置方案才能滿足尾部停車防溜的安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜安全性是編組站調(diào)車作業(yè)正常有序開(kāi)展的重要保障，停車防溜器的布置模式對(duì)于停車防溜效果的影響至關(guān)重要。目前對(duì)于編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜器布置模式的研究受現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的限制，仍有待加強(qiáng)。編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜仿真軟件的運(yùn)用，可以有效彌補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)勾車溜放試驗(yàn)的弊端，極大地提高試驗(yàn)效率。通過(guò)調(diào)整參數(shù)變量，將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件分類，模擬不同工況下的勾車溜放試驗(yàn)，并對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較，針對(duì)不同的線路條件，提出相適應(yīng)的停車防溜器布置模式建議，在保障編組站調(diào)車場(chǎng)尾部停車防溜安全的同時(shí)，還可以為編組站調(diào)車場(chǎng)尾部線路設(shè)計(jì)及停車防溜設(shè)備的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。