铁道知识——驼峰与编组站

一,货运中转
铁路自诞生之日起就具有客运和货运两大作用,如果说欧洲铁路的重心在客运,北美铁路的重心在货运,中国铁路则是两手一起抓,客、货运均很重要。我国幅员辽阔,铁路货运是物流陆路长途运输的主要载体。
企业或个人选择铁路以车皮为单位发货,在受理货运业务的车站或与车站连接的专用线装车,即车辆的始发站,并指定另一个货运车站或连接车站的专用线卸车,即车辆的终到站。为了珍惜宝贵的铁路运能资源,货物列车通常要求满载运输,例如平原地区每列车运载多达5500吨、60辆。如果同一个批次始发站与终到站均相同的车辆足够开行整列,就具备整列始发/终到的直达条件,但通常没有那么幸运,可能比较散,铁路部门的运输组织方法是将终到站不尽相同,但大致方向一致的来自不同货主发运的车辆汇总,编挂组合在同一个列车中运送,当列车抵达铁路枢纽,列车被拆解,不同目的地的货车车辆分道扬镳,编挂加入到新的列车继续前行,这就形成了运输途中不为客户所熟知的货车车辆的中转。铁路服务于全社会,随时承运货物,组织有序的铁路运输将货运车辆汇聚成流,按列车运行图定时定点开行列车,车辆旅途中因此可能历经多次中转,分段运输。据统计,我国铁路货运的平均运输里程为866公里,平均运输周期为4.73天,平均每走行190公里就会发生一次中转(中转距离),平均中转次数为4.56次,每次中转平均停留时间为4.6小时。从优化运输的角度,中转次数越少越好,中转停留时间越短越好,这不仅可以缩短货物的运输时间,还可以加快车辆的周转率。
二,编组站
作为旅客人们有乘火车在铁路客站中转的经验,然而货车车辆自身并不具有思维、选择和行为能力。货运的受理和装卸在两头的货运站或专用线,货车运输途中的中转则被安排在称之为铁路编组站的地点完成。铁路不同用途的技术作业站中专门负责货车中转的编组站星罗棋布在铁路干线的交叉结点上,编组站可谓为“货物列车的制造工厂”,四面八方来的货物列车都要在这里集散和整理,组成新的列车,因此编组站是铁路货物运输的非常重要环节,它的作业状态直接影响整个铁路运输能否畅通无阻、安全正点。
我国编组站分类法为:
⒈路网性编组站——位于首都、大经济区中心和主要省区首府与经济据点所在地,衔接4条以上主要铁路干线,日均担当20000辆以上作业量;
⒉区域性编组站——位于重要省市区首府和经济据点所在地,衔接3条以上铁路干线,日均担当12000辆以上中转车作业量;
⒊地区性编组站——位于大型铁路枢纽,衔接2条以上铁路干支线,日均担当6500辆以上中转车作业量。
由此铁道部定义我国现有路网性编组站15个,区域性编组站17个,地区性编组站17个。编组站的形状丰富多样,按需可设计为横列式或纵列式,单向或双向,三级或二级或一级,车场数量少则2个,多达8个。编组站的规模堪称铁路车站中的“巨无霸”,以典型的双向三级七场(纵列式)编组站为例,占地面积与中型机场相当,达10多平方公里,分设上、下行两个系统,每个系统分设到达场、驼峰调车场和出发场等3个车场,系统间共用交换场,总股道数达100多条,道岔500多组,近10台调车机车在站内作业,车场内不同岗位的生产作业人员数百名,24小时不间断流水作业,日吞吐量达2万车辆。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
列车“加工制造”的5个作业流程:
⒈列车到达——货运列车接入到达场
⒉列车解体——货运列车被推送至调车场解体
⒊车辆集结——解体后的车辆进入调车线集结
⒋列车编组——集结达到整列时牵出至出发场待发
⒌列车出发——新鲜出炉的货运列车始发
三,驼峰
驼蜂一般设在编组站的调车场头部,适合于车列的解体作业,对应编组站的解体流程。在进行驼峰调车作业时,先由调车机将车列推向驼峰,当最前面的车辆接近峰顶时,提开车钩,这时就可以利用车辆自身的重力,顺坡自动溜放到编组场的预定线路上,从而可以大大提高调车作业的效率。
通过驼峰解体,将列车中的车辆按去向分类,解散到不同的股道。可以说驼峰是编组站的核心装备,有效解决了列车解体的瓶颈问题,是编组站内最具标志、最有特色和最壮观的部分。
驼峰因将调车场一侧的道岔群修建在一个造型如同骆驼峰背的隆起的山丘上而得名,形象地称呼为驼峰(HUMP),具有驼峰的调车场称为驼峰调车场,具有驼峰场的编组站称为驼峰编组站。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
⒈驼峰的发展过程
在铁路运输发展初期,人们要解体一列火车,通常都是利用牵出线或正线,用机车将列车牵出,反复推送和牵出,人工扳道,手闸制动进行作业,将车辆分送至不同的股道。车辆解体的动力完全靠机车的推力。这是世界铁路编组站调车设备发展的第一阶段———平面调车阶段(1825年至1876年)。
这种平面调车作业工人的劳动强度大,作业效率低,工作条件差,安全性能低,解体一个列车长达1小时以上。在此期间,人们不断找寻一种能够提高效率、降低劳动强度、改善工作条件的调车设备。到1876年,德国人修建了世界上第一座简易驼峰,利用位能溜放车辆,解体列车,但编组场内仍为人工扳道,手闸制动。这较之平面调车作业有了很大的进步。这是铁路编组站调车设备发展的第二阶段———简易驼峰调车阶段(1876年至1924年)。从此时开始,驼峰一直保留在铁路编组作业中。
人们没有满足于已有的发展,1891年,美国人开始采用电空转辙机,在信号楼集中控制车辆溜放进路上的道岔转换,免除了人工扳道的繁重劳动。1924年,美国人首先在凯比盛编组站上使用车辆减速器(也称缓行器),控制车辆溜放速度。铁路编组站调车设备的发展进入了机械化驼峰调车阶段(1924年至1948年)。
随着现代科学技术的发展,特别是电子学、自动控制理论和计算机技术的飞跃发展,为驼峰调车作业实现自动化创造了条件。美国铁路工程技术人员于1941年开始自动化驼峰的研究工作。1948年,美国在帕蒂北编组站建成世界第一个控制车辆溜放速度的半自动化驼峰;1952年在凯利编组站建成第一个用模拟电子计算机控制车辆溜放速度的自动化驼峰;1956年在奇脱菲编组站建成第一个用数字计算机控制溜放速度的自动化驼峰。
上世纪50年代以后,铁路编组站调车设备的发展进入了半自动和自动化驼峰调车阶段(1948至今)。驼峰调车作业的自动化,不仅能提高驼峰作业效率和编组站的改编能力,而且能保证作业安全,改善劳动条件和降低劳动强度。随着铁路网的不断扩大,科学技术的迅速发展,编组站作业综合自动化成为人们不断改进和完善的目标。
我国铁路1958年在苏家屯编组站建成了首座驼峰;1960年在苏家屯编组站建成了第一座机械化驼峰,并发展到全国主要编组站;1978年我国铁路科技工作者在丰台西编组站研究成功了采用分离元件(后改进采用小规模集成电路)和多普勒效应雷达测速的控制车辆溜放速度的半自动化驼峰,并在相当长的一段时间内成为我国大驼峰的主要装备;1984年在南翔编组站诞生了第一个采用国产小型机的控制车辆溜放速度(目的打靶)的自动化驼峰;1986年在山海关编组站诞生了第一个采用微型计算机自动控制车辆溜放进路的装备;1989年中国铁路科技工作者联合攻关,在郑州北编组站第一次实现了车辆溜放进路控制、溜放间隔速度控制、溜放目的打靶控制和推峰机车速度遥控的综合自动控制,并引进了加拿大的车辆信息管理系统,宣告了我国现代自动化驼峰时代的到来;上世纪90年代从国外曾引进过4个驼峰自动化系统,形成了国内、外驼峰自动化同场竞技的局面。从上世纪90年代中期开始至今,进入了中国自动化驼峰的发展高峰期,我国现存各种驼峰210余座,大多数驼峰装备了国产自动化设备。我国驼峰的发展历史虽短暂,技术起步虽晚,但现今技术装备之先进、解体效率之高走在了世界前列。
2.驼峰的工作过程
驼峰的工作过程是机车将待解体列车沿上坡背推至峰上,使车辆因位置升高而获得势能,打开连接车辆的车钩,越过峰顶的车辆因高差产生的势能顺坡自由下滑,进入峰下的股道(调车线)。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
车辆在溜放过程中,由于受力不同,速度在变化,它遵守能量守恒定律变化着,或者说,溜放车辆速度的变化是能量转换的过程。车辆从峰顶溜放至停车点,要克服各种阻力消耗能量,当能量消耗完毕时,车即停下来。当然在溜放过程中需要改变道岔的位置使车辆进入不同的股道,并采取有效调速措施使下滑的车辆与股道内已有停留车安全连挂。
采用现代驼峰解体,列车可按一定的平均速度(例如7km/h平均速度)不间断推峰,整列车(例如每列车60个车厢)的解体时间可短至8分钟。我国驼峰类型按解体能力的大小可分为三类:
①大能力驼峰——解体能力为4000/昼夜辆以上,设30条及以上调车线。
②中能力驼峰——解体能力为2000~4000辆,设17~29条调车线。
③小能力驼峰——解体能力为2000辆以下,设16条及以下调车线。
典型的驼峰型线路纵断面如图所示。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
3.驼峰断面的组成
①推送部分——由到达场咽喉最外方道岔警冲标到峰顶之间区段叫推送部分,其作用主要是将解体的车辆送至峰顶,获得位能,提钩人员摘钩使车辆与列车脱钩。推送部分的坡度,主要是为了满足提钩作业的需要,在峰顶设有一段具有一定坡度和长度的压钩坡,以压紧车钩便于提钩.一般在10~15‰长度不短于50米。压钩坡的前一段是较接近平坡的缓坡,一般在3‰以下。另外它还必须满足满载重车在停车后能自行启动,为此,推送部分平均坡度不大于4‰。
②峰顶部分——在溜放部分与推送部分之间设一段平坦地段称为峰顶平台,其作用主要是为了连接两个不同方向坡竖曲线,同时保证不降低驼峰的高度。峰顶是驼峰的制高点,峰高即驼峰高度,其原则是保证驼峰以一定的速度自峰顶推送车列,保证难行车在不利溜放条件下,能够自由溜放到调车线内,配合减速工具和解体能力,范围在1.7~4.3米。
③溜放部分——由峰顶至调车线之间区段称为溜放部分,由多个坡段组成,自峰顶通常分为加速坡、中间坡、道岔区坡和调车线四种坡段。
加速坡:主要是使车辆迅速加速,减少难、易行车的走行时差,保证峰下第一分路道岔转换的安全间隔。从我国驼峰的实际情况来看,驼峰加速坡一般在40~50‰。
中间坡:该坡度的设计应满足以下条件:在冬季不利的条件下难行车自由溜放到第二制动位入口,不超过减速器允许的最高入口速度小;使难、易行车均能保持高速溜放并走行时差最小;在冬季不利条件下,难行车被夹停后能自行启动。因此,这段坡度一般不小于9‰,它可以根据需要,再细分为成若干坡段。
道岔区坡:这段坡度应保证易行车在有利的条件下不加速,对难行车在不利的条件下溜至调车线内,同时保持车辆溜放过程有必定的安全间隔.其坡度一般不大干3.5‰,不小于1.5‰。
调车线坡段:该段坡为配合调速系统和调速设备布置要求,主要是保证车辆在调车线上与停留车以安全速度连挂,一般按多段坡设计,坡度在0.8~1.5‰之间,形成所谓“锅底形”布置。
4.驼峰线路平面的组成
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
经过百年发展,有别于铁路其他线路,驼峰线路的平面形成了特点鲜明的风格:
从峰顶至各调车线采用对称配列的线束形的平面布置,即扫帚型,这样可以使头部咽喉区的长度最短,各股道自峰顶至调车线间车辆溜放总阻力相差较小,且车辆自峰顶溜放的共同径路最短。
为了缩短咽喉区长度,道岔采用专门为驼峰量身定制的长度短、辙叉角度大的6号单式对称道岔、三开道岔或复式交分道岔。
为尽量减少车辆溜放间隔,牵伸道岔改变位置的装置采用专用的快速转辙设备,常用的是以压缩空气为动力源的风动转辙机,转换时间最短,最快仅0.3秒。
为保证驼峰作业效率和作业安全,尽快使溜放车辆脱钩,峰顶至第一分路道岔要有一个合理的长度。
驼峰的推送线可设单条或多条,与此相对应,驼峰的作业形式可分为单推单溜、双推单溜、双推双溜和多推双溜。此外峰上设有禁溜线和迂回线,用于处理禁止溜放/禁止过峰的特殊车辆。
5.驼峰调速工具
溜放时车辆脱离了机车的束缚,只能靠地面调速工具调节其速度。车辆溜放速度控制长期以来始终是驼峰的重点和难点,早期采用手闸制动或铁鞋制动调速,世界各国相继发明和使用过各种原理的地面调速工具,目前我国最常见的是减速器和减速顶。
减速器也称为“点”式设备,因为其在较短距离内对车辆产生较大的作用力,在溜放部分通常设多点调节车辆速度,主要有如下类型:
按动力传动方式,分为液压、空压、电动和电液式四种。
按动作方式,分为重力式和非重力式两种,如下图。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
按机械构造方式,分为“钳夹式”和“外撑式”两种。
按布置位置方式,分为“间隔制动”和“目的制动”两种。
空压重力钳夹式减速器目前是我国铁路驼峰的主流点式调速设备。
减速顶最早由英国道蒂公司发明,但是在中国取得了较大发展和广泛使用,因其单体的作用力不大,靠“群狼效应”大数量沿线路大范围布置而称为连续式调速设备。如下图所示,它能自动确定是否对通过其上的车辆减速。每个减速顶有其固有的临界速度,低于临界速度的车辆通过其上时,基本没有减速作用;对超过临界速度的车辆才有减速作用。在溜放线路的特定区段安装许多减速顶,就能对溜放车辆进行连续的速度控制。
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
铁道知识——驼峰与编组站-有驾
溜放部分设多级减速器和调车线内设减速顶的组合调速方案是目前最广泛采用的中国特色的组合调速制式,也称为“点连式”调速,尤其适合于要求解体高效、安全连挂限制速度较低的国情。
了解更多请参考:
0

全部评论 (0)

暂无评论