铁路车站设计之驼峰纵断面

驼峰纵断面设计主要包括峰高计算、溜放部分纵断面、调车场纵断面、峰顶平台有关线路纵断面设计等内容。

1）峰高计算

驼峰的峰高是指峰顶与难行线计算点之间的高差，如图5.54 所示。峰高应根据驼峰的类型、朝向、所在地区的气象条件以及采用的调速系统等因素确定。驼峰峰高应保证在溜车不利条件下以5 km/h 的推送速度解体车列时，难行车能溜至难行线的计算点。计算点的位置应根据驼峰调速系统确定。

溜车不利条件是指车辆的基本阻力与风阻力之和为最大的溜放条件。难行线是指调车场所有溜车的线路中车辆溜放总阻力最大的线路。

为了计算货车的溜放阻力，将经过驼峰解体的车辆分为易行车、中行车和难行车3 种。易行车为经驼峰溜放时基本阻力与风阻力之和最小的车辆，规定采用满载的60 t 敞车，总重80 t；中行车为经驼峰溜放时基本阻力与风阻力之和较小的车辆，规定采用满载的50 t 敞车，总重70 t；难行车为经驼峰溜放时基本阻力与风阻力之和较大的车辆，规定采用不满载关门窗的50 t棚车，总重为30 t。

大中能力驼峰的峰高还应保证在溜车不利条件下，以5 km/h 的推峰速度解体车列时，难行车溜至难行线的计算点并达到其调速系统规定速度的要求。当设计驼峰的溜车方向与当地冬季主要季风方向相反时，设计峰高应按计算出的峰高再加10%。

减速器+减速顶点连式驼峰高度，应保证在不溜车条件下以5 km/h 的推送速度解体车列时，难行车溜到打靶区段末端仍有5 km/h 的速度进入减速顶的控制区。其峰高H峰可按下式计算：

式中　L溜——峰顶至难行线车场制动位有效制动长度入口的距离，m；

　　　L场——车场制动位有效制动长度入口至打靶区末端（计算点）的距离，m；

　　　——不利溜放条件下，难行车在驼峰溜放部分和车场部分的列车运行单位基本阻力，N/t，根据牵引计算和线路设计原理，列车单位阻力与坡度的千分数可以换算，w=ig；

　　　——不利溜放条件下，难行车在驼峰溜放部分和车场部分的列车运行单位风阻力，N/t；

　　　n——峰顶至难行线车场制动位范围内的道岔个数；

　　　∑α——峰顶至难行线车场制动位范围内的曲线、道岔转角之和，（°）；

　　　v推——推峰速度，km/h；

　　　v挂——安全连挂速度，km/h；

　　　g′难——考虑了转动惯量影响的难行车重力加速度，m/s2。

在计算峰高时，难行车在冬季溜车不利条件下，驼峰溜放部分的平均溜放速度应按表5.23采用；打靶区的平均溜放速度应按表5.24 采用。

表5.23　溜放部分难行车平均溜放速度

注：本表适用于24 ～26 条调车线的驼峰，27 ～32 条调车线的驼峰在上表风速数值中增加0.1 m/s，32 条调车线以上的驼峰增加0.2 m/s，24 条调车线以下的驼峰减少0.1 m/s 。

表5.24　点连式调速系统打靶区难行车平均溜放速度

将公式（5.40）中的L溜、L场合并为L计，则驼峰计算公式可以化简为：

式中　L计——峰顶至难行线打靶区段末端的距离，m；

　　　——在不利的溜放条件下难行车的单位基本阻力，N/t；

　　　——在不利溜放条件下难行车的单位风阻力，N/t。

2）溜放部分纵断面设计

驼峰的峰高应保证难行车在不利的溜放条件下能够溜到难行线的计算点。但是，峰高相同而纵断面设计不同时，车辆在纵断面上各点的溜行速度、溜行时间和前后钩车的间隔却不一样。因此，驼峰的峰高确定以后，还需进行溜放部分纵断面设计及优化，这对驼峰作业的安全、解体能力和工程投资具有重要意义。

（1）基本要求

溜放部分的纵断面设计要求主要如下：

①驼峰溜放部分纵断面应设计为面向调车场方向的连续下坡，均设计为凹形纵断面；

②在有利的溜放条件下，以7 km/h 的推峰速度解体车列，易行车进入减速器时，不超过最大的允许速度；

③加速坡的第一坡段不应太陡，如调机采用蒸汽机车时不应陡于40‰，采用内燃机车时不应陡于55‰，困难条件下不应小于30 ‰；

④制动位所在的中间坡，一般不应小于8 ‰，寒冷地区应适当加大；

⑤道岔区的平均坡不宜大于2.5‰，边缘线束不应大于3.5‰；

⑥纵断面的变坡点距减速器制动位、道岔尖轨和辙叉部分不小于竖曲线的切线长TSH，纵断面相邻坡度的竖曲线最小半径RSH在峰顶的推送部分和溜放部分采用350 m，溜放部分的其他部分采用250 m。

我国广泛采用的减速器+减速顶点连式调速系统，解体能力大，要求有较高的解体速度和车辆溜放速度。在进行自动化驼峰溜放部分纵断面设计时，应使车辆在峰顶脱钩后尽快加速，在加速区内达到或接近容许的最大速度，然后在高速区范围内继续保持高速溜行，并进入减速区。减速区的坡度比较缓，曲线道岔的附加阻力比较大，钩车溜放为减速趋势，但钩车在减速区的溜行速度仍然比较高，一直到钩车进入车场制动位（Ⅲ制动位）经过目的制动后，速度才迅速降下来。由于难、易行车的溜放阻力相差比较大，对纵断面的要求不同，适合难行车实现矩形速度曲线的纵断面却对易行车则不利。

驼峰溜放部分纵断面除了要保证钩车高速溜放外，还应保证前后钩车溜经道岔和减速器制动位时有必要的时间间隔（或距离）。因此，希望难、易行车的速度曲线互相接近，使难、易行车的溜行时差Δt 最小。因而溜放部分纵断面应兼顾难、易行车两方面的要求。

（2）各坡段设计方法与步骤

点连式驼峰溜放部分纵断面可分为加速区、高速区、减速区和打靶区4 个坡段（图5.60）。驼峰纵断面设计的主要内容是确定各区坡段的坡度和坡段长度。

图5.60　点连式驼峰溜放部分纵断面

各坡段的设计方法及步骤如下。

①绘制难行线平面展开图。画难行线平面展开图，需计算峰顶至各道岔中心、曲线的始点和终点、减速器有效制动位始端和终端的长度，计算曲线和道岔的转角∑α 及道岔数。图5.61所示为某一车站难行线平面展开图。

图5.61　驼峰头部难行线平面展开图

图中P 为各点的代号，峰顶至P1，P2，P3，…，Pn 各点的长度可根据驼峰头部平面图计算求得。平面图中减速器制动位的长度减去两端喇叭口的长度即为有效制动位的长度。各类型减速器每节的制动位长度l制、制动能高h制、每台减速器两端喇叭口的长度lR 和两组减速器之间的间隔l间如表5.25 所示。

表5.25　减速器资料　单位：m

②计算加速区高度。加速区的高度应使易行车在有利的溜放条件下，以7 km/h 的速度推峰解体，溜到Ⅰ制动位有效制动长度的始端时，其速度不超过减速器容许的最大入口速度vmax。加速区的长度为峰顶至Ⅰ制动位有效制动长度始端的距离。加速区的高度h1 和平均坡度i1 可用下式计算：

式中　——减速器容许的最大入口速度高，m；

　　　——易行车推峰解体速度高，m；

　　　——易行车在有利的溜放条件下，从峰顶溜放到Ⅰ制动位有效制动长度始端的总阻力高，m，且：

式中　l1——加速区段长度，m；

　　　——在有利的溜放条件下易行车的单位基本阻力，N/t；

　　　——在有利的溜放条件下易行车的单位风阻力，N/t；

　　　∑α、n——l1 范围内的转角度数和道岔数。

③高速区设计。钩车在高速区获得最高的溜行速度，高速区的长度l2 是从Ⅰ制动位有效制动长度的始端到Ⅱ制动位有效制动长度的末端。高速区一般设计成l21 i21和l22i22两个坡段，如图5.62 所示。

图5.62　加速区、高速区纵断面图

高速区应使难行车用7 km/h 的推峰解体速度，在不利的溜放条件下自由溜过加速区以后，在高速区的第一坡段l21i21范围内继续加速到容许的最大速度，然后在第二坡段l22i22范围内保持高速溜行。

高速区两个坡段间的变坡点宜靠近Ⅱ制动位，距Ⅱ制动位有效制动长度始端的距离大于T竖+lR，根据变坡点的位置确定l21和l22的长度，然后计算第一坡段的坡度i21。由图5.62 可知：

参照式（5.41）可计算得出hr21并将其带入上式得：

式中　——难行车在不利的溜放条件下从峰顶溜到高速区第一坡段末端的总阻力高，m；

　　　——难行车推峰解体速度高，m；

　　　l21、i21、h21——高速区第一坡段的长度、坡度和高度；

　　　——减速器容许的最大入口速度高，m。

高速区的第二坡段l22i22应使难行车在不利溜放条件下离开第一坡段后，继续保持高速溜行，因此应使第二坡段的坡度i22等于难行车的阻力当量坡。在l22范围内没有曲线和道岔，故：

式中　——难行车在不利的溜放条件下的单位总阻力，N/t；

　　　l22、i22、h22——高速区第二坡段的长度、坡度和高度。

如果i22 ＜8‰，则应采用i22=8‰，但这样会使难行车在l22i22范围内继续加速运行，最后超过hv max。为此，可调整i21，令i′21=i21 -Δi，则：

④加速区设计。加速区一般设计成3 个坡段l11i11、l12 i12、l13i13，如图5.62 所示。加速区的第一坡段l11i11应使各种走行性能的钩车在峰顶脱钩后尽快加速，使前后钩车拉开间隔。因此，第一坡段的坡度值i11应设计成较陡的坡度。使用蒸汽机车调机时，坡度不大于40‰；使用内燃调机时，坡度不大于50‰。加速区第一坡段的坡度较陡时，l11 的长度应短一些，变坡点设在第一分路道岔之前。

为了不在Ⅰ制动位始端变坡，应使加速区第三坡段的坡度i13=i21。加速区第三坡段l13i13与第二坡段l12i12变坡点的位置一般设在Ⅰ制动位与顺向道岔之间。如前述位置的长度放不下两条竖曲线的切线，则应将变坡点设在第一分路道岔之前（此时加速区为两段坡）。

加速区第一坡段l11i11和第三段坡l13i13设计完成后，可进行加速区第二坡段l12i12的设计。

式中　l12、i12、h12——加速区第二坡段的长度、坡度和高度。

若i12 ＜i13，则应调整l11i11，使i12≥i13。另外，如驼峰峰高较低时，高速区设计的坡度较缓，可降低加速区的高度h1 和减缓平均坡度i1。

⑤打靶区设计。在驼峰编组场点连式调速系统中，打靶区是从第Ⅱ制动位的减速器出口到减速顶群的始端，这段距离称为“打靶区”，这段距离内没有调速设备，如图5.57 所示。它是减速器、减速顶两种调速设备的联络区，溜放车组从第Ⅰ制动位按规定速度放出，通过打靶区进入减速顶区。如停留车位于打靶区时，溜放车组与停留车连挂，全靠Ⅲ制动位控制，所以说打靶区是Ⅰ制动位控制速度的检验区。

打靶区的长度l4 是从Ⅲ制动位有效制动长度始端至打靶区末端的距离，如图5.57、图5.60所示。打靶区l4 由Ⅲ制动位的长度l制和打靶距离l靶两部分组成。

Ⅲ制动位的任务是承担溜放钩车的目的制动，对入线的钩车进行调速，使之安全进入连挂区。这样，驼峰溜放部分的Ⅰ、Ⅱ制动位主要担当间隔制动，从而可以提高驼峰的解体能力。Ⅲ制动位应设在每条调车线的始端，离岔后曲线尾端要有一定长度的直线段。在不设测阻区段的情况下，此直线段只需1 辆车（14 m）长度，以使溜放车辆进入减速器时两个转向架都处在直线段上，不再受曲线的影响。

Ⅲ制动位的坡度不考虑车辆被夹停后重新起动所需要的较陡坡度。此段坡的坡度值一般采用2‰～3‰，高寒地区采用3‰～4‰。Ⅲ制动位所需减速器的制动力要根据计算确定。制动位的长度采用25 ～30 m 为宜。

打靶坡度与长度取决于气象条件及减速器出口速度控制误差和难、易行车离开Ⅲ制动位的出口速度等因素。打靶坡度如偏陡，将发生易行车超速。即偏陡的打靶坡段，其坡长受易行车控制；而偏缓的打靶坡段，其坡长受难行车溜放远度的控制。打靶长度一般为80 ～150 m。我国南方地区车辆的单位阻力小，驼峰高度较低，可适当增加l靶的长度即增加驼峰的高度，有利于驼峰纵断面的设计，可以提高驼峰的作业效率。在寒冷地区，车辆的单位阻力较大、驼峰的高度较高时，适当减少l靶的长度，降低峰高，对驼峰作业和工程投资都有利。

打靶坡段的坡度一般采用0.6‰～1.0‰的下坡，必要时可以采用平坡。

⑥减速区设计。减速区的长度l3 为Ⅱ制动位有效制动长度的末端至Ⅲ制动位有效制动长度始端的距离。减速区的高度为：

点连式驼峰设有Ⅲ制动位，钩车离开Ⅱ制动位的出口速度比较高。减速区的坡度应使易行车在有利的溜放条件下适当减速。减速区可采用0 ～2.5‰的下坡。如果驼峰较高，减速区的坡度值大于易行车在该坡段的阻力当量坡时，应保证易行车溜到Ⅲ制动位的入口速度不超过制动能高容许的速度。减速区一般设计成3 个坡段l31i31、l32i32、l33i33，如图5.60 所示。

为了不在Ⅱ制动位末端变坡，设i31=i22，l31≥TSH +lR，使i31与i32变坡时，其竖曲线的切线不侵入Ⅱ制动位范围内。

在设计l32i32和l33i33时，应先计算这两个坡段的平均坡i均：

式中　h3——减速区的高度，m，且h3=l31i31 +l32i32 +l33 i33；

　　　l3——减速区的长度，m。

根据设计经验，一般减速区第二坡段的坡度取为2‰，第三坡段的坡度比第二坡段小0.5‰～1‰。即令i32=2‰，i33=i32 -1 ‰（或0.5‰）。

i32和i33的值确定后，用下式计算l32和l33：

图5.63 为点连式驼峰在不利的溜放条件下难、易行车的速度曲线示意图。图中实线为难行车自由溜放的速度曲线，虚线为易行车经制动位调速后的速度曲线。

可以看出，在加速区范围内，易行车的速度高于难行车；在高速区范围内，难行车的速度高于易行车；在减速区范围内，难、易行车的速度互有高低；在打靶区范围内，难行车的速度又高于易行车。从车辆在纵断面上溜行的全过程来看，难、易行车的溜行速度都比较高，而且互相接近，可以保证7 m/h 的推峰解体速度。

（3）设计特点

综上所述，点连式驼峰溜放部分纵断面设计的特点如下：

①在有利的溜放条件下，用易行车从峰顶溜到Ⅰ制动位有效制动长度入口时，其速度不超过容许速度7 km/h 为约束条件，进行加速区的设计；

图5.63　难、易行车速度曲线示意图

②在不利的溜放条件下，用难行车从峰顶溜到Ⅱ制动位有效制动长度入口时，其速度不超过容许速度7 km/h 为约束条件，进行高速区的设计；

③减速区的坡度一般采用易行车在有利溜放条件下的阻力当量坡，使易行车溜出高速区之后不加速；

④打靶区的坡度一般采用0.5‰ ～1‰ 。

3）调车场纵断面设计

车辆自峰顶脱钩后，经溜放部分Ⅰ、Ⅱ制动位调速后进入调车线，再由调车线头部的Ⅲ制动位“打靶”一段距离，使车辆低速进入减速顶控制的连挂区段，然后以不大于容许的连挂速度继续往前溜行，直至与停留车或前行车安全连挂。

点连式驼峰调车场的纵断面由连挂区坡段和尾部停车区坡段组成。连挂区为车辆集结的区段，尾部停车区段的作用是防止驼峰解体时车辆溜出调车线的末端，并利用停车区进行尾部调车作业。图5.64 为点连式驼峰调车场平、纵断面示意图。

图5.64　调车场平、纵断面示意图

减速器（顶群）坡段应设计为顺溜车方向的下坡。

（1）连挂区的平均坡度

连挂区的长度是从打靶区的末端至尾部停车区平坡段始端的距离。所谓连挂区的平均坡度就是指这一段长度范围内的平均坡度。

连挂区的坡度对车辆溜行起加速作用。连挂区内布置的减速顶对超过规定速度的车辆起减速作用。二者互相配合可以使各种走行性能的车辆均以不高于容许的连挂速度继续往前溜行。为了节省工程投资，连挂区的平均坡度不采用难行车在不利溜放条件下的阻力当量坡，而是采用中行车在不利溜放条件下的阻力当量坡。

（2）连挂区第一坡段设计

连挂区应设计为前陡后缓多坡段的纵断面。在高差相同的条件下，多坡段纵断面比单一坡段纵断面对运营更为有利。

对于前陡后缓多坡段的连挂区，其第一坡段l1 起排空作用，应使难行车在不利溜放条件下能溜出这个坡段，使易行车在有利溜放条件下不超速。为此，需要在该坡段设置相应数量的减速顶，对易行车进行减速。第一坡段的坡度，一般地区宜采用2.3‰ ～3.2‰，东北地区采用2.6‰～3.2‰。

连挂区第一坡段的长度应根据解体车流情况、地形条件或原有车场的纵断面（改建时）来确定，如解体车流中难行车较多时，第一坡段应尽量采用200 m。这样可以使连挂区的前部经常保持空线，有利于大组车的溜放。如条件困难时，可缩短其长度。

（3）连挂区第二坡段的设计

第二坡段l2 应使大量的中行车顺利地通过该坡段。因此，其坡度取中行车在不利溜放条件下的阻力当量坡。我国北、南方地区一般采用1.7‰ ～2.2‰，东北地区采用2.2‰ ～2.4‰。有根据时可以适当增减。

第二坡段的长度应根据中行车需要的溜行远度而定。一般要求中行车能溜到调车线有效长的3/4 处。因此，第二坡段的长度一般取200 m。

（4）连挂区第三坡段的设计

第三坡段l3 的坡度应采用易行车在有利溜放条件下的阻力当量坡。我国的易行车绝大多数为滚动轴承，其阻力当量坡为0.6‰～1.0‰。第三坡段的长度一般为200 m。

上述连挂区3 个坡段的长度之和约600 m，再加上打靶区的长度100 m，总计约为700 m。该长度已接近驼峰调车场头部与尾部作业区的分界线。此后设计为平坡l平，如图5.64 所示。

（5）调车场尾部线路纵断面

调车场尾部指连挂区平坡末端至警冲标的线路。该范围内的平面调车牵出线应设在不大于2.5‰的面向调车场的下坡道上或平道上，并保证整列牵出时，列车一度停车后能够起动。在牵出线与其连接的编组摘挂等多组列车线束的咽喉区入口处设一加速坡段。

调车场尾部应采用面向调车场的下坡l反，如图5.64 所示。当调车场尾部无摘挂等多组列车编组作业时，宜采用1.5‰～2.5‰的下坡，高差不宜小于0.3 m，困难情况下不应小于0.2 m；当调车场尾部办理摘挂等多组列车编组作业，但无单独线束办理时，该坡道可加大到4‰，但应保证牵出车列在任何地段停车后能够起动。

调车场尾部有单独线束进行摘挂等多组列车编组作业时，道岔区平均坡度不宜大于2.5‰，边缘线路不应大于3.5‰；采用平面牵出线，坡度牵出线或小能力驼峰调速方式时，在有效控制长度内可按中行车和易行车的当量坡度设计成两段坡； 采用平面调车与可控顶调速方式时，在尾部有效控制长度内，坡度按该系统要求设计；调车场尾部设置辅助调车场时，纵断面可按设在车场内相应的调速方式设计。

4）峰顶平台及有关线路纵断面设计

（1）峰顶平台

峰顶平台的用途是连接溜放坡和推送坡，防止解体作业中发生车辆断钩、脱钩，并保证不致降低驼峰的实际高度等。峰顶平台的净长（不包括竖曲线切线长）一般为7.5 ～10 m。压钩坡较大时，平台长度也应采用较大值。峰顶平台的净长应能满足禁溜车停留线在峰顶出道岔时设置尖轨或辙叉的长度。

（2）推送部分纵断面设计

推送部分的线路纵断面是指当其第一辆车停在峰顶时，驼峰解体车列长度范围内的纵断面。推送部分线路的平均坡i推由车场坡i场和压钩坡i压组成，如图5.65 所示。

图5.65　驼峰推送部分纵断面图

推送部分线路纵断面的设计条件如下：

①保证车列停在任何困难条件下，用一台调机能够起动车列；

②峰前应设一段压钩坡使车钩松动，其坡度宜采用10‰ ～20‰，困难条件下不大于30‰，其长度宜采用50 ～100 m，以便提钩。

驼峰推送部分的平均坡度可按下式计算：

式中　F——驼峰调车机车牵引力，kN；

　　　P、G——机车、车列质量，t；

　　　w′0、w″0——机车和车辆的单位基本阻力（按v=10 km/h 计算，单位为N/t）；

　　　LL——解体车列的全长，m；

　　　n——LL 范围内的道岔个数；

　　　∑α——LL范围内的曲线转角，（°）；

　　　——机车单位起动阻力，电力、内燃机车为5g，N/t；

　　　——车列单位起动阻力，N/t，对滚动轴承车辆，w″q=3.5g。

驼峰推送部分纵断面一般设计成两个坡段，即：

（3）迂回线纵断面设计

迂回线纵断面可设计成在其始端道岔后有一段平坡，然后为一段不陡于20‰的下坡与调车线连接。这种方式作业比较方便。例如，在解体过程中，遇有不能通过峰顶和减速器的车辆，可先暂存在平坡地段内，待机车空闲时再送往调车场。这样可节省调车行程和时间。

迂回线通过不能过峰的车辆时，竖曲线半径应满足车辆底梁不碰钢轨、跨装货物（一件货物的长度跨及两辆或三辆平车并由两辆平车负重方法装载）的游车与货物不互相碰撞，以及两相邻车辆不会自行脱钩等要求。

根据我国现有车辆的类型和货物装载的规定，按前述要求进行计算，该竖曲线半径可采用2 000 m。两相邻竖曲线间应有不小于30 m 的直线平坡段，使同一车辆的转向架不同时位于两个竖曲线上。如果利用禁溜线兼作迂回线，且禁溜线始端道岔的辙叉设在峰顶平台上，竖曲线设在道岔导曲线范围内，因受导曲线长度的限制，竖曲线半径可不小于1 000 m。

（4）禁溜线纵断面设计

禁溜线的纵断面应设计成凹形，在始端道岔至警冲标附近设计为下坡，然后设一段平坡，距车挡10 m 范围内为不小于10‰的上坡。这样有利于防止禁溜车溜回峰顶或撞击车挡。

禁溜车较少的驼峰，禁溜线可与迂回线合设。迂回线与禁溜线合设时，应铺设安全线，其长度应满足距车挡10 m 范围内设置不小于10‰的上坡。