城市軌道交通線路擋車器選型及技術參數研究

施董燕

（上海申通地鐵集團有限公司技術中心，201103，上?！喂こ處煟?/p>

擋車器作為軌道交通中的防護設備，主要功能是避免列車意外失控時沖出線路，防止人員傷害及車輛和其他設施損壞，確保運營安全。近年來，隨著城市軌道交通的發展，運營線路逐漸增多，列車因意外失控沖出線路末端的事故時有發生，擋車器的設置及相關問題正得到更多的重視。

然而，由于使用工況的不明確性，帶來了擋車器選型與實際使用工況不匹配，設計中預留擋車器安裝長度過短、或者過長不經濟等問題。本文探討了擋車器使用工況以及線路預留長度的標準化取值，力求能為擋車器合理選型提供依據。

1 城市軌道交通擋車器應用現狀

擋車器作為城市軌道交通線路終端防護設備已被廣泛采用，本文總結了上海、廣州等城市擋車器的使用情況，將擋車器歸納為8類，如表1所示。圖1所示為各類擋車器圖。

表1 城市軌道交通擋車器類型表

2 擋車器選型依據及主要技術參數

2.1 使用工況

擋車器選型，一方面要保證車輛運行故障后的安全，另一方面又要經濟，避免浪費。綜合來說，擋車器選型的依據主要有撞擊荷載、撞擊速度、制動減速度、線路預留安裝長度、車體撞擊點等。

撞擊荷載：根據線路使用功能（如前折返線、后折返線、停車線）可分為重載和空載。

撞擊速度：為車輛失控時撞擊車擋的速度。應綜合考慮緊急制動時的減速度及調車的速度控制，并參考以往發生列車失控事故時的車速等因素來確定。

圖1 各類擋車器圖

GB 50490—2009《城市軌道交通技術規范》7.2.6規定軌道盡端應設置車擋。設在正線、折返線和車輛試車線的車擋應能承受列車以15km／h速度撞擊時的沖擊荷載。

制動減速度：設計規范對擋車器制動減速度沒有規定。根據國外經驗，重載情況下擋車器的制動減速度不得大于1.5m／s2；空載情況下制動減速度為2.5～3m／s2。

線路預留安裝長度：應滿足擋車器安裝條件。綜合考慮撞擊速度和制動減速度以及工程限制條件等確定，正線有條件的情況下不易過短，取15～25m。

車體撞擊點：車輛與擋車器的撞擊點一般為車鉤。上海軌道交通車輛分A型車和小型車，其車鉤高度分別為720＋80mm和824＋80mm。

2.2 擋車器設計技術參數

2.2.1 滑移式擋車器

滑移式擋車器包括滑移式液壓緩沖擋車器、摩擦式車輪擋。

（1）平均制動力：

式中：

F——擋車器平均制動力，N；F的取值應滿足F≤ma，其中a為最大制動減速度；

1.1——考慮滑移安全量和制動摩擦塊的安裝間隔的安全系數；

m——不同工況下車輛的質量，kg；

v——撞擊速度，m／s；

S總——線路預留安裝長度，m；

L1——擋車器設備長度，m；

1.5——XCD固定擋車器（選配）的設備安裝距離，m。

（2）實際設備安裝距離：通過平均制動力選擇擋車器使用型號，結合使用工況，計算出滑移距離，得出實際設備安裝距離。安全距離為滑移距離的10%。安裝距離＝設備占用線路長度＋滑移距離＋安全距離（見圖2）。

圖2 擋車器安裝長度示意圖

（3）實際制動減速度：

2.2.2 固定式擋車器

固定式擋車器包括長行程液壓式、固定式。

（2）設備安裝距離：固定式擋車器安裝距離＝設備占用線路長度＋0.3m（見圖3）；長行程液壓式擋車器安裝距離＝設備占用線路長度（見圖4）。

圖3 固定式擋車器安裝距離示意圖

圖4 長行程液壓式擋車器安裝距離示意圖

3 擋車器選型存在問題與標準化建議

3.1 使用工況的標準化建議

（1）撞擊速度：《城市軌道交通技術規范》規定軌道盡端應設置車擋。設在正線、折返線和車輛試車線的車擋應能承受列車以15km／h速度撞擊時的沖擊荷載。在實際設計中，考慮到高架線列車故障風險大，應提高安全系數，建議撞擊速度取25 km／h。另外，車場線（如牽出線）作業頻繁，可提高安全系數和撞擊速度。綜合考慮得出表2所示的撞擊速度表。

表2 撞擊速度建議表

（2）制動減速度：目前我國設計規范對擋車器制動減速度沒有規定。推薦采用國外指標，重載情況下擋車器的制動減速度不得大于1.5m／s2；空載情況下制動減速度為2.5～3m／s2。

3.2 線路預留安裝長度的標準化建議

我國城市軌道交通線路預留擋車器安裝長度時還沒有規范或技術標準可循，原因是使用工況的多樣性，難以對線路預留安裝長度進行標準化定制。預留的線路長度過長，可能會造成工程浪費；線路長度過短，對于擋車器技術參數要求高，無法控制制動減速度在額定值內。

線路最短預留安裝長度與擋車器選型、運行工況（撞擊荷載、撞擊速度、制動減速度）有關。首先應依據撞擊荷載、撞擊速度確定最大撞擊能量。如果撞擊能量小于固定式液壓緩沖擋車器、固定式擋車器、長行程液壓緩沖擋車器的最大吸收動能，可選用制動能力較小的擋車器類型，線路預留長度為擋車器實際長度。如果撞擊能量較大，應選用制動能力更大的擋車器類型，如滑移式擋車器、滑移液壓緩沖式擋車器，線路預留最小安裝長度可按下式計算。計算得出的值見表3。

最小安裝距離＝設備占用線路長度＋最短滑移距離＋安全距離

式中：

Smin——最小滑移距離；

a——最大制動減速度；

Fmax——最大平均制動力；

m——不同工況下車輛的質量；

v——撞擊速度。

表3 線路預留最小安裝長度計算表

當撞擊速度為25km／h、制動減速度為1.5m／s2時，線路預留安裝距離建議取25m；當撞擊速度為15km／h，制動減速度為1.5m／s2時，線路預留安裝距離建議取15m。

4 結語

目前城市軌道交通擋車器選型對于使用工況指標沒有統一標準，不利于設計人員設計。本文論述了城市軌道交通擋車器類型和擋車器選型依據。對于撞擊速度，建議高架正線、輔助線采用25km／h，地面和地下正線、輔助線采用15km／h，試車線采用25km／h。制動減速度目前國內沒有標準，可根據國外經驗取值，重載不得大于1.5m／s2，空載為2.5～3m／s2。對于線路預留距離，因為計算工況的不確定性，難以定出統一的設計線路安裝距離，過長造成工程浪費，過短會增大擋車器平均制動力要求，增大最大制動減速度，建議當撞擊速度為25km／h、制動減速度為1.5m／s2時，線路預留安裝距離取25 m；當撞擊速度為15km／h、制動減速度為1.5m／s2時，線路預留安裝距離取15m。

［1］ GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.

［2］ 徐正和，蔣毓成.城市軌道交通線路終端防護設備——DDCQ2型滑移式緩沖擋車器［J］.城市軌道交通研究，2003（4）：56.

［3］ 曾向榮，繆軍.城市軌道交通擋車器的應用和發展［J］.都市快軌交通，2007，20（1）：55.