編組站關鍵交通節點易損性分析

李聚軒，王　磊，尹福文

(1.軍事交通學院 國防交通系，天津300161； 2.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161)

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● 國防交通National Defense Traffic

編組站關鍵交通節點易損性分析

李聚軒1，王磊2，尹福文2

(1.軍事交通學院 國防交通系，天津300161； 2.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161)

在陸域戰場背景下，為使編組站作為關鍵交通節點更好地滿足陸域戰場需求，通過對編組站不同型式及其關鍵交通節點建立破壞閥值模型并對其易損性分析，從而為戰時部隊對編組站防護、搶修搶建提供理論支撐和基礎。

編組站；關鍵交通節點；破壞閥值

編組站是鐵路的核心樞紐，負責過往列車到達、解體、編組出發、直通和其他列車作業，如果其被打擊破壞會導致鐵路輸送、轉運的停滯，直接導致部隊鐵路輸送不能按計劃進行。因此，明確編組站關鍵交通節點以及可能受到破壞等級，并建立其破壞閥值模型，可對以后有針對性地重點防護重要程度高的關鍵交通節點，繼而為提高戰時交通網絡的可靠性和安全性提供重要理論依據。

1　編組站型式和關鍵交通節點

1.1編組站型式

根據編組站所處路網位置、銜接枝干線的數目、運量及車流性質、車站作業特點、城市規劃要求及工程條件等不同因素，在滿足前述配置的要求前提下，隨編組站各項設備相互位置的不同，可構成不同的配置圖型。

(1)單向一級三場橫列式編組站。其基本特征是上、下行到發場并列在公用調車場的兩側。兩道發場分設在調車場兩側，三場橫列，正線外包，上、下行通過車場設在到發場外側，且與尾部牽出線連通。

(2)單向二級四場混合式編組站。其基本特征是各銜接方向的共用到達場和調車場縱列配置，而上、下行出發場(通過車場)并列設在調車場的兩側。

(3)單向二級三場混合式編組站。其基本特征是調車場(編發場)內的線路一般分為3類：第1類是供順向單組，雙向或多組列車車流集結，編組和出發的編發線；第2類是調車線，用來集結雙組列車車流和加掛車組以及反向車流；第3類是雜用線，包括地方作業車，危險品車等停留線和站修線等。

(4)單向三級三場縱列式編組站。其基本特征是各銜接方向共用的到達場、調車場、出發場依次縱列配置。所有銜接方向到達的改編列車均接入一個共用的峰前到達場，全部解編作業集中在共用的調車場上辦理，發往各方向的自編始發列車也集中在一個共用的出發場上作業。

(5)雙向三級六場縱列式編組站。其基本特征是上、下行各有一套獨立的調車作業系統，駝峰方向相對，車場配置均按到達場、調車場、出發場順序排列。機務段設在兩套調車系統之間。兩套調車系統間設置場間聯絡線，車輛段設在兩調車系統之間靠近空車方向的調車場尾部。

(6)雙向混合式編組站。指兩個調車系統的車場數目和相互位置不同而組成的圖型。由于車場排列方案很多，所以布置圖多種多樣，其中最多的是雙向三級五場布置。大多數雙向三級五場混合式編組站是由原有單向三級四場編組站擴建而形成的。

1.2編組站關鍵節點

(1)車場(如圖1、圖2所示)。

圖1　車場線路(最左側是道岔群)

圖2　車場端部的道岔群

(2)咽喉。車場或車站兩端道岔匯聚的地方，是各種作業(列車到發、機車走行、調車和車輛取送作業等)必經之地，故可稱為車場或車站的咽喉區，簡稱咽喉區。

(3)駝峰。駝峰是將調車場始端道岔區前的線路抬到一定高度，主要利用其高度使車輛自動溜到調車線上，用來解體車列的一種調車設備。駝峰(如圖3所示)的范圍是指峰前到達場(不設峰前到達場時為牽出線)與調車場頭部之間的部分線段，包括推送部分、溜放部分和峰頂平臺。

圖3　駝峰示意

2　編組站破壞等級和破壞閾值分析

2.1相關概念

(1)易損性。目標易損性是指在戰斗狀態下，目標被發現并受到攻擊而損傷的難易程度，包括戰術易損性和結構易損性[1]。結構易損性是指目標在被探測到的條件下，在彈藥的毀傷元素(如破片、沖擊波、金屬射流等)作用下被毀傷的可能性。

(2)易損性度量指標。目前我國最常用的測定目標易損性度量指標，分別是目標毀傷概率和目標易損面積。即目標在威脅作用下，其毀傷概率越大，或目標易損面積越大，表示其易損性越高，更易損。

本文主要對編組站結構易損性進行理論計算分析。通過在彈藥毀傷元素下，計算出編組站目標易損面積，進而分析編組站的易損性。

2.2編組站破壞等級劃分

編組站是車站范圍內各項技術設備的總稱，具有面積大、股道多、設備集中、投彈命中率較高等特點，一旦遭到破壞，就會導致整個車站作業癱瘓。借鑒國外的毀傷等級劃分標準，將目標毀傷劃分為未毀傷、輕度毀傷、中度毀傷、嚴重毀傷、摧毀5個等級(見表1)[2]。

表1　毀傷效果等級劃分　%

2.3破壞閥值模型

在戰時編組站破壞主要是彈坑造成的路基破壞。咽喉區的彈坑也是編組場破壞的重要形態。爆炸在地表產生一個彈坑，彈坑又叫視彈坑，真實的彈坑部分被回落物填充。

當爆炸發生在高空時，不會在基礎上形成彈坑。爆炸發生在低空時，彈坑也很淺。只有在地面爆炸或者地下爆炸時會產生明顯的彈坑。可以說，彈坑深度和直徑隨著爆炸深度的增加而增加。爆炸深度增加到一定程度時，彈坑的深度和直徑開始減小。當爆炸深度超過一定限制時(與爆炸當量和基礎性質有關)，爆炸會在基礎內部形成一個空腔，從地面上看不見彈坑。對于道路、編組場等設施，目前鉆地彈對于單點打擊毀傷效能最大。為更好地研究編組站關鍵節點易損性，本文擬采用鉆地彈進行打擊，通過鉆地彈的單點打擊破壞效果來分析編組站的易損性。

(1)鉆地深度。彈頭在土壤中的鉆地深度，可用下式進行估算：

式中：h為侵徹深度，m；w為彈頭質量，kg；v為攻擊速度，m/s；s為土壤侵徹指數(見表2)；N為彈頭形狀系數；A為彈頭橫截面面積：328為鉆地彈平均阻力值。

(2)彈坑半徑。當彈坑半徑等于爆炸深度時，為標準爆炸，此時的彈坑體積最大。據此假設彈坑半徑等于爆炸深度(侵徹深度)，由此計算彈頭爆炸當量。

(3)彈頭爆炸當量閾值確定。根據美軍試驗數據，解放軍理工大學陳太林[3]等人研究得

由上式得

ω=2.83kh3

式中：R為彈坑半徑，m；ω為裝藥當量，kg；k為介質系數。

表2　土壤的侵徹指數

3　案例分析

3.1數據計算

(1)鉆地深度。假設彈頭彈頭直徑d=400 mm，攻擊速度v=1 500 m/s，路基中等密度的中砂或粗砂壓實，s=5，N=1.0，則侵徹深度在不同彈頭質量情況下見表3。

表3　不同彈頭質量W的侵徹深度

(2)爆炸當量閥值。假設基礎土壤為重砂質粘土，則不同侵徹的最佳爆炸當量見表4。

表4的計算依據是經過大量試驗驗證的。1992年美國桑迪亞國家實驗室(sandia national laforatories)對幾種武器的效應進行了試驗，其結果可以驗證表4的正確性，其試驗結果見表5。

由表5可以看出，當采用當量為800 kg以上的鉆地彈攻擊道路、編組場時，將會破壞出直徑12 m以上的彈坑，其深度也超過6 m。

表4　不同侵徹的最佳爆炸當量

表5　美國航空薄片炸彈試驗統計　m

3.2結論分析

(1)對咽喉區進行打擊可以造成嚴重破壞。當采用200～500 kg的鉆地彈破壞編組站咽喉區時，會造成輕度、中度破壞；采用500～800 kg鉆地彈時，會造成嚴重破壞；當采用當量為800 kg以上的鉆地彈時，將會破壞出直徑12 m以上的彈坑，咽喉區最窄處有6 m左右，彈坑深度超過6 m，可以完全破壞咽喉區。

(2)對駝峰進行打擊可以造成中等以上破壞。當采用200～400 kg的鉆地彈破壞駝峰時，會造成輕度、中度破壞；采用400～600 kg鉆地彈時，會造成嚴重破壞；當采用當量為600 kg以上的鉆地彈破壞時，可以完全破壞駝峰。鉆地彈對駝峰的破壞與咽喉區破壞一樣，也可以使關鍵設備完全毀傷。但在緊急情況下可以采取人工、機車牽引等方法部分完成調車作業。在保存有一定咽喉區、車場線路的情況下，在搶修期內不能完全使其喪失功能。

(3)對車場線路進行打擊可以造成中等以下破壞。車場線路多(十條至幾十條)，其中部分線路受到破壞，本文采用的是單點打擊評估，不論采用多大質量的鉆地彈對線路進行破壞，雖然可以完成破壞一條或者幾條線路，但不影響車場的功能，可以通過咽喉區道岔，或者臨時設置道岔，建立新的回路。其編組功能會受到部分影響，但不會完全使其喪失功能。

4　結　語

本文在對編組站不同類型分析的基礎上，明確編組站關鍵交通節點和其破壞等級劃分，并通過建立破壞閥值模型進一步分析研究編組站破壞程度，為下一步編組站關鍵交通節點搶修和防護做好理論支撐，為部隊戰時保障措施和方案的制訂提供科學依據。

[1]李向東，杜忠華.目標易損性[M].北京:北京理工大學出版社，2013：1-2.

[2]舒健生．鐵路編組站目標毀傷效果評估[J]．火力指揮與控制，2012，37(11)：94-101.

[3]陳太林，劉榮忠，胡功笠.航空炸彈對土壤侵徹和爆炸效應的計算分析[J].彈箭與制導學報，2003,23(2)：46-47.

(編輯：閆曉楓)

Key Traffic Node Vulnerability on Marshaling Station

LI Juxuan1, WANG Lei2, YIN Fuwen2

(1.National Defense Traffic Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

In order to satisfy the demand of land battlefield under background of land battlefield, the paper establishes destroying value models on different forms and key traffic node of marshaling station, and analyzes its vulnerability, which can provide theoretical support and basis for defending, repairing and building marshaling stations in wartime.

marshaling station; key traffic node; destroying value

2016-05-11；

2016-06-05．

李聚軒(1961—)，男，博士，教授，碩士研究生導師．

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.10.007

U212

A

1674-2192(2016)10- 0028- 04