3.2 车站线路的平面和纵断面
3.2.1 站坪长度应根据站型、站线数量、道岔咽喉区长度和到发线的有效长度等确定。
站坪系指设置车站配线的地段,其长度与下列因素有关:
1 站型
车站类型分横列式、纵列式两种。矿山内多采用横列式车站,如矿山站、会让站、入换站等。纵列式车站较少,如折返站中的套袖式车站。
2 站线数量
站线数量决定于车站的性质及其作业量。如破碎站、工业场地、入换站等,其各方面的要求是有所不同的。
3 道岔咽喉区的长度
咽喉区的长度决定于车站配置图及其道岔形式和号数。
4 到发线的有效长度
到发线的有效长度与列车长度和线路作业要求有关。
3.2.2 车站应布置在直线上。在地形受限制的条件下,可设在曲线上,站线最小曲线半径应符合表3.2.2的规定。
车站不应设在反向曲线上。在特别条件下,能够符合安全运行需要,且有技术经济依据时,可将无调车作业的会让站设在反向曲线上,但其曲线半径不应小于250m;进采场和排土场的入换站,其曲线半径不应小于180m。
表3.2.2 站线最小曲线半径(m)
注:括号内数值为一类机车车辆类型的允许值。
车站如布置在曲线上,则瞭望条件差;道岔布置受限、站坪增长,列车起动增加曲线附加阻力,曲线线间距加宽,增加路基工程量等,因此应布置在直线上。在地形受限制地段,设在直线上确有困难时,才允许设在曲线地段。在地形受限制地段,经技术经济论证,且能保证运行安全,才允许将无调车作业的会让站及进入采场、排土场的入换站,设在反向曲线上。
3.2.3 用以解体、编组的牵出线应设在直线上。地形受限制时,可设在半径不小于300m 的曲线上。
仅供列车或成组车辆转线作业的牵出线,地形受限制时,可设在半径不小于200m的曲线上。
牵出线不应设在反向曲线上。在改建旧有车站时,可保留位于反向曲线上的牵出线。牵出线应有良好的瞭望条件。
有编解作业的牵出线机车甩挂频繁;同时,为了便于瞭望信号和前后联系,所以应将牵出线设在直线上。
只有在地形受限制地段,可将牵出线设在规定的曲线半径上。
牵出线不应设在反向曲线上,只有在改建旧站,引起困难,且有充分依据时,才允许设在反向曲线上。
但在任何情况下,都必须保证牵出线有良好的通视条件,以利于作业和保证行车安全。
3.2.4 有装卸作业的站内线路,应设在直线上。地形受限制时,可设在半径不小于250m的曲线上,但倒装矿仓(槽)地段及其前后各不短于一辆车的长度范围内应设在直线上。
有装卸作业的站内线路,应尽量设置在直线上以利于装卸作业。当设有倒装矿仓(槽)时,在困难情况下,也应将倒装矿仓(槽)及前后不短于一辆车的长度设在直线上,其原因:
1 曲线矿槽结构的受力情况不好。
2 矿槽顶部及底部的皮带机不能转弯。
3 保证作业的安全和顺利,防止车辆装偏。
3.2.5 三角线的曲线半径不应小于表3.2.5的规定。
表3.2.5 三角线曲线半径(m)
注:机车、车辆类型分类:一类为机车固定轴距小于或等于2.6m,全轴距小于11m;矿车固定轴距小于或等于1.8m,全轴距小于11m。二类为机车固定轴距小于或等于2.6m,全轴距小于16m;矿车固定轴距小于或等于1.8m,全轴距小于11m。三类为矿车固定轴距1.2m×2m,全轴距小于13m。
由于矿山铁路线形(围绕矿床作环形折返)造成机车车辆轮缘偏磨及机车车辆进库检修等需要,应在矿山设转向设施。
转向设施目前常用的有三角线和转盘。
三角线的构造简单,但占地面积大,且转向作业时间长。转盘占地面积小,但投资高,在不能布置三角线时可设转盘。
由于机车车辆需要经三角线转向的次数较少,且以较低速度进入三角线,所以三角线可采用较小的曲线半径。本条规定是根据机车车辆的最小通过半径和矿山具体情况制定的。一般地段取半固定线Ⅲ级线地形受限制地段的最小曲线半径;地形受限制地段取采场内地形受限制地段的最小曲线半径值。
3.2.6 站线与梯线连接的曲线半径,不应小于其相邻道岔的导曲线半径。
为了使列车通过道岔时有较好的运行条件,保证列车速度不受连接半径的限制,一般连接曲线的半径不应小于所用道岔的导曲线半径。
3.2.7 设在曲线上的正线或牵出线,其圆曲线与直线间的连接,应符合本规范第3.1.5条的规定。在同向和反向曲线上时,应符合本规范第3.1.5和第3.1.7条的规定。
设在曲线上的站线,其圆曲线与直线间的连接应设置满足轨距加宽要求的递减距离。地形受限制时,可将递减距离全长放入圆曲线内。
曲线与道岔连接时的直线段长度不宜小于8m,地形受限制时不应小于3m。
站内正线有列车直接通过;牵出线走行单机时因速度较高,又来回频繁挪动车组,钢轨磨损较大。在平面连接时,按区间正线标准设计为宜。
站内的其他线路不直接通过列车,运行速度不高,可不设外轨超高,因此,只要满足设置轨距加宽要求的递减距离。在地形受限制地段,可将递减距离放在圆曲线内。
为了满足曲线轨距加宽递减的需要及减少道岔的养护维修工作量;规定圆曲线与道岔间的直线段长度,按轨距加宽值15mm时,轨距加宽递减率2‰计,则轨距加宽递减需在7.5m长度范围内完成,规定一般不小于8m。地形受限制地段,不应小于机车车辆固定轴距,取3m,所欠剩余长度应在曲线内完成。
3.2.8 进入建筑物的线路,在建筑物门前应设置直线段。直线段长度不应小于进入该建筑物的最长机车或车辆的长度。改建时地形受限制,直线段长度可减小到2m,但线路进入建筑物大门的建筑限界,应根据进入该建筑物的机车车辆长度和转向架中心距(或固定轴距)计算其最大加宽值进行加宽。
本条规定是保证机车、车辆进出建筑物的安全。
3.2.9 岔线在区间或站内与正线、到发线接轨时,均应设置安全线。当受地形限制或向车站方向为平道或上坡道时,也可设置脱轨器代替安全线。
1 岔线与站内到发线接轨,当站内有平行进路及隔开道岔,并有联锁装置时,可不设安全线。
2 办理同方向或相对方向同时接发车时,下列情况应设安全设施:
1)在进站信号机外制动距离内进站方向为超过12‰,150t及以上电力机车牵引时为超过15‰的下坡道的车站,在接车线末端应设置安全线。
2)有办理通勤列车的车站,在接车线末端应设置隔开设备。
岔线在区间内与正线或在站内与正线、到发线接轨时,为了保证正线列车不致与岔线的列车发生冲突,规定在接轨处铺设安全线(图5)。如设安全线受地形条件限制或向车站方向为平坡或上坡道,由于列车运行速度低,且电力机车牵引易于控制列车进站速度,为此可以用设置脱轨器代替安全线。在高路堤、桥头和建筑物集中的地点,设脱轨器应慎重选用,以免列车万一脱轨后颠覆或脱轨器失效,造成严重损失。
图5 在接轨处设安全线
当站内有平行进路、隔开道岔并有联锁时,列车不会发生越标冲突,故可不设安全线(图6)。
图6 不设安全线
在进站信号机外制动距离内为超过12‰(l50t电机车为超过15‰)下坡道的车站,为保证下坡进站的列车不致闯入区间,与正线上对向进站的列车或站内发出的列车发生冲突,故规定应在接车线的末端设置安全线(图7)。
图7 在接车线末端设安全线
进站信号机外制动距离内坡度大于12‰(150t电机车大于15‰),是根据目前国内电力机车设备的性能计算确定的。由国产ZG-100-1500型和ZG-150-1500型电力机车的制动特性曲线可知,机车的运行速度(v)和制动电流(IB)、电阻制动力(B电)有关(见表9)。
按机车常用的牵引定数为8~10辆60t自翻车计算时,其列车的单位电阻制动力(W0)为:
式中:b电——单位电阻制动力(kg/t);
P——机车重量(t);
Q——矿车总重(t);
Woz——列车平均基本阻力(kg/t)。
计算结果见表10。
表10 列车单位电阻制动为计算(kg/t)
根据单位重量的制动力值(kg/t)等于坡度的千分率的关系,经上述计算所得不同控制器运行级条件下的列车单位电阻制动力(W0),只要在进站信号机外制动距离的坡度相当于列车单位电阻制动力(W0),列车就可以恒速进站。为了安全停车,规定采用制动电流较低值时计算的列车单位电阻制动力(100t电机车牵引8辆60t矿车或150t电机车牵引7辆100t矿车)为12‰的坡度;当150t电机车牵引10辆60t矿车或6辆100t矿车时,计算的列车单位电阻制动力为15‰。由于列车单位电阻制动力随列车不同组成而变化,设计中应根据具体条件验算。
为了保证接发通勤列车的安全,故规定有办理通勤列车与其他列车同时接车或同时接发列车的车站在接车线的末端应设隔开设备。
3.2.10 当线路坡度、长度超过表3.2.10规定数值时,应根据线路情况和列车运行区段长度,确定在区间或站内设置避难线。
避难线的长度,应按最大下坡道条件下,失控的列车以机车构造速度65km/h驶入避难线确定。
长大下坡道前的车站,应设置制动失灵的车辆甩挂停放线。
表3.2.10 线路坡度、长度限定值
避难线的设计主要参照铁道部的原规定。列车制动按第一次制动有效,第二次制动完全失效,或者由于列车闸瓦持续制动,造成制动力越来越弱而导致列车放飏的情况考虑。
第一次制动有效,是靠长大下坡前方的制动检查所来保证。在检查过程中如发现有制动失灵的机车车辆,应摘下进行修理。
因此,进入长大下坡道上的列车,第一次制动应该是有效的。
列车出站后,在长大下坡道上,作电阻制动控制下的加速运行,当加速到规定的速度后,进行减压或减压后保压制动,使列车减速或恒速运行,如列车不再缓解,这时认为制动系全部有效。如列车缓解后,这时认为列车二次制动有失效的可能,需考虑是否要设置避难线,其长大下坡道的长度就在这基础上计算确定。
1 需要考虑设置避难线的长大下坡道长度应包括下列三部分,其计算按ZG-100-1500型电力机车牵引10辆载重60t自翻车确定:
1)电力机车牵引列车出站,认为进入长大下坡道时列车速度为18km/h时,电力机车在电阻制动控制下,作加速运行,一直使列车增速至28km/h(见图8)。
2)当列车加速到28km/h后,即施行“大闸”气制动,使列车速度降至10km/h,ZG-100-1500型电机车牵引10辆60t矿车下坡制动状态下的v-s曲线(见图8~图14)。
图8 下坡制动v-s曲线
图9 下坡制动v-s曲线
图10 下坡制动v-s曲线
图11 下坡制动v-s曲线
图12 下坡制动v-s曲线
图13 下坡制动v-s曲线
图14 下坡制动v-s曲线
3)列车减速至10km/h后,再作1)条件下的加速运行,当列车速度增至28km/h时,则再次施行“大闸”气制动。此时,假设司机发现制动失灵,或者由于列车持续制动,造成闸瓦发热,温度越来越高,摩擦系数越来越小,制动力越来越弱,而导致列车放飏,列车在下坡道上继续作加速运行,这时应根据线路平、纵断面情况和列车运行要求,计算确定在站内或区间设置避难线。
2 铁道部齐齐哈尔局在牙林线试验报告中指出,闸瓦温度根据铸铁的性质,最高温度控制在铸铁闸瓦安全退火软化温度范围内,即723℃以下较适宜。铁道部科学研究院和兰州局在兰新线打武段的试验中建议,闸瓦主流温度不得超过550℃,而最高温度不得超过600℃。
闸瓦与轮周在制动摩擦时,其发热和温度的上升不仅与闸瓦压力有关,而且与列车的运行速度、制动持续时间均有密切的关系。
列车在长大下坡道上运行,连续制动采用GK型制动机,当减压量为1.0kg/cm2时,铸铁闸瓦的温度状态计算结果见表11。
表11 闸瓦温度
目前冶金矿山列车制动闸瓦一般采用合成材料,其使用情况表明,无论在耐温程度或摩擦性能上均优于铸铁闸瓦。列车在制动状态下,制动力实际上是随着闸瓦温度的升高而不断下降,且列车的制动装置完好状态亦各有差异。综合上述条件,闸瓦的制动持续时间控制在5min范围内,列车是不可能发生因闸瓦发热、降低闸瓦压力而造成制动失效的问题。
3 综上所述,考虑设置避难线的长大下坡道长度计算结果见表12。
表12 长大下坡道长度
确定设置避难线的长大下坡道长度时,从安全角度出发,在上述验算中,有以下几点未予考虑:
第1)部分中,机车增速到28km/h时,电阻制动仍有效,在验算中则按增速到28km/h即施行气制动,而未包括电阻制动的有效部分。
第3)部分中,当机车速度又增至28km/h时,发现气制动失灵,以此确定长大下坡道长度。按电阻制动性能,车速在28km/h~30km/h左右,电阻制动仍有效。验算中未包括此有效部分。
对列车在运行中所受的曲线阻力及风阻力等均未计入。
当列车制动失灵,在下坡道上继续加速运行时,未考虑采用手制动因素。
3.2.11 车站宜设在平道上。必须设在坡道上时,可设在不大于2.5‰的坡道上;有滚动轴承车辆停放时坡道不应大于1.5‰。
对不办理调车作业或摘钩作业的车站,地形受限制时,可布置在不大于10‰的坡道上。
为了运行安全与作业方便,车站应设在平道上。当地形困难,必须设在坡道上时,应保证列车进站能安全停车,列车停车后能起动,车辆不会自行溜走,站内调车作业安全。
车辆在静止时要溜走,须克服的阻力为4.5kg/t。但车辆停在车站受很多外界条件(如风力、震动等)影响,故要考虑一定的安全系数,在稍受外力的情况下,能与低速时车辆的行驶阻力(即受到推动后,这种运动开始时的阻力)相均衡的坡度,约等于2.5‰。在停放滚动轴承车辆的车站,由于车辆的基本阻力小,其纵坡不应大于1.5‰。
对不办理调车或摘挂钩作业的车站,因机车与车辆联挂在一起,不会发生溜车事故,因此规定在地形特别困难时,允许布置在不大于 10‰的坡道上。
3.2.12 车站纵断面的坡段长度及其连接,应按区间所规定的同一标准设计。
3.2.13 车站咽喉区的坡度,宜与车站坡度相同。地形受限制时,对不办理调车作业的车站,可将咽喉区布置在不大于15‰的坡道上;在工业场地不通行整列车的个别道岔,可设在限制坡道上。
道岔位置应避免与竖曲线重叠。地形受限制时,道岔可设在半径不小于5000m的竖曲线范围内。
车站道岔咽喉区的坡度。一般宜与车站坡度相同,可减少站坪范围内的坡段数量,又有利于车站运营。在地形受限制条件下,为争取高程,节约土石方工程,在无调车作业的会让站,允许将警冲标以外的道岔咽喉区段设在不大于15‰坡道上的理由如下:
1 该道岔咽喉区无列车往返调车作业;
2 因区间限坡在重车上坡时,一般情况下可达25‰,减去道岔阻力后,其地段可达22‰。
3 车站纵坡在困难条件下,可达10‰。
综上所述,道岔咽喉区,在特别困难条件下,当不办理调车作业时,可布置在不大于15‰坡道上。
道岔布置在竖曲线上有下列缺点:
1 道岔辙轨被绷紧,使搬道操纵困难。
2 辙轨尖端与基本轨有一定的高差,养护困难。
3 有害空间处不平顺,使运营条件变坏。
基于上述三个原因,应将道岔设在顺直的坡道上,并要求道岔前后离开变坡点有一段的距离,以改善运行条件。
困难条件下,在不影响行车速度、安全与平顺性的前提下,允许将道岔布置在竖曲线上,但竖曲线半径不应小于5000m。
3.2.14 用以解体、编组的牵出线,应布置在平道上或面向服务站线的下坡道上,其坡度不应大于2.5‰。在地形受限制情况下,调车作业较少的牵出线,可设在面向服务站线的上坡道上,但其坡度不应大于2.5‰。
仅供列车或成组车辆转线作业的牵出线,地形受限制时,可根据该牵出线范围内相邻正线的纵断面设计,但坡度不应大于15‰,并应保证停车、起动和在坡道上作业的安全。
牵出线设在面向服务站线的下坡道上的原因是:
1 起动容易。
2 机车车辆在牵出线上解体、编组作业时,不能接风管,主要靠机车本身制动,因此,要求此坡道有利于制动。
3 防止刚摘钩的车辆溜走,失去控制,造成事故。
为此,牵出线上的纵断面坡度不应大于2.5‰。
在地形受限制和调车作业不繁忙的条件下,为节省大量的土石方量,可将牵出线设在面向服务站线的上坡道上,其坡度亦不应大于2.5‰。
仅供列车或成组车辆转线作业的牵出线,在地形受限制时,为减少大量的土石方工程和有桥涵时,为了满足设置桥涵的需要,可按相邻区段纵断面考虑,但坡度不应大于15‰。
3.2.15 三角线曲线地段的坡度不应大于20‰,其尽头线可设在平道上或面向车挡不大于5‰的上坡道上。
从转车盘的边缘至竖曲线的起点,应有不小于25m的平道。
三角线的曲线部分,可以设在坡道上,但坡度不能过陡,其理由:
1 可以更好地适应地形条件,节省工程量。
2 考虑入库的带病机车独立工作的可能。
3 满足简单的作业要求。
根据上述原因,规定曲线部分的坡度不能大于20‰。
尽头部分设在面向车挡不能大于5‰的上坡道,是为了便于机车在车挡前停车和停车后易起动。
为了保证机车能平稳地进入转盘,故规定在转盘前应有一个机车长度的水平直线。
3.2.16 装卸有害液体、易燃、易爆、危险品等作业区范围内的线段,应设在平道上。
为确保作业安全,对装卸有害液体、易燃、易爆、危险品等的作业区范围内(停放、装卸、车辆移动)的线段,在任何地形条件下,均应设在平道上。
3.2.17 连接建筑物的线路,自建筑物大门边缘起,至纵断面竖曲线起(迄)点之间,应有一段平道,地形受限制时,其长度不应小于最长机车或车辆长度。
当连接线面向建筑物有大下坡道时,应采取安全措施。
为了确保机车车辆进出建筑物的作业安全,规定进建筑物线应设在平道上。困难条件下,建筑物门前的进入线亦应有等于进入的最长机车车辆长度的水平直线,以免建筑物门前有弯道引起库门的加宽。当进建筑物线外有大坡道时,为避免失控车辆溜入建筑物造成严重安全事故,要求设有阻车器、脱轨器或其他安全措施。