駝峰車(chē)輛減速器設(shè)備的設(shè)計(jì)選型

李 華

駝峰車(chē)輛減速器是駝峰場(chǎng)的主要基礎(chǔ)設(shè)備，其工作的可靠性與駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果和安全密切相關(guān)。在我國(guó)各種規(guī)模的駝峰場(chǎng)建設(shè)和改造中，T·JK系列重力式車(chē)輛減速器仍占主導(dǎo)地位。近幾年來(lái)，新型的電動(dòng)減速器、液壓分級(jí)制動(dòng)減速器等也逐漸在多個(gè)站場(chǎng)得到了推廣使用。這些新型減速器設(shè)備的應(yīng)用，為車(chē)輛減速器設(shè)計(jì)選型提供了多種選擇。如何在駝峰工程設(shè)計(jì)中合理地選擇車(chē)輛減速器設(shè)備的型號(hào)是駝峰信號(hào)工程設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。為此，在分析駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛減速器性能需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合各種類(lèi)型車(chē)輛減速器的實(shí)際使用情況，提出車(chē)輛減速器設(shè)計(jì)選型中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

1 車(chē)輛減速器對(duì)駝峰自動(dòng)化控制的影響

駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)中車(chē)輛減速器計(jì)算機(jī)控制過(guò)程，是一個(gè)由校正環(huán)節(jié) (計(jì)算機(jī))、執(zhí)行環(huán)節(jié)(減速器)、被控對(duì)象 (溜放車(chē)組)和反饋環(huán)節(jié)(測(cè)速雷達(dá))組成的具有反饋調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制過(guò)程。其基本要求是保證被控車(chē)組離開(kāi)減速器區(qū)段的實(shí)際速度與系統(tǒng)所要求的計(jì)算速度相一致，即減速器的控制精度必須在要求的范圍之內(nèi)。只有這樣才能保證溜放車(chē)組之間的間隔，使溜放車(chē)組以安全的速度在調(diào)車(chē)線(xiàn)內(nèi)相互連掛。如果減速器的控制精度不能保證在規(guī)定的范圍內(nèi)，系統(tǒng)將很難達(dá)到預(yù)期的功能和效果，甚至出現(xiàn)安全問(wèn)題。理論分析和實(shí)踐運(yùn)用表明，車(chē)輛減速器的動(dòng)作時(shí)間及其離散度是影響車(chē)輛減速器的控制精度的主要因素。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須采用有效的控制策略，對(duì)車(chē)輛減速器動(dòng)作的滯后進(jìn)行補(bǔ)償。從控制系統(tǒng)的角度來(lái)說(shuō)，車(chē)輛減速器的緩解時(shí)間及離散度越小，就越容易保證較高的控制精度。若車(chē)輛減速器緩解動(dòng)作慢，則有可能將溜放車(chē)組夾?；蜍?chē)速過(guò)低，造成撞車(chē)事故。

車(chē)輛減速器的單位制動(dòng)能高也會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)控制精度產(chǎn)生影響。具有較大的單位制動(dòng)能高，可縮短減速器的有效制動(dòng)長(zhǎng)度，在間隔制動(dòng)位可以縮短駝峰咽喉區(qū)的長(zhǎng)度，在目的制動(dòng)位可以減少對(duì)股道有效長(zhǎng)的占用。而車(chē)輛減速器的單位制動(dòng)能高提高后，將增大車(chē)輛制動(dòng)過(guò)程中的減速度。對(duì)于控制系統(tǒng)而言，為減少減速度對(duì)控制精度的影響，并不希望有太大的減速度。所以，過(guò)高的單位制動(dòng)能高，將增加控制系統(tǒng)保證控制精度的難度。

對(duì)于非重力式減速器，計(jì)算機(jī)控制需采用分級(jí)控制，即根據(jù)溜放車(chē)組的重量，選用合適的制動(dòng)等級(jí)對(duì)溜放車(chē)組實(shí)施制動(dòng)。這就要求控制系統(tǒng)必須較為精確地測(cè)量溜放車(chē)組的重量并分級(jí)，特別是對(duì)于空車(chē)與重車(chē)組合的車(chē)組，必須測(cè)量每個(gè)車(chē)輛的重量，在控制過(guò)程中精確判定車(chē)輛在減速器上的位置，并根據(jù)在車(chē)輛減速器上的車(chē)輛重量等級(jí)適時(shí)地輸出控制命令。如果發(fā)生制動(dòng)等級(jí)誤差，就可能導(dǎo)致車(chē)輛擠出脫線(xiàn)事故的發(fā)生。

車(chē)輛減速器重復(fù)制動(dòng)的動(dòng)作時(shí)間是保證有效控制的因素之一。在駝峰作業(yè)繁忙時(shí)，例如同一股道連續(xù)進(jìn)車(chē)或車(chē)組在減速器區(qū)段追鉤時(shí)，控制系統(tǒng)必須將車(chē)輛減速器快速地從緩解狀態(tài)變?yōu)橹苿?dòng)狀態(tài)，對(duì)車(chē)組實(shí)現(xiàn)有效和可靠地控制。

2 車(chē)輛減速器設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)的作業(yè)要求和車(chē)輛減速器的主要作用，減速器可分為間隔制動(dòng)用和目的制動(dòng)用二類(lèi)。我國(guó)駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)普遍采用鉗夾式減速器，其制動(dòng)力或來(lái)源于外力，或來(lái)源于車(chē)重力，故分為非重力式減速器和重力式減速器二種。按動(dòng)力系統(tǒng)分類(lèi)又可分為液壓型、氣動(dòng)型和電動(dòng)型。目前國(guó)內(nèi)在用的車(chē)輛減速器主要產(chǎn)品種類(lèi)如表1所列。

T·JK系列氣動(dòng)非重力式減速器在我國(guó)鐵路應(yīng)用較早，主要用于間隔制動(dòng)位。其特點(diǎn)是安裝基礎(chǔ)較深、用鋼量大、強(qiáng)度較好，可分4～6級(jí)制動(dòng)，每級(jí)制動(dòng)力可獨(dú)立調(diào)整，目前一些站場(chǎng)仍在使用。但由于影響其制動(dòng)力變化的因素較多，動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)、緩解慢且離散度大，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的要求比較高。

T·JK(Y)系列浮軌重力式減速器安裝使用數(shù)量最多，其特點(diǎn)是制動(dòng)力大、動(dòng)作速度快、可靠性高、控制簡(jiǎn)便和成本低，但是制動(dòng)力不可調(diào)。

T·JD系列電動(dòng)車(chē)輛減速器自2000年10月在新鄉(xiāng)南編組站正式使用后，作為目的制動(dòng)設(shè)備，已陸續(xù)在洛陽(yáng)東、唐山東、信陽(yáng)北等中小能力駝峰得到推廣使用，其特點(diǎn)是動(dòng)作快、動(dòng)力系統(tǒng)簡(jiǎn)單。實(shí)際使用過(guò)程中，在制動(dòng)、緩解的可靠性、電機(jī)系統(tǒng)的壽命、維護(hù)的安全性等方面也暴露出不少問(wèn)題，設(shè)備故障率較高。

TJDY非重力式液壓型減速器是一種采用液壓分級(jí)制動(dòng)技術(shù)的新型車(chē)輛減速器，適用于目的制動(dòng)位，2004年4月在益陽(yáng)駝峰正式上道使用。其最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝不需要整體道床，工程造價(jià)有明顯的優(yōu)勢(shì)。這種減速器雖有3個(gè)制動(dòng)等級(jí)，但其最低等級(jí)的制動(dòng)力不能調(diào)整過(guò)高，否則對(duì)空車(chē)的控制不利，有出現(xiàn)空車(chē)被擠出的危險(xiǎn)，所以其最大制動(dòng)力就受到一定的限制。實(shí)際使用中TJDY型減速器單位制動(dòng)能高低，影響大組重車(chē)“放頭攔尾”控制的效果;在不設(shè)間隔制動(dòng)位的駝峰，如果峰高超過(guò)2m，就需要增加減速器設(shè)備數(shù)量。例如，西寧駝峰原設(shè)計(jì)目的制動(dòng)位采用6+6節(jié)TJDY減速器，開(kāi)通使用后由于重車(chē)超速?lài)?yán)重，只得每股道再增一臺(tái)，改成6+6+6節(jié)。由于目的制動(dòng)位減速器臺(tái)數(shù)的增加，使得減速器區(qū)段變長(zhǎng)，造成調(diào)車(chē)線(xiàn)有效長(zhǎng)減少，給測(cè)速雷達(dá)的調(diào)整、防止臨道干擾增加了困難，同時(shí)也增加了費(fèi)用。

3 關(guān)于設(shè)計(jì)選型的幾個(gè)建議

1．應(yīng)選用緩解性能好、制動(dòng)力穩(wěn)定的車(chē)輛減速器。選用緩解時(shí)間小的減速器，對(duì)提高駝峰控制系統(tǒng)的控制精度將起到事半功倍的效果。

2．應(yīng)優(yōu)先選用重力式減速器，這樣可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)。如果選用非重力式減速器，就必須要求控制系統(tǒng)能對(duì)溜放車(chē)組在減速器上的位置進(jìn)行定位、按車(chē)輛重量等級(jí)進(jìn)行正確控制。這樣才能保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全。如果一味地要求車(chē)站作業(yè)中將空車(chē)和重車(chē)分鉤溜放，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。

3．電動(dòng)減速器尚未達(dá)到產(chǎn)品系列化、規(guī)范化程度，其使用中出現(xiàn)的缺點(diǎn)仍未得到有效地解決，在只有目的制動(dòng)位的中小能力駝峰可以考慮采用，但對(duì)有間隔制動(dòng)位和目的制動(dòng)位的大中能力駝峰應(yīng)慎用。

4．對(duì)于TJDY非重力式液壓型減速器，受其制動(dòng)能力和動(dòng)作時(shí)間的限制，僅在中小能力駝峰可以考慮采用。要重點(diǎn)考慮在設(shè)計(jì)峰高的條件下其制動(dòng)力是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求和設(shè)備數(shù)量是否合理。同時(shí)，還要考慮控制系統(tǒng)必須具備按車(chē)輛重量等級(jí)進(jìn)行正確控制的功能。如不能滿(mǎn)足這些條件，就要避免選用。

5．應(yīng)選用性?xún)r(jià)比合理的設(shè)備。駝峰自動(dòng)化改造工程的費(fèi)用一般在1000萬(wàn)元～4000萬(wàn)元左右，其中車(chē)輛減速器設(shè)備的費(fèi)用占到投資的30%左右，若加上車(chē)輛減速器的建筑工程和安裝工程及其他相關(guān)費(fèi)用，整個(gè)車(chē)輛減速器部分工程費(fèi)用約占駝峰自動(dòng)化建設(shè)或改造總投資的40%或更高。所以，在進(jìn)行駝峰自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)時(shí)，就不得不慎重考慮車(chē)輛減速器的設(shè)備選型。車(chē)輛減速器的選型既要從技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、可靠且產(chǎn)品質(zhì)量好，又要從性能價(jià)格比較合理等方面綜合考慮。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從如何保證駝峰自動(dòng)化控制系統(tǒng)性能的角度，提出了車(chē)輛減速器設(shè)計(jì)選型中應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。此外，車(chē)輛減速器的選型還需充分考慮減速器機(jī)械強(qiáng)度、使用壽命、維護(hù)工作量等要求。總之，車(chē)輛減速器的設(shè)計(jì)選型必須從駝峰能力、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全可靠、產(chǎn)品質(zhì)量好、性能價(jià)格合理等方面綜合考慮。

就現(xiàn)階段而言，大中能力駝峰場(chǎng)仍應(yīng)首選T·JK系列浮軌重力式減速器。小能力駝峰可以適當(dāng)?shù)乜紤]選用電動(dòng)減速器或非重力式液壓型減速器。

［1］ 牟廣森，陳龍甫，汪德模．計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，1988．

［2］ 李岱峰，郭祥熹，張樸.T·JK T·JY系列車(chē)輛減速器［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2002．

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(責(zé)任編輯:張 利)