提高駝峰設(shè)備可靠性的探討

丁恩山

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 研究生部，北京 100081）

徐州北 ( 編組 ) 站下行系統(tǒng)自 2005 年 12 月、上行系統(tǒng)自 2009 年 12 月開通運(yùn)行以來，總體運(yùn)營(yíng)狀況良好，但仍然存在車輛安全連掛率低、溜放車輛被夾停或超速連掛造成車輛損壞的情況，嚴(yán)重危及調(diào)車場(chǎng)作業(yè)安全和效率。車站調(diào)車場(chǎng)的軟件控制模式、硬件故障、減速器制動(dòng)力弱、測(cè)重不準(zhǔn)、測(cè)長(zhǎng)不準(zhǔn)、風(fēng)力異常等速度控制環(huán)節(jié)異常均可導(dǎo)致溜放車輛超速；而溜放車輛被夾停與雷達(dá)測(cè)速是否準(zhǔn)確、減速器制動(dòng)力的大小、車輛類型的確定等因素有關(guān)，同時(shí)與測(cè)速雷達(dá)、傳感器、測(cè)重儀、減速器等駝峰設(shè)備的工作狀態(tài)密切相關(guān)。

1 測(cè)速雷達(dá)故障原因分析及對(duì)策

雷達(dá)是駝峰調(diào)速系統(tǒng)中的基礎(chǔ)測(cè)量設(shè)備，其工作性能直接影響編組站的解編能力和溜放作業(yè)安全。目前，徐州北站上、下行調(diào)車場(chǎng)均采用 T · CL-2 型測(cè)速雷達(dá)，該型測(cè)速雷達(dá)在現(xiàn)場(chǎng)使用過程中存在外部原因產(chǎn)生干擾的問題，給溜放作業(yè)安全帶來不良影響。

1.1 暴雨產(chǎn)生的干擾

在暴風(fēng)雨天氣條件下，徐州北站調(diào)車場(chǎng)多次出現(xiàn)車輛被夾停在減速器區(qū)段或車輛在減速器出口超速的現(xiàn)象。T · CL-2 型測(cè)速雷達(dá)受暴風(fēng)雨影響較大，若雨滴干擾大于車速信號(hào)，則雷達(dá)顯示的不是車速，而是雨滴的速度。當(dāng)雨滴的速度大于減速器出口定速時(shí)，車輛將被夾停在減速器上；當(dāng)雨滴的速度小于減速器出口定速時(shí)，減速器將提前緩解，造成車輛溜放超速。針對(duì)上述問題，徐州北站調(diào)車場(chǎng)采取了以下措施。

（1）更換雷達(dá)類型。T · CL-2 型測(cè)速雷達(dá)為線極化波雷達(dá)，雨滴對(duì)雷達(dá)干擾較大。目前，市場(chǎng)上有圓極化波的雷達(dá)，該雷達(dá)能有效降低暴風(fēng)雨的干擾。圓極化波有左旋和右旋兩種不同的旋轉(zhuǎn)方向。由于車輛為平面，對(duì)圓極化波產(chǎn)生反射，其旋轉(zhuǎn)方向不變，雷達(dá)能夠接收；雨滴為球面，對(duì)圓極化波產(chǎn)生反射，其旋轉(zhuǎn)方向相反，雷達(dá)不能接收。因此，應(yīng)采用圓極化波雷達(dá)[1]。

（2）人工干預(yù)駝峰溜放作業(yè)。降雨時(shí)相關(guān)作業(yè)人員在車站作業(yè)樓盯崗，隨時(shí)查看雷達(dá)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)降雨影響雷達(dá)測(cè)速時(shí)，要求駝峰作業(yè)人員降低推峰速度，加大駝峰溜放作業(yè)間隔，必要時(shí)采取人工手動(dòng)控制減速器或停止溜放作業(yè)。

1.2 振動(dòng)引起的干擾

車輛通過測(cè)速雷達(dá)相鄰股道時(shí)，將引起很大的振動(dòng)，如雷達(dá)箱及支架不能有效降低這些振動(dòng)，則引起雷達(dá)噪聲，影響雷達(dá)測(cè)速的平穩(wěn)性，為此采取以下應(yīng)對(duì)措施。

（1）盡量加大、加深雷達(dá)箱的下部基礎(chǔ)，并將基礎(chǔ)與雷達(dá)箱連成一體，減少鄰線過車時(shí)箱體的振動(dòng)。

（2）定期檢查并更換箱體內(nèi)雷達(dá)支架上的減振器，保持減振器狀態(tài)良好，減少過車時(shí)雷達(dá)的振動(dòng)。

（3）保持雷達(dá)支架上各固定螺絲、螺母的緊固和彈簧彈性的良好，雷達(dá)與支架間固定良好，避免雷達(dá)晃動(dòng)。

1.3 鄰線及本線作業(yè)車產(chǎn)生的干擾

在溜放作業(yè)過程中，難行車進(jìn)入一、二部位減速器時(shí)車速較高，車輛不易被夾停；但在車輛溜放至三部位減速器區(qū)段時(shí)，車速已經(jīng)下降，減速器在制動(dòng)過程中，車輛減速度過大，車輛會(huì)出現(xiàn)瞬間停車或車速低于 3 km/h。如此時(shí)鄰線有溜放車輛或本線有車輛繼續(xù)溜放，電磁波通過本線車輛反射到其他溜放車輛，雷達(dá)將會(huì)顯示異常高速，造成減速器重復(fù)動(dòng)作，車輛被夾停在減速器上。此現(xiàn)象容易發(fā)生在本線溜放車輛為敞車、棚車時(shí)，溜放車輛為厚輪車及難行車也易發(fā)生溜放車輛途停的現(xiàn)象。引起雷達(dá)測(cè)速異常的原因是：①對(duì)個(gè)別進(jìn)入三部位減速器的速度過低的車輛，由于減速器開口尺寸調(diào)整至下限，造成過度制動(dòng)，從而夾停車輛；②雷達(dá)角度調(diào)整不當(dāng)，雷達(dá)主瓣波已輻射到鄰線，鄰線來車時(shí)將對(duì)本線溜放車組測(cè)速形成干擾，此現(xiàn)象在空平板車組溜放中較為常見；③駝峰測(cè)速雷達(dá)是連續(xù)多普勒信號(hào)，運(yùn)用多普勒原理實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度。所謂運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，是指一切能對(duì)電磁波形成反射的運(yùn)動(dòng)物體，如行人、晃動(dòng)的雜草、晃動(dòng)的樹葉等都對(duì)雷達(dá)測(cè)速造成干擾。對(duì)此主要采取以下措施。

（1）對(duì)易途停車輛進(jìn)行人工干預(yù)。對(duì)難行車、異型車、厚輪車等易途停的車輛，在通過減速器區(qū)段時(shí)，車站作業(yè)人員要人工干預(yù)，防止車輛被夾停，造成撞車[2]。

（2）調(diào)整減速器開口位置。調(diào)整減速器開口尺寸至上、下限中間位置，防止輕車、難行車被夾停。

（3）調(diào)整雷達(dá)角度。為防止雷達(dá)受外來信號(hào)的干擾，調(diào)整雷達(dá)水平與垂直仰角。經(jīng)過多次試驗(yàn)，確定雷達(dá)測(cè)試儀在減速器出口絕緣節(jié)兩軌中心處及高度相對(duì)于車輛鉤頭中心距軌面高度處，所測(cè)雷達(dá)功率為最大，可以有效降低外來干擾。

（4）清除其他干擾。在雷達(dá)前方及附近應(yīng)無雜草、樹、行人等對(duì)電磁波形成反射的物體，以減少對(duì)雷達(dá)的干擾。

（5）降低雷達(dá)功率。降低雷達(dá)功率可以有效降低鄰線溜放車輛及后續(xù)溜放車輛對(duì)本線溜放車組的干擾，使雷達(dá)主瓣輻射區(qū)盡量在減速器區(qū)段內(nèi)。

1.4 高溫季節(jié)雷達(dá)故障發(fā)生率高

相關(guān)規(guī)范規(guī)定，雷達(dá)工作溫度上限為 70℃，而在炎熱夏季，陽光直曬下的雷達(dá)箱內(nèi)溫度高達(dá) 75℃，再加上雷達(dá)自身散發(fā)熱量，箱內(nèi)溫度將高于 75℃，造成雷達(dá)工作狀態(tài)不穩(wěn)定。為此，應(yīng)在雷達(dá)箱外部加裝隔熱防護(hù)罩，以有效解決高溫季節(jié)雷達(dá)故障發(fā)生率高的問題。

2 傳感器故障原因分析及對(duì)策

傳感器的主要作用是車輛跟蹤、計(jì)軸、判斷追鉤、判斷途停、放頭攔尾及速度采集等。傳感器工作狀態(tài)的穩(wěn)定與否決定著駝峰作業(yè)效率和車輛安全連掛率。徐州北站下行調(diào)車場(chǎng)采用的是凸出極磁電式軌道傳感器，使用該設(shè)備多次出現(xiàn)丟軸，造成誤報(bào)摘錯(cuò)鉤、減速器出口超速和車輛途停等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)了車輛在三部位處失蹤、失控的嚴(yán)重問題。

2.1 故障原因分析

傳感器踏板為無源踏板。信號(hào)電壓與通過傳感器的車輪速度、輪緣與傳感器頂面的距離、輪緣是否壓過傳感器的中心位置有關(guān)，如果信號(hào)電壓過低，易出現(xiàn)丟軸現(xiàn)象。因此，為提高現(xiàn)場(chǎng)傳感器的工作效能，必須有穩(wěn)定的信號(hào)輸出，為此要求軌面與傳感器頂面的距離，以及鋼軌內(nèi)側(cè)與傳感器凸出臺(tái)的距離是固定值。據(jù)調(diào)查，鋼軌磨耗 1 mm 需 1～2 年的時(shí)間，因此車輪輪緣高度是一個(gè)相對(duì)固定值，軌面與傳感器頂面的距離易確定，是一個(gè)相對(duì)固定值。但鋼軌內(nèi)側(cè)與傳感器凸出臺(tái)的距離不易確定，其主要原因如下。

（1）線路軌距不是一個(gè)固定值。軌距的范圍為1 433～1 441 mm。

（2）軌緣與鋼軌內(nèi)側(cè)的距離不是固定值。由于車輛在彎道與直道的走行狀態(tài)不一致，在彎道運(yùn)行時(shí)，車輛往內(nèi)側(cè)橫向偏移。

（3）車輛在鋼軌上做蛇形運(yùn)動(dòng)。整個(gè)車輛或個(gè)別輪對(duì)沿軌道前進(jìn)時(shí)做周期性的橫向運(yùn)動(dòng)，對(duì)傳感器工作效能影響很大。

2.2 對(duì)策

傳感器凸出臺(tái)與鋼軌內(nèi)側(cè)的距離應(yīng)根據(jù)踏板安裝處的具體情況進(jìn)行調(diào)整。

（1）安裝在鋼軌彎股區(qū)段外側(cè)的傳感器，其凸出臺(tái)與鋼軌內(nèi)側(cè)的距離應(yīng)在 12 mm 左右。

（2）直股軌距應(yīng)在 1 433～1 441 mm 范圍內(nèi)，其凸出臺(tái)與鋼軌內(nèi)側(cè)的距離應(yīng)在 2～10 mm 范圍內(nèi) ( 根據(jù)軌距進(jìn)行調(diào)整 )。

（3）在車輛或個(gè)別輪對(duì)做蛇形運(yùn)動(dòng)的區(qū)段，應(yīng)認(rèn)真查看車輪壓過鋼軌平面上的痕跡，根據(jù)痕跡確定車輛或個(gè)別輪對(duì)在傳感器安裝處的游離狀態(tài)再進(jìn)行具體調(diào)整。

除上述情況外，傳感器表面應(yīng)保持水平，表面無積物 ( 特別是鐵磁物質(zhì)的積物 )，且固定良好。

3 測(cè)重設(shè)備故障原因分析及對(duì)策

車輛的重量等級(jí)是確定車輛減速器出口速度的重要依據(jù)，有效控制車輛出口速度是車輛安全連掛的保證，也是駝峰綜合自動(dòng)化溜放系統(tǒng)作業(yè)效率的保證。

3.1 測(cè)重設(shè)備故障原因分析

徐州北站調(diào)車場(chǎng)采用的 T · ZY1 型測(cè)重機(jī)是一種新型設(shè)備，工作狀態(tài)尚不穩(wěn)定，故障率較高。其發(fā)生故障的主要原因如下。

（1）缺乏測(cè)重機(jī)故障處理的標(biāo)準(zhǔn)程序。由于該設(shè)備沒有詳細(xì)的圖紙，在處理故障時(shí)缺少合理、有效的方法，僅憑維修人員的經(jīng)驗(yàn)盲目處理，給日常的維修工作帶來很多不便。

（2）測(cè)重頭安裝孔徑不標(biāo)準(zhǔn)。塞釘式壓磁傳感器的核心部件是壓磁傳感器，當(dāng)壓磁傳感器出現(xiàn)故障或工務(wù)部門更換裝有壓磁傳感器的鋼軌時(shí)，需要重新安裝壓磁傳感器。但每次更換完壓磁傳感器后，由于測(cè)重頭安裝孔徑不標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常發(fā)生測(cè)重系統(tǒng)工作不穩(wěn)定、誤差大，甚至測(cè)重系統(tǒng)不工作的情況。

3.2 對(duì)策

3.2.1 測(cè)重系統(tǒng)室外安裝調(diào)試方法

（1）壓磁測(cè)重傳感器在安裝之前，對(duì)枕木下的道砟進(jìn)行夯實(shí)搗固。壓磁測(cè)重傳感器要求鋼軌接縫處平直，無高低起伏，傳感器應(yīng)安裝在測(cè)重軌的中心位置，使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行定位，50 kg/m 鋼軌距頂高度為 ( 81±1 ) mm。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔時(shí)，應(yīng)使用專用的手扳鉆孔，在安裝孔鉆完后用絞刀絞出錐度，鋼軌外側(cè)孔徑應(yīng)為 ( 23.5±1 ) mm，使傳感器的鐵芯正好在鋼軌腹部中央，否則將影響性能。絞孔時(shí)鋼軌外側(cè)的孔徑要大于內(nèi)側(cè)孔徑。安裝孔絞好后抹上機(jī)油，將傳感器按規(guī)定的角度裝入，用螺母擰緊后，接電纜插頭。

（2）為防止松動(dòng)，在固定螺絲上加裝一個(gè)防松螺母。

（3）在測(cè)重頭引出線上加裝硬橡膠絕緣防護(hù)套管，以防止引出線絕緣磨損、老化后發(fā)生破皮傷線故障，同時(shí)還可以減輕鋼軌起伏時(shí)對(duì)線頭的牽拉力。

（4）檢查傳感器定位槽與軌面是否保持平行或垂直，角度偏差不得大于 ?10°；其安裝位置應(yīng)在兩枕木之間的中間位置，間距不得小于? 0.4??m。

（5）檢查勵(lì)磁電源，使其輸出電壓為 ( 5±0.3 ) V，安裝后的零信號(hào)應(yīng)在 ?300?mV?以下，用人工方式踩壓傳感器任意側(cè)鋼軌時(shí)，輸出電壓應(yīng)有 ?4?mV?以上的變化。

3.2.2 室內(nèi)調(diào)整方法

（1）調(diào)整室內(nèi)的勵(lì)磁電源，使其輸出電流為0.4??A，在室外電纜盒的相應(yīng)端子上，用數(shù)字電壓表測(cè)量激勵(lì)電壓應(yīng)為?5??V?左右，安裝后的零信號(hào)應(yīng)在300??mV?以下。

（2）通過測(cè)重主機(jī)前面板測(cè)試孔將傳感器輸入信號(hào)、放大輸出信號(hào)、峰值輸出信號(hào)分別接入示波器，觀察車輪經(jīng)過傳感器的輸出信號(hào)，使傳感器兩邊輸出波形基本對(duì)稱。觀察整流放大后的輸出信號(hào)，做到先有正電壓，后有負(fù)電壓。正電壓輸入值等于或大于負(fù)電壓輸出值，如果正電壓較小，則調(diào)整移相電路的電位器，使之正負(fù)電壓值基本對(duì)稱。記錄峰值輸出信號(hào)，當(dāng)有車輪通過時(shí)應(yīng)有正脈沖電壓輸出。其輸出幅度基本與輪重成正比。當(dāng)有車輪通過傳感器時(shí)，計(jì)軸蜂鳴器有音響，說明中斷輸出信號(hào)正常。

（3）無進(jìn)軌信號(hào)時(shí)對(duì)調(diào)零電位器進(jìn)行調(diào)整，撥動(dòng)調(diào)零開關(guān)，在工作狀態(tài)下，零點(diǎn)電壓基本無變化；對(duì)過零電壓值進(jìn)行調(diào)整，使之上行在?－1～－2??V、下行在?0.2～1?V。

（4）在駝峰作業(yè)樓安排人員與作業(yè)員進(jìn)行聯(lián)系，在溜放過程中，隨時(shí)通報(bào)實(shí)際編組車輛的車型及載重情況，室內(nèi)人員觀察測(cè)重機(jī)面板上的重量顯示，并與駝峰作業(yè)樓反饋的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行比較，根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)對(duì)重量精度電位器進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)束語

駝峰設(shè)備質(zhì)量直接決定駝峰的作業(yè)效率，影響編組站的暢通能力。因此，分析測(cè)速雷達(dá)、傳感器、測(cè)重儀等駝峰設(shè)備故障產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的對(duì)策措施，從而提高設(shè)備運(yùn)用的可靠性，對(duì)新時(shí)期和諧鐵路的建設(shè)和發(fā)展具有重要的意義。

[1] 蔣大明，戴勝華. 自動(dòng)控制原理[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 劉文濤，張紅亮. 大軸重貨車駝峰溜放超速原因分析與對(duì)策[J]. 鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2010，32(3)：88-90.