編組站停車(chē)防溜設(shè)備簡(jiǎn)統(tǒng)化探討

胡 淼

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 通信信號(hào)研究所，北京 100081)

車(chē)站停車(chē)防溜設(shè)備是編組站重要的防護(hù)設(shè)備，主要應(yīng)用于編組站駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)的尾部[1-2]。目前編組站停車(chē)防溜設(shè)備根據(jù)使用地點(diǎn)的不同主要分為調(diào)車(chē)線和到發(fā)線 2 種。調(diào)車(chē)線上的停車(chē)防溜設(shè)備是對(duì)動(dòng)態(tài)車(chē)輛進(jìn)行防護(hù)，確保車(chē)輛能夠停止在調(diào)車(chē)線內(nèi)，防止車(chē)輛溜逸超過(guò)警沖標(biāo)，進(jìn)入峰尾道岔區(qū)，影響峰尾牽出作業(yè)的安全和效率。到發(fā)線上的停車(chē)防溜設(shè)備是對(duì)靜態(tài)車(chē)列進(jìn)行防護(hù)，防止沒(méi)有機(jī)車(chē)牽引的車(chē)列因自身的制動(dòng)力減弱而發(fā)生溜逸，進(jìn)入岔區(qū)，影響其他線路的行車(chē)安全[3-4]。停車(chē)防溜設(shè)備在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有 30 多年的運(yùn)用歷史，而相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卻是在 2007 年首次制訂并發(fā)布實(shí)施，導(dǎo)致前期管理缺失，產(chǎn)品比較繁雜。由于同一個(gè)鐵路局可能會(huì)有十幾種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品涉及的結(jié)構(gòu)和零件不盡相同，極大地增加了相關(guān)部門(mén)維修管理的工作量[5]。為解決停車(chē)防溜設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)統(tǒng)化方面的研究，對(duì)停車(chē)防溜設(shè)備行業(yè)進(jìn)行規(guī)范，降低防溜設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)維修管理難度，提升防溜設(shè)備維修管理水平。

1 編組站停車(chē)防溜設(shè)備前期調(diào)研

通過(guò)對(duì)豐臺(tái)西編組站、蘭州北編組站、沈陽(yáng)東編組站、蘇家屯編組站、哈爾濱南編組站等大中型編組站停車(chē)防溜設(shè)備使用情況進(jìn)行調(diào)研[6-13]，考察了電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器、液壓鎖閉可控(自能源)停車(chē)器、電動(dòng)重力式停車(chē)器和可升降式停車(chē)器4種設(shè)備，以此為基礎(chǔ)分析既有產(chǎn)品的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。

1.1 電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器

電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器采用電機(jī)傳動(dòng)的方式，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)停車(chē)器處于制動(dòng)或緩解狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入處于制動(dòng)狀態(tài)的停車(chē)器時(shí)，由停車(chē)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)提供制動(dòng)力，制動(dòng)力的大小是恒定的。安裝于蘇家屯編組站上行駝峰峰尾的電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器如圖 1所示。

圖1 電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器Fig.1 Electric mechanical non-gravity stopping device

電動(dòng)機(jī)械非重力式停車(chē)器主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：①采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)代替液壓傳動(dòng)，避免了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用過(guò)程中漏油或內(nèi)泄等故障；②采用具有自鎖功能的絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)，能夠在緩解或制動(dòng)狀態(tài)下自行鎖閉；③設(shè)置制動(dòng)調(diào)整裝置，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，適當(dāng)調(diào)整制動(dòng)軌開(kāi)口尺寸；④設(shè)置伸縮萬(wàn)向結(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)臂為游動(dòng)形式，制動(dòng)軌設(shè)置安全引導(dǎo)口，可滿足車(chē)輛蛇形運(yùn)動(dòng)的要求；⑤缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)在潤(rùn)滑不良時(shí)，容易發(fā)生卡阻現(xiàn)象。

1.2 液壓鎖閉可控 (自能源) 停車(chē)器

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車(chē)器采用液壓傳動(dòng)的方式，通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)制動(dòng)軌，使停車(chē)器處于制動(dòng)或緩解狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入處于制動(dòng)狀態(tài)的停車(chē)器時(shí)，由停車(chē)器的機(jī)械結(jié)構(gòu) (制動(dòng)彈簧組) 提供制動(dòng)力，制動(dòng)力的大小是恒定的。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車(chē)器在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)通常每股道 3 臺(tái)連用，采用 1+2 的配置方式，每臺(tái) 4 節(jié)。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車(chē)器如圖 2 所示。

圖2 液壓鎖閉可控(自能源)停車(chē)器Fig.2 Hydraulic lock controllable (self-energy) stopping device

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車(chē)器主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：①安裝方便，無(wú)需特殊的下部基礎(chǔ)，安裝在43 kg/m、50 kg/m 或 60 kg/m 鋼軌，木枕或混凝土軌枕鋪設(shè)的線路上；②動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用液壓鎖閉器來(lái)改變?cè)O(shè)備工作狀態(tài)，并通過(guò)彈簧組提供制動(dòng)力，不需要無(wú)油泵 (風(fēng)泵)、電機(jī)、油箱等部件；③需要維修的器件少，日常維修量??；④缺點(diǎn)是在緩解位置仍然有殘余制動(dòng)力，車(chē)列牽出過(guò)程會(huì)與停車(chē)器有摩擦。

1.3 電動(dòng)重力式停車(chē)器

電動(dòng)重力式停車(chē)器采用電機(jī)傳動(dòng)的方式，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)停車(chē)器處于制動(dòng)或緩解狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入處于制動(dòng)狀態(tài)的停車(chē)器時(shí)，由停車(chē)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)將車(chē)重轉(zhuǎn)換為制動(dòng)力，制動(dòng)力的大小是跟隨車(chē)重變化而變化的。安裝于哈爾濱南編組站駝峰峰尾的電動(dòng)重力式停車(chē)器如圖 3 所示。

電動(dòng)重力式停車(chē)器主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：①采用重力式原理，具有無(wú)級(jí)變功性能，制動(dòng)力與車(chē)輛自重成正比；②電機(jī)只用于驅(qū)動(dòng)控制部件，因而具有能耗少，無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)；③具有自鎖功能，能夠在制動(dòng)或緩解狀態(tài)下鎖閉；④設(shè)置制動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，適當(dāng)調(diào)整制動(dòng)軌開(kāi)口尺寸，提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的制動(dòng)能力；⑤缺點(diǎn)是有一側(cè)的基本軌受力不均衡，維修量會(huì)大一些。

圖3 電動(dòng)重力式停車(chē)器Fig.3 Electric gravity stopping device

1.4 可升降式停車(chē)器

可升降式停車(chē)器采用電機(jī)傳動(dòng)的方式，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)停車(chē)器處于制動(dòng)或緩解狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入處于制動(dòng)狀態(tài)的停車(chē)器時(shí)，由停車(chē)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)提供制動(dòng)力，制動(dòng)力的大小是恒定的，通過(guò)滑動(dòng)支架和連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐臂和制動(dòng)軌的升降。安裝于到發(fā)線的可升降式停車(chē)器如圖 4 所示。

圖4 可升降式停車(chē)器Fig.4 Adjustable stopping device

可升降式停車(chē)器主要有以下技術(shù)特點(diǎn)：①采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，具有傳動(dòng)可靠、制動(dòng)力穩(wěn)定的特點(diǎn)；②采用平行雙連桿式升降機(jī)構(gòu)，具有運(yùn)動(dòng)阻力小，功率損失小，部件磨損少，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；③停車(chē)器處于緩解位 (定位) 時(shí)，所有零部件均在鋼軌面 25 mm 以下，有利于機(jī)車(chē)車(chē)輛的安全運(yùn)行；④缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)械卡阻故障。

1.5 停車(chē)器技術(shù)方案對(duì)比分析

綜上所述，對(duì)比分析上述編組站停車(chē)防溜設(shè)備的異同，進(jìn)而從中發(fā)掘簡(jiǎn)統(tǒng)化的方向。停車(chē)器技術(shù)方案對(duì)比如表 1 所示。

從表 1 可以看到，4 種停車(chē)器只有機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式是一樣的，其他方面存在或多或少的差異。停車(chē)防溜設(shè)備簡(jiǎn)統(tǒng)化的研究應(yīng)將差異較少的停車(chē)防溜設(shè)備進(jìn)行歸類(lèi)，尋求可以簡(jiǎn)統(tǒng)化的部分，從全局性簡(jiǎn)統(tǒng)化和分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化著手，求同存異，逐步推進(jìn)，在符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律的原則下，盡可能減少對(duì)廠家生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的影響。

2 停車(chē)防溜設(shè)備簡(jiǎn)統(tǒng)化研究

停車(chē)防溜設(shè)備簡(jiǎn)統(tǒng)化研究從適用產(chǎn)品的范圍上可以劃分為全局性簡(jiǎn)統(tǒng)化和分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化。全局性簡(jiǎn)統(tǒng)化是基于全部產(chǎn)品，將其共性部分進(jìn)行提取，識(shí)別出適宜進(jìn)行統(tǒng)一要求的零件或者性能；分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化首先要將具有類(lèi)似特點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行歸類(lèi)，然后分別在每一類(lèi)產(chǎn)品中找出共性的特點(diǎn)，再逐一進(jìn)行研究。

2.1 全局性簡(jiǎn)統(tǒng)化

通過(guò)對(duì)不同型號(hào)停車(chē)防溜設(shè)備的調(diào)研，將它們通用的部分進(jìn)行識(shí)別，針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)用中存在的問(wèn)題及鐵路貨運(yùn)發(fā)展的趨勢(shì)，從全局的角度對(duì)停車(chē)防溜設(shè)備進(jìn)行全局性簡(jiǎn)統(tǒng)化研究如下。

表1 停車(chē)器技術(shù)方案對(duì)比表Tab.1 The chart of stopping device technical comparison

（1）減少停車(chē)防溜設(shè)備適用的基本軌軌型。駝峰調(diào)車(chē)場(chǎng)內(nèi)調(diào)車(chē)線使用的基本軌通常是從正線上更換下來(lái)的再用軌，這些年正線逐步從 50 kg/m 鋼軌換為60 kg/m 鋼軌，這樣調(diào)車(chē)線的基本軌未來(lái)十年內(nèi)主要使用 50 kg/m 鋼軌。推薦停車(chē)防溜設(shè)備適用的基本軌應(yīng)以 50 kg/m 鋼軌為主，同時(shí)考慮重載鐵路的發(fā)展，為了適應(yīng)貨車(chē)軸重不斷增加的情況，建議停車(chē)防溜設(shè)備的基本軌逐步向 60 kg/m 過(guò)渡。目前還有部分調(diào)車(chē)線內(nèi)的停車(chē)防溜設(shè)備的基本軌采用 43 kg/m 鋼軌，該軌型從強(qiáng)度上來(lái)看已經(jīng)不能滿足既有軸重貨車(chē)的使用要求，而且由于正線已經(jīng)淘汰該軌型，各大主要鋼軌廠不再生產(chǎn)，導(dǎo)致其沒(méi)有穩(wěn)定來(lái)源，不利于后期維護(hù)。

（2）提高停車(chē)防溜設(shè)備制動(dòng)軌強(qiáng)度。為了控制成本并保證來(lái)源，停車(chē)防溜設(shè)備的制動(dòng)軌通常使用再用軌。從前期市場(chǎng)調(diào)研情況來(lái)看，部分廠家為了節(jié)約成本仍然在采用 43 kg/m 鋼軌，由于停車(chē)防溜設(shè)備使用周期比較長(zhǎng)，對(duì)制動(dòng)軌強(qiáng)度要求比較高，43 kg/m在強(qiáng)度方面稍顯不足，而且存在來(lái)源困難等問(wèn)題；50 kg/m 鋼軌對(duì)水平軸線的慣性力矩是 43 kg/m 鋼軌的 1.38 倍，強(qiáng)度得到了大幅提高，因而推薦停車(chē)防溜設(shè)備的制動(dòng)軌采用 50 kg/m 鋼軌。

（3）規(guī)范停車(chē)防溜設(shè)備的節(jié)距。軌枕配置通常每千米 1 600 根～1 840 根，這樣軌枕間距為 543 mm～625 mm，為了保證停車(chē)防溜設(shè)備能與現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)矩相適應(yīng)，推薦停車(chē)防溜設(shè)備的節(jié)距為 1.3 m～1.45 m。各個(gè)廠家生產(chǎn)的停車(chē)防溜設(shè)備的節(jié)距從 1.2 m 到 1.8 m不等，如果節(jié)距過(guò)小，設(shè)備就需要增加節(jié)數(shù)來(lái)保證有效制動(dòng)距離，這樣就會(huì)增加設(shè)備數(shù)量；如果節(jié)距過(guò)大，當(dāng)車(chē)輪運(yùn)動(dòng)到 2 個(gè)制動(dòng)位之間時(shí)，受力會(huì)比車(chē)輪在制動(dòng)位時(shí)小很多，影響設(shè)備的制動(dòng)效果。

（4）統(tǒng)一停車(chē)防溜設(shè)備的信息接口。停車(chē)防溜設(shè)備的信息接口應(yīng)設(shè)置為控制命令、表示信息、報(bào)警信息 3 種類(lèi)型?？刂泼钍峭饨酉到y(tǒng)控制設(shè)備制動(dòng)緩解，表示信息是將設(shè)備處于的狀態(tài)發(fā)送至外接系統(tǒng)，報(bào)警信息是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)向外接系統(tǒng)報(bào)警，它們?yōu)樵O(shè)備正常運(yùn)行提供有力的保障。

（5）降低停車(chē)防溜設(shè)備的制動(dòng)時(shí)間。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求停車(chē)防溜設(shè)備的制動(dòng)緩解時(shí)間不大于 30 s 即可[14]。各個(gè)廠家的產(chǎn)品由于設(shè)備結(jié)構(gòu)及動(dòng)力型式不同，制動(dòng)時(shí)間也不盡相同，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況來(lái)看動(dòng)作時(shí)間范圍為 10～30 s。實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)一些不便和隱患：①停車(chē)防溜設(shè)備安裝完成之后需要進(jìn)行調(diào)試，控制停車(chē)防溜設(shè)備反復(fù)制動(dòng)和緩解，由于動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，這樣調(diào)試的時(shí)間也比較長(zhǎng)；②停車(chē)防溜設(shè)備偶爾會(huì)臨時(shí)緩解，如果停車(chē)防溜設(shè)備區(qū)段的坡度不合適，停止的車(chē)輛會(huì)出現(xiàn)溜逸的情況，制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的話，就無(wú)法及時(shí)對(duì)溜逸的車(chē)輛進(jìn)行減速停車(chē)，車(chē)輛可能出現(xiàn)沖出警沖標(biāo)等問(wèn)題，影響作業(yè)安全和效率。因此，緩解時(shí)間應(yīng)不超過(guò) 30 s，而制動(dòng)時(shí)間宜不超過(guò) 15 s。

2.2 分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化

分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化是指對(duì)停車(chē)防溜設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)，針對(duì)不同類(lèi)型的停車(chē)防溜設(shè)備使用的零件和接口進(jìn)行規(guī)范。停車(chē)防溜設(shè)備從安裝位置上分為到發(fā)線停車(chē)防溜設(shè)備和調(diào)車(chē)線停車(chē)防溜設(shè)備，從動(dòng)力能源上分為氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)及無(wú)能源4種形式，從制動(dòng)原理上分為重力式和非重力式。從設(shè)備分類(lèi)方面進(jìn)行停車(chē)防溜設(shè)備分類(lèi)性簡(jiǎn)統(tǒng)化研究如下。

（1）根據(jù)安裝位置進(jìn)行分類(lèi)。到發(fā)線和調(diào)車(chē)線停車(chē)防溜設(shè)備主要的差別是上部限界和制動(dòng)軌內(nèi)側(cè)距等尺寸。由于到發(fā)線上需要通過(guò)本務(wù)機(jī)車(chē)，而調(diào)車(chē)線上是通過(guò)調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)，本務(wù)機(jī)車(chē)和調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)下部限界尺寸是不同的，為了保證設(shè)備不影響機(jī)車(chē)車(chē)輛通過(guò)，應(yīng)限制設(shè)備的尺寸?？紤]到一級(jí)場(chǎng)、二級(jí)場(chǎng)會(huì)有機(jī)車(chē)進(jìn)入，安裝在這些線路的停車(chē)防溜設(shè)備制動(dòng)高度與原標(biāo)準(zhǔn)相符，對(duì)于安裝于三級(jí)場(chǎng)的停車(chē)防溜設(shè)備可以參考車(chē)輛減速器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)提高制動(dòng)軌高度，有利于提高停車(chē)防溜設(shè)備的使用效果。

（2）根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)。推薦停車(chē)防溜設(shè)備優(yōu)先采用液壓和電動(dòng) 2 種動(dòng)力方式。氣動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)是工作穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但通常需要設(shè)置空壓機(jī)室，傳輸距離都比較遠(yuǎn)，施工的工作量和成本都比較高。另外，目前部分廠家正著力研究無(wú)能源的停車(chē)防溜設(shè)備，也取得了一定的成果。無(wú)能源符合節(jié)能環(huán)保的要求，各個(gè)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考量設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的污染及能耗，開(kāi)發(fā)出清潔高效的產(chǎn)品。

（3）根據(jù)制動(dòng)原理進(jìn)行分類(lèi)。重力式停車(chē)防溜設(shè)備主要是通過(guò)基本軌浮動(dòng)，將車(chē)輛的重力轉(zhuǎn)換為制動(dòng)力，具有良好的制動(dòng)性能。非重力式停車(chē)防溜設(shè)備是通過(guò)外力對(duì)車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)，目前大部分廠家通過(guò)制動(dòng)彈簧來(lái)提供外力，制動(dòng)性能稍顯不足。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在制動(dòng)性能方面要求設(shè)備提供不小于 0.25 m 的制動(dòng)能高，廠家應(yīng)根據(jù)設(shè)備的制動(dòng)力合理設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備的數(shù)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

停車(chē)防溜設(shè)備的多樣化給鐵路相關(guān)部門(mén)帶來(lái)很大的管理和維護(hù)壓力，編組站停車(chē)防溜設(shè)備簡(jiǎn)統(tǒng)化研究對(duì)于提高停車(chē)防溜設(shè)備的使用強(qiáng)度、規(guī)范設(shè)備的節(jié)距和接口、降低設(shè)備的制動(dòng)時(shí)間、提高作業(yè)安全性和效率、促進(jìn)各個(gè)廠家技術(shù)進(jìn)步等具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因此，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)停車(chē)防溜設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)統(tǒng)化方面的研究，指明停車(chē)防溜設(shè)備行業(yè)的發(fā)展方向，淘汰落后的技術(shù)和產(chǎn)品，提升鐵路相關(guān)部門(mén)對(duì)停車(chē)防溜設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理水平，以推動(dòng)鐵路運(yùn)輸健康有序發(fā)展。

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