驼峰车辆减速器设备的设计选型

2011-08-15李华

铁道通信信号 2011年6期

李华

驼峰车辆减速器是驼峰场的主要基础设备，其工作的可靠性与驼峰自动化控制系统的运行效果和安全密切相关。在我国各种规模的驼峰场建设和改造中，T·JK系列重力式车辆减速器仍占主导地位。近几年来，新型的电动减速器、液压分级制动减速器等也逐渐在多个站场得到了推广使用。这些新型减速器设备的应用，为车辆减速器设计选型提供了多种选择。如何在驼峰工程设计中合理地选择车辆减速器设备的型号是驼峰信号工程设计人员需要认真考虑的问题。为此，在分析驼峰自动化控制系统对车辆减速器性能需求的基础上，结合各种类型车辆减速器的实际使用情况，提出车辆减速器设计选型中应注意的一些问题。

1 车辆减速器对驼峰自动化控制的影响

驼峰自动化控制系统中车辆减速器计算机控制过程，是一个由校正环节 (计算机)、执行环节(减速器)、被控对象 (溜放车组)和反馈环节(测速雷达)组成的具有反馈调节的闭环控制过程。其基本要求是保证被控车组离开减速器区段的实际速度与系统所要求的计算速度相一致，即减速器的控制精度必须在要求的范围之内。只有这样才能保证溜放车组之间的间隔，使溜放车组以安全的速度在调车线内相互连挂。如果减速器的控制精度不能保证在规定的范围内，系统将很难达到预期的功能和效果，甚至出现安全问题。理论分析和实践运用表明，车辆减速器的动作时间及其离散度是影响车辆减速器的控制精度的主要因素。计算机控制系统必须采用有效的控制策略，对车辆减速器动作的滞后进行补偿。从控制系统的角度来说，车辆减速器的缓解时间及离散度越小，就越容易保证较高的控制精度。若车辆减速器缓解动作慢，则有可能将溜放车组夹停或车速过低，造成撞车事故。

车辆减速器的单位制动能高也会对计算机控制精度产生影响。具有较大的单位制动能高，可缩短减速器的有效制动长度，在间隔制动位可以缩短驼峰咽喉区的长度，在目的制动位可以减少对股道有效长的占用。而车辆减速器的单位制动能高提高后，将增大车辆制动过程中的减速度。对于控制系统而言，为减少减速度对控制精度的影响，并不希望有太大的减速度。所以，过高的单位制动能高，将增加控制系统保证控制精度的难度。

对于非重力式减速器，计算机控制需采用分级控制，即根据溜放车组的重量，选用合适的制动等级对溜放车组实施制动。这就要求控制系统必须较为精确地测量溜放车组的重量并分级，特别是对于空车与重车组合的车组，必须测量每个车辆的重量，在控制过程中精确判定车辆在减速器上的位置，并根据在车辆减速器上的车辆重量等级适时地输出控制命令。如果发生制动等级误差，就可能导致车辆挤出脱线事故的发生。

车辆减速器重复制动的动作时间是保证有效控制的因素之一。在驼峰作业繁忙时，例如同一股道连续进车或车组在减速器区段追钩时，控制系统必须将车辆减速器快速地从缓解状态变为制动状态，对车组实现有效和可靠地控制。

2 车辆减速器设备应用现状

根据驼峰调车场的作业要求和车辆减速器的主要作用，减速器可分为间隔制动用和目的制动用二类。我国驼峰调车场普遍采用钳夹式减速器，其制动力或来源于外力，或来源于车重力，故分为非重力式减速器和重力式减速器二种。按动力系统分类又可分为液压型、气动型和电动型。目前国内在用的车辆减速器主要产品种类如表1所列。

T·JK系列气动非重力式减速器在我国铁路应用较早，主要用于间隔制动位。其特点是安装基础较深、用钢量大、强度较好，可分4～6级制动，每级制动力可独立调整，目前一些站场仍在使用。但由于影响其制动力变化的因素较多，动作时间长、缓解慢且离散度大，对计算机控制系统的要求比较高。

T·JK(Y)系列浮轨重力式减速器安装使用数量最多，其特点是制动力大、动作速度快、可靠性高、控制简便和成本低，但是制动力不可调。

T·JD系列电动车辆减速器自2000年10月在新乡南编组站正式使用后，作为目的制动设备，已陆续在洛阳东、唐山东、信阳北等中小能力驼峰得到推广使用，其特点是动作快、动力系统简单。实际使用过程中，在制动、缓解的可靠性、电机系统的寿命、维护的安全性等方面也暴露出不少问题，设备故障率较高。

TJDY非重力式液压型减速器是一种采用液压分级制动技术的新型车辆减速器，适用于目的制动位，2004年4月在益阳驼峰正式上道使用。其最大特点是结构简单，安装不需要整体道床，工程造价有明显的优势。这种减速器虽有3个制动等级，但其最低等级的制动力不能调整过高，否则对空车的控制不利，有出现空车被挤出的危险，所以其最大制动力就受到一定的限制。实际使用中TJDY型减速器单位制动能高低，影响大组重车“放头拦尾”控制的效果;在不设间隔制动位的驼峰，如果峰高超过2m，就需要增加减速器设备数量。例如，西宁驼峰原设计目的制动位采用6+6节TJDY减速器，开通使用后由于重车超速严重，只得每股道再增一台，改成6+6+6节。由于目的制动位减速器台数的增加，使得减速器区段变长，造成调车线有效长减少，给测速雷达的调整、防止临道干扰增加了困难，同时也增加了费用。

3 关于设计选型的几个建议

1．应选用缓解性能好、制动力稳定的车辆减速器。选用缓解时间小的减速器，对提高驼峰控制系统的控制精度将起到事半功倍的效果。

2．应优先选用重力式减速器，这样可以简化控制系统。如果选用非重力式减速器，就必须要求控制系统能对溜放车组在减速器上的位置进行定位、按车辆重量等级进行正确控制。这样才能保证系统运行的安全。如果一味地要求车站作业中将空车和重车分钩溜放，显然是不现实的。

3．电动减速器尚未达到产品系列化、规范化程度，其使用中出现的缺点仍未得到有效地解决，在只有目的制动位的中小能力驼峰可以考虑采用，但对有间隔制动位和目的制动位的大中能力驼峰应慎用。

4．对于TJDY非重力式液压型减速器，受其制动能力和动作时间的限制，仅在中小能力驼峰可以考虑采用。要重点考虑在设计峰高的条件下其制动力是否能够达到设计要求和设备数量是否合理。同时，还要考虑控制系统必须具备按车辆重量等级进行正确控制的功能。如不能满足这些条件，就要避免选用。

5．应选用性价比合理的设备。驼峰自动化改造工程的费用一般在1000万元～4000万元左右，其中车辆减速器设备的费用占到投资的30%左右，若加上车辆减速器的建筑工程和安装工程及其他相关费用，整个车辆减速器部分工程费用约占驼峰自动化建设或改造总投资的40%或更高。所以，在进行驼峰自动化工程设计时，就不得不慎重考虑车辆减速器的设备选型。车辆减速器的选型既要从技术先进、功能齐全、可靠且产品质量好，又要从性能价格比较合理等方面综合考虑。