（交通运输工程专业论文）中小驼峰自动化调速若干问题的研究与实践.pdf

西南交通大学工程硕士研究生学位论文第i i 页 作业特点， 又实现了 调速自 动化， 具有很好的推广应用价值。 关键词:驼峰:可控顶;停车顶;微机可控顶系统;停车系统;平面调车系 统。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第i 页 ab s t r a c t i n o r d e r t o m e e t t h e d e m a n d s o f t h e m o d e rn t r a n s p o r ta t i o n p r o d u c t i o n , i t i s n e c e s s a ry t o r e a l iz e th e m o d e rn i z a t io n o f m a r s h a ll in g y a r d . t h e h a r d c u r e o f t h e m o d e rn iz a t i o n o f m a r s h a l l i n g y a r d i s t h e a u t o m a t i c o f h u m p o p e r a t i o n , o n e o f i t s i m p o r t a n t i t e m i s t h e a u t o m a t i c s p e e d c o n t r o l s y s t e m . t h e a u t o m a t i c s p e e d c o n t r o l s y s t e m i s t h a t t h e r o l l i n g c u t s c a n b e c o u p l e d a n d s t o p p e d s a f e l y a n d a u t o m a t i c a l l y t h r o u g h s p a c e b r a k e a n d t a r g e t b r a k e a c c o r d i n g t o t h e w e i g h t , l e n g t h , a n d t h e r o l l i n g p r o p e rt y o f c u t s . t h i s d i s s e r t a t i o n h a s d i s c u s s e d t h e r e s e a r c h t h e o ry , d e s i g n , t h e a p p l i c a t i o n o f t h e y a r d , a n d t h e d e v e l o p m e n t a b o u t t h e f o l l o w i n g s y s t e m s . i i n t r o d u c e t h e a p p l i c a t i o n a n d t h e p r a c t i c e o f t d j t e c h n i q u e i n a m e r ic a n y a r d s m o s t l y a t t h e l as t c h a p t e r o f t h e d i s s e r t a t i o n . t d j c o n t r o l l e d r e t a r d e r s y s t e m i s b as e d o n t h e i d e a o f t h e s y s t e m s e n g i n e e r i n g . t h e d a t a o f t h e p r o f i l e , s p e e d c o n t r o l e q u i p m e n t , a n d t h e w e i g h t g r a d e o f c u t s a n d s o o n a r e c o l l e c t e d b y c o m p u t e r . we m a k e t h e s i m u l a t i o n s f o r t h e d e s i g n b y c o m p u t e r . i n a c c o r d i n g t o t h e i n f o r m a t i o n m e n t i o n e d a b o v e , w e w i l l b e a b l e t o m a k e t h e r e as o n a b l e l a y o u t o f v a r i o u s s p e e d c o n t r o l d e v i c e s . t h e a i m o f t h i s s y s t e m i s t h a t t h e s p e e d c u r v e o f e as y r o l l i n g w a g o n s i s c l o s e d t o t h e s p e e d c u r v e o f b a d r o l l i n g w a g o n s . t h e t i m e d i ff e r e n c e b e t w e e n e as y r o l l i n g w a g o n s a n d b a d r o l l i n g w a g o n s a r e r e d u c e d a s p o s s i b l e as w e c a n . i n t h e o p e r a t i n g , t h e c o m p u t e r s e n d o u t t h e in s t r u c t i o n t o r e a l iz e t h e a u t o m a t i c a l l y c o n t rol t o t h e r o l l in g c u t s a c c o r d i n g t o it s t e c h n i c a l a n a l y s i s . t h i s s y s t e m , w i t h e c o n o m i c i n v e s t , h i g h e r a u t o m a t i o n , s i m p l e a n d re l i a b l e s y s t e m , h i g h e r h u m p i n g s p e e d c a n m e e t t h e n e e d s o f t h e t r a n s p o rt p r o d u c t i o n . i t i s a m o d e l f o r t h e m o d e rni z a t i o n o f t h e m e d i u m a n d s m a l l s i z e h u m p s . t h e s t o p w a g o n r e t a r d e r s y s t e m i s c o m p r i s e d o f t d j s t o p r e t a r d e r s t h a t w as 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第i v 页 s p e c i a l l y d e s i g n e d i s m a i n l y u s e d t o t h e b a c k e n d o f t h e m a r s h a l l i n g y a r d s f o r s t o p p i n g w a g o n s . t h e f u n c t i o n o f t h i s s y s t e m i s t o e n s u re a l l r o l l i n g w a g o n s t o s t o p i n s i d e o f f o u l in g p o i n t a n d t o r e a l i z e t h e w a g o n s s t o p p i n g a u t o m a t i c a l l y . t h e s y s t e m i s s c i e n t i f i c , p r a c t i c a b l e , fl e x i b l e , e c o n o m i c , a n d r e l i a b l e . i t h a s s o l v e d t h e p r o b l e m s o f w a g o n s w h i c h n e e d t o s t o p i n t h e y a r d . t h e fl a t s h u n t i n g s y s t e m i s a s y s t e m w h i c h s o l v e d t h e p r o b l e m s o f u n r e a s o n a b l e c a p a c it y b e t w e e n t h e h e a d o f h u m p a n d t h e e n d o f h u m p . t h e s y s t e m n o t o n l y c a n m e e t t h e n e e d s o f t h e o p e r a t i n g , b u t a l s o c a n r e a l i z e t h e s p e e d c o n t r o l a u t o m a t i c a l l y . i t w i l l b e w i d e l y u s e d i n t h e fl a t s h u n t i n g y a r d s . k e y w o r d s : h u m p , c o n t r o l l e d r e t a r d e r , s t o p w a g o n r e t a r d e r , c o n t r o l l e d r e t a r d e r s y s t e m , s t o p w a g o n r e t a r d e r s y s t e m , fl a t s h u n t i n g s y s t e m . 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 1 页 第 1 章绪论 1 . 1 中小驼峰实现自 动化调速系统的目 的和意义 当前我国铁路驼峰编组站的自 动化水平有了相当的提高，尤其那些大的 路网性编组站， 其驼峰自动化水平和发展规模在国内外都处于较先进的水平口 然而全路列车的解编工作，还有很大一部分是由中小编组站和区段站来完成 的。这些站场多数设备陈旧，在调速系统中多数采用土驼峰加铁鞋和平面调 车的落后作业方式，作业能力低，直接影响到运输能力的发挥。编组站尾部 自 动停车、到发线及客车线止轮问题一直没能很好解决，从而影响综合运输 能力的发挥。因此，为适应运输生产需要，必须从技术和设备上改善这种落 后状态，实现中小驼峰调速系统现代化。 所谓驼峰自动调速系统， 就是勾车在从峰顶溜行过程中， 测定勾车的重 量、长度和走行性能，通过间隔制动和目的制动调整车辆速度，实现勾车安 全连挂和停车。因此，中小驼峰编组场调速系统自 动化、平面调车作业白 动 化和编组站尾部停车自 动化是运输作业自 动化急需解决和完善的课题。 针对运输生产实践中这些实际问题，为尽快改变中小编组站落后状态， 我们进行了有益的研究和探索。 要实现中小驼峰自 动化调速系统，首先要从以下几方面考虑: 1 . 提高驼峰作业效率， 提高驼峰解体推峰速度， 提高勾车安全连挂率， 诚 少调车机下峰整理次数，最终提高改编作业能力和作业效率; a . 取消人工扳道，上道岔自 动集中; 3 . 调速系统采用可 自 动控制的调速设备， 取消手闸制动，彻底甩掉落后 的铁鞋作业方式; 4 . 投资省但应具有一定的自 动化水平; 5 . 改善现场工人作业条件和环境，促进文明生产。 为实现上述目 标，采用何种途径昵?随着调速设备的不断改进与发展， 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 2 页 诞生了多种系列的减速顶， 目前哈中心研制出十大系列4 8 个品种的调速设备。 可控减速顶、停车顶和高速不做功减速顶作为一种新型调速工具，显示出巨 大的生命力，为编组站调速系统自 动化，奠定了坚实的基础。 具备了高科技含量的调速设备，在调速系统理论的研究上 t d j中心也取 得了丰硕的成果。在调速制式的实践中，有全顶调速制式在原广州北站和杭 州良山门站的成功运用，有南京东、西昌南和深圳北反坡调速系统的运营实 践。通过现代化的驼峰调速系统设计手段和哈中心多年积累的驼峰自 动化改 造经验并根据国情和路情，我们提出了适合中小驼峰自 动化改造的微机可控 顶调速系统、停车顶自 动停车系统和平面调车自 动调速系统。 微机可控顶调速系统、停车顶自 动停车系统和平面调车自 动调速系统的 产生与现场应用，充分显示其生命力，深受现场用户欢迎，在全路很快得到 了推广和应用，取得了巨大的经济效益和社会效益，为全路中小驼峰现代化 改造探索出一种适合国情和路情且自 动化程度较高的新模式，为全路运输安 全和高效生产贡献出一份力量。 1 . 2 国内外研究现状 1 . 2 . 1 国 外减速顶应用现状 作为驼峰调速设备之一的减速顶，以 其优良 的性能赢得了国外各铁路公 司的信赖，现在己 广泛应用于国外铁路编组场的调速系统中，取得了很好的 使用效果。 部分站场的应用实例有:采用南非和中国t d j 普通减速顶的美国 的a g e n t i n g ( 阿 金 亭 ) 6 0 股道 驼峰点 连 式 调 速系 统、 采用 英国 和中 国t d j 普通减速顶美国n e f f 编组场的点连式调速系统、采用英国减速顶的北普拉 特站、采用梯森减速顶的德国马胜编组站、 著名的南非s e n t r a r a n d站全顶调 速系统、采用中国t d j 减速顶的波兰拉兹编组站3 2 股道驼峰全顶调速系统、 采用中国t d j 减速顶的俄罗斯后备加尔全顶驼峰调速系统、 采用中国t d j 减 速顶和停车顶的美国b e n s e n v i l l e 编组站3 4 股道驼峰全顶调速系统、 采用中国 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 5 页 第 1章绪论中主要论述中小驼峰实现自 动化调速系统的目的和重要意 义，通过数据和现场应用实例，分析了国内外减速顶调速技术的研究和现状。 第 2章全面深入研究了微机可控顶调速系统理论，结合哈尔滨铁路局南 岔站现场应用实践和计算机技术，确定了微机可控顶设计方法、制式发展及 作业注意事项，使设计理论和运营实践相结合，从而拓宽了该系统的应用范 围。 第 3章全面深入研究了停车顶调速系统理论，结合现场应用实践和计算 机技术，通过牡丹江停车顶方案设计实例，使设计理论和运营实践相结合， 确定了停车顶的设计方法、制式发展及作业注意事项。 第 4章全面深入研究了平面调车调速系统理论，结合现场应用实践和计 算机技术，通过兰州西站方案设计实例，使设计理论和运营实践相结合，确 定了平面调车调速系统的设计方法和平面调速制式的发展。 第5章概括介绍了t d j 调速理论近几年在美国的实践。 结论部分将对本文取得的主要创造性工作进行概括总结，并对项目的进 一步研究内容和发展方向进行探讨。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 1 5页 2 . 2 . 4微机控制可控顶自 动调速系统控制理论概况 微机控制可控顶自 动调速系统采用模糊控制理论，独立的控制系统，实 现驼峰作业自 动控制。其_ 卜 要特点为:控制系统简单。它的独立控制系统与 调速系统均山 一 家 ( 车站)养护维修，这点1 卜 常t : 要，因为书 ; 制与调速只 有结合在一起刁有利于 作业组织，有利于调车女全。该独立控制系统在控制 软件扫 考虑了调车作业中可能出现的各种_ 上 况，通过多年的现场实践和理论 探索，采用模糊控制方法，形成了自己灵活、可靠、安全和方便的系统。由 于 系统的独,i 性，它的施_ i _ 也非常容易月 . 不影响其它作业，发生故障不影p hil 其它系统。 1 .设备组成 控制系统由测重头、测速踏板、轨道电路、测重机、调速控制机、一手动 控制台、可执行电源、系统监测机及控制系统软件等组成。 2 .控制过程 系统启动后，测重机和控制机不断对测重、测速传感器和轨道电路进行 扫描监测。 =1 车辆 卜 常溜放时，机乍将要分解的勾车从峰j r, f 平台 州is 卜 ，勾 车首先进入测重区，测t 机采集测速传感器信息和测重传感器的信息，经过 分析处理判分勾后，将勾车11量和辆数发送给控制机。控制机将收到信息. 依次传送给各个控制点，侮勾车的辆数和平均轴重等信号始终跟随溜放的勾 车从道岔区进入股道内，直到出清最末控制点。控制机根据测速传感器采集 来的信息( 重量等级、辆数等) 和有关的控制参数确定可控顶是否起控以及控 制的时ifi 1 ，同时根据轨道电路信息，lj断停留车位1 1 . ，从而确定i t pt拧项群 的出日速度。 3 .控制方式 ( 1 )道岔区等间隔控制 ( 2 )变速出口 ( 打靶)控制 ( 3 )大组车让头拦尾控制 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 1 6页 ( 4 )机车反牵、下峰作业时的特殊控制 2 . 3设计方法 2 . 3 . 1 微机可控顶调速系统平面设计要求 驼峰站场平而设计本身就是 个人课题，本沦文 ， 不p i 述平ih f ix i 1- 0 . 沦， 只是提出微机可控项调速系统对平in 设计的,r e 要求。 ( i )微机可控顶调速系统对既有站场改造从本_i 几 不改变既有平血; ( 2 )尽量采用线束型配置，宜采用6号 对称道岔; ( 3 )根据微机， 丁 拧顶调 速系 统的过岔速度， 分路逆岔前短轨配浑尽峨1 . 5 、 5 米。其它分路道岔前不应长一f6 . 2 5 米; ( 4 )在尽量满足布置可控项的条件 f ，尽o f 能缩短溜放勾车之间的共i, il 经 路，同时避免不必要得道岔和曲线; ( 5 )尽n l 能减小各股道之o il f l勺 14 1 力差; ( 6 )如有条件， 当道岔 之ill 的轨道电路允许 或采) ! 自 动集中设备， 我们 i _ 张 在道岔之后八 接连接道岔，以 缩知岔区长 度。 这种力法如果川j 屯 驼峰的弟 几 分路，很快会把四个线束展汗，分路效果好。 以i :. 是微机!1 控顶调速系统对新建驼峰在平iii 设计i _ 的j l 要求， 既f 驼峰改造基木1 . 不改变驼峰平面，但而要调 速系统在设计i i ， 满足既有们ii i 特 点，达到最佳的使用效果。 2 . 3 . 2微机可控顶调速系统纵断面设计 1 . t d j 最小时差理论 经过理论研究和实践探索， t d j 中心徐正利1 : 任( 教授) 带领我们研制并 提出了 一 种设计驼峰断面的优化方法即坛小时t ; ; 去 这种方法的核心是使l i 算难行车和计算易行车从峰顶到股道警冲标的溜放走行时间的差别为最小。 由于难易行车走行时差最小，因此间隔调整量也就最小，所需调速设备数量 也将最节省。怎样能在工程条件下做出一个真正的 “ 最小时差断而”呢?我 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 1 7 页 们采取以一 卜 步骤: 在任意的a 和d 两点之间要使勾车溜放时间最少的曲线即所谓的最速降 线，它是根据变分法的理论得到的结果。 x a一一一 一一今 b ( x b , y o ) 图 2 - 8 a y + b x + c - 一( 2 一 1 ) 图2 - 8 所示y是纵断面高度，x是断面处的位置。 难易行车在a , b两点之间所需要的时间分别是: a , y + 气x 十 气 一( 2 - 2 ) a g y + b u x + c v, 一( 2 - 3 ) 要使两者的时差为最小: m in 1, .t v, = j ( + ， 一 );( 。 ， + ， 。 二 c ,d ; 一 ( 。 ， 。 。 二 。 。 ) ; * 一 (2 -4 ) 求这个数值需列出二阶微分方程，用数值逼近法化成差分方程组来解微 分方程，由此而解出的解是不能满足工程上的条件的，必须根据工程的要求 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 8 页 加以限制，如溜放中车速的限制，最大顺坡限制，最大反坡限制，变坡点变 坡夹角的限制等等一系列约束条件，于是将差分方程的解最终变成了非线性 规划的数学模型，用这种方法在计算机上求出这一在工程上能做到的最小时 差断面。 我们在深圳北站的驼峰纵断设计中应用这一理论得出了如下断面: 1 5 川。 1 -, 4 6 1 : 2 .9 0 1 6 / /6 8 2 1 .5 2 5 州 4 5 州 4 5 习5 6 .5 口2 5 深圳北站现场应用实践证明在这个坡度 h 溜放勾车的分路效果很好，平 均推峰速度可达到6 k / h . 2 .微机可 控顶调 速系 统纵断面设计具体要求: ( 1 )由一于 微机可控顶自 动调速系统是采取可控制的连续式调速方式， 在即1 1 驼峰的改造， 卜 ， 可丛本 i -.保持原驼峰加速坡及道岔区断a小变， 为适风叫a l l, + 备能力的需要， 系统的理想峰高为 1 . 9 一2 . 1 米，峰高计算点从峰顶至手 j - 靶 区末端。 ( 2 )在最后分路道岔后至m部位，u 一 控顶群前宜设计 段制动坡，坡皮 。 一 - 2 . 5 % o ,长 度 2 0 - 9 0米，以降低午辆在1 ; ; 1 洋 前的入i 1 速皮，转移邵分能 ,- 到车场内。 ( :3 ) 1 1 1 部位大111 控顶群的理想坡度为 :3 . 0 - 4 . o o o k .i ， 北方地区小应低1 . 3 . 5 o o 0长 度 扣 米左右。 ( 1 )微机可控顶调速系统的打靶区坡度宜设为0 . 8 - 1 % 0 0 ， 在空车流较人的驼 峰或北方地区宜采用i % o -1 . 2 o o ， 打靶区的长度在8 0 米左右为宜。 当 采月 j 分 段打靶制式时， 打靶区的坡度都应在1 % 0 以 上， 并可 在打靶区中布置少, 普通 减速顶以避免重车超速。 ( 5 )连挂区坡度设计 可比照点连式方案设计。 在设计 坡度时， 要考虑出打靶 区后小顶群的 坡度，该坡度一般为3 % o -2 编， 坡长 应根据具体条件来确定。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第 1 9页 图2 - 9 为几种典型的纵断面设计实例: .可控顶右衡 k i 吏 负 图2 - 9 2 . 3 .3设备型号、能力计算和布顶方式的确定 微机可控顶调速系统设备能力的确定原则是保iil 季有利条件 卜 ，易行 车经制动后，在大可 拧项群出口处速度将币 5 k m / 1 i 以卜 。针对木调速系统的 特点， 论文从各个调速区来进行调速设备型号、 能力计算和布顶方式的确定。 i .加速坡及道岔f x : 布顶刑号、数带和方 式的确定 ( 1 )设备型号: 般采用p d j k 2 0 3 型典空吸下可控项 ( v , v 工 、1 ! i 档。 : ( 2 )理论计算: 一 般情况 卜 按单辆易行重车、夏季从峰项溜 f 至大n 控项前 速度降到 1 2 k m / h - 1 0 k m / h ， 确定布顶数量; ( 3 )由于道岔区及加速坡可布顶位置有限， 一般情况下采取能安装上 多少可 控项，就尽量安装多少的原则， 最后分路道岔t 警冲标布顶数最一般为 2 0至 4 0台; ( 4 )布顶方式: 加速坡及非道岔区内布顶，均需双侧对称布置。如同一枕木空内需布两 对可控顶， 前后相临两顶中心距应大于2 8 0 毫米。 道岔保护区段( l 保) 内不允 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 0 页 许布顶， 当 在道岔内 布顶时， 可控顶只能安装在导曲线内股, 9 号单开道岔内能 布顶 1 6 台，6 号对称道岔布顶 i 1 台。道岔布j an 图2 - 1 0 所示: 图2 - 1 ( 1 2 .大可控项群的布7 f i 型号、数量和方式的确定 ( 1 )设备型号:一 般采用t d j k - 1 0 4 c 型 ( i i i 档、i 1 档) 、t d ,j k - 2 0 4( i i 档、 1 档)真空吸下可 控顶或id ,1 d s - 2 0 1 ( 1 1 档、 档)电动锁闭可控项。 ( 2 )理论计算:4 般情况 f 大， i 控1 妇1f 起点在股道警冲标后2 0术左4 1 , n-f;s 单辆易行币车的速度由1 2 k in / h - 1 (l k m / h 降罕5 k m / h 确定布顶数最。 计算公式为: . 可控顶群应满足最大入i l 速度v入至最小出n速度v出 的制动能，伍: n . 二 应脸- .卫. ( 1 * 。 ) 2 g 4 e - - - 一( 2 - 5 ) v i 。 一项群入i- 1 速度 米 / 秒 v o u 1 一 顶群出 a 速度 米 / 秒 r l 一顶群安全系数，取r l = d . 1 9 一受车辆转动影响的重力加速度，取9 . 6 米/ 秒 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 . 可控顶群应满足布顶区段坡度 上 的制动能高: 第 2 1 页 n，= ( i 一 、 ) l . q. 1 0 - ( 1 + r ) 4 e ( 2 - - 6 ) i 一 计算坡段坡度 w 一 计算车辆夏季基本阻力 r 一 计算车辆总r ( 吨) e - 单个减速项的制动功 ( 吨 米) r 一 安个余y . 1常取r =0 . 0 5 大可控项群的数j o .- 应为: n=n i +n _n , ( 3 )布项方式: 双侧对称布置， 如同 枕木空内需布两对， 弓 一 控顶，前后相临两顶中心il l 应 大j 二 2 8 0 毫米。 3 .小普通顶群、连拌区布项型号、数最和方式的确定 ( 1 ) 在打靶区 末端布置一小 减速顶 群， 其数量计算应考虑能 将溜放勾车大可 控顶群变速出口的最大速度( 一般为7 k m / h - 8 k m / h ) 降至安全连挂速度( 5 k m / h ) 以下，按公式( 2 - 5 ) 计算布顶数量。 ( 2 ) 连挂区布顶数量按当量坡来考虑，即保证走行车辆在该区不加减速的原 则来确定， 按公式( 2 - 6 ) 计算布项数量。 ( 3 ) 布顶方式: 小顶群按每枕木空一对双侧对称布置，连挂区内按当量坡度平均双侧布 置。 2 . 4驼峰溜放计算机模拟系统 驼峰溜放计算机模拟系统是将车辆平纵断面的各项参数坡度、 坡长、 道 岔、曲线位置，布顶数量、长度以及控制方式等输入计算机，计算机通过对 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 2 页 溜放勾车的动态实时模拟，绘制出溜放车辆的速度一时间曲线，以显示勾车 到达各点的速度，走行距离和时间，同时反映勾车之间在各分路道岔和警冲 标的间隔时间，溜行距离和 调速设备的能力是否满足要求等。 图2 - 1 1 为验算图 利厂 ) ,q , 笔 霎羹警 鬓 鬓 i / 低叁羹彗臀一 ，下/少嵋 氰一 又 协 麟经生主全 :5w 1曰 峨 油 。1 .一之 火 少 一 一一 一 一 一 丈 一 一 习 图2 - 1 1 验算图中最下部为车场平面示意图， 位为米，纵坐标有两个，左侧为时间坐标， 横坐标为从峰顶起的计算距离， 单 单位为秒。右侧为速度坐标，单 位为米/ 秒。 图中 细实线为速度曲 线， 表示车辆从峰顶溜至各点的速度， 折线 为时间曲 线，表示车辆从峰顶溜至各点的走行时间。 这套模拟系统的主要特点为: 1 .它是一套比 较先进的驼峰溜放过程计算机模拟系统。 它能够逼真地模拟 一 一一亘塑塑叁翔攫巫丝丝全墅丝 f i, 各 种难易 组合 勾车 在 dq _ i: 的 连 续 溜 放过 程，从 而 验 证驼 峰平 纵断 面及 调 速 设备 布置的合理性。 为方案设 计 提供了 必要的条件， 提.jjj了 设 训 效率和精皮， 大大缩短了设计周期。 2 .该套模拟系统采用了比 较先进的数学模型， 它以 每个车辆的转向架为- 个独命单 元来考虑，能j la 真地模仿勾车尤其大组车 在峰卜 的“ 带状” 运动过 程，而不是将勾车作为 一 个刚休，仿真积度很高。 3 .该 套模拟系统不仅适用于减速顶、 可控顶和加速顶， 也适用十减速器等 点式设备，应用范il l 比较厂泛。 4 .该套模拟系统能够实现对各种调速系统， 如点连式调速系统、 全项调 速 系统、 驼峰反坡调速系统和微机可控顶调速系统的模拟， 充分显示i侧k . 越性 5 .该套模拟系统纳入了驼峰的实时控制过程， 因此能真实地检验控制软件 的总体结构和模拟出实时控制的效果。 6 .该套模拟系 统能在屏慕f 直观的显示出勾车运动过程，使用简单方 便。 2 . 5 应用实例 根据本章2 . 3 中阐述的微机可控顶调速系统设计方法，我完成了哈尔滨 铁路局佳木斯分局南岔站的微机可控顶调速系统施工设计。在本节中仅将设 计概rh 和设计结果作以介绍。 2 . 5 . 1南岔站微机可控顶调速系统设计概况 南岔站是哈尔滨铁路局佳木斯分局的一 个重要编组站， 全场 1 5 股道。 经 铁道部批准，决定对南岔站进行驼峰改造工程，调速系统采用微机可控顶调 速系统。. ! .设计原始资料 气象条件:冬季计算气温- 2 0 0c ，计算风速:2 m / s ，风夹角:3 4 0。 夏季计算气温2 0 c ，按无风考虑。 车流条件:混合车流，计算易行车为8 4吨厂车，难行车为空篷车。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 2 4 页 2 . 系统设计指标 控制距离: 由于现场断面条件不好， 所以 控制距离较短。 一般股道控制距 离为5 5 0 米，1 1 道为4 0 0 平均推峰速度:夏季平均推峰速度为 米。 5 .o k m/ h ，冬季平均推峰速度为: 4 . 5 km/ h. 安全连挂率:在系统控制距离内，安全连挂率能达到9 5 %以上。 3采用的调速设备 可控顶:k 2 0 8 p大冒头防风雪可控顶、d s 1 0 3 c p 和 d s 2 0 3 p可锁闭可控 顶。普通顶:t d j - 4 0 2 p 和 t d j - 4 0 2 d p o 2 .5 .2系统各段调速设备工况 。 一 可控顶( 或可锁闭顶: 一 钡 ( 速传感器 一 钡 1 重传感器 跪 饭 卜 每 令 溜放区 大顶群! 打靶区 图2 - 1 2南岔站调速设备布置简图 1 . 加速坡段及道岔区 在驼峰加速坡及道岔区安装不同临界速度的k 2 0 8 p型可控顶，主要作用 是调整前后勾车的速度和间隔。该型号可控顶断电时，滑动油缸处于吸下状 态，对难行车，空车及大组车等阻力很小，对易行车根据走行状况进行适当 制动，从而以难行车的速度为目 标速度，让易行车和中行车向难行车的速度 西 南 交 通 大 学 工 程 0士 f 寒 生 的鱼丝生一一一 壑5 互 曲线靠拢，以调整难、易行车间隔，提高驼峰能力。 2 . 第i i i 制动位可锁闭顶群 可锁闭顶群是整个自 动调速系统的核心。 它是吸收了点连制式和全顶制 式的优点，组成了一个可靠性高，具有重力式效果，可以对勾车实现变速出 口的新系统。当有空车经过可控顶群，以及停留车较远或股道空线时，顶群 可不制动或部分制动，使空车高速出口，可增加系统控制距离。如果重车经 过可锁闭顶群， 在线路即将满线时，勾车一出清顶群就降至 5 k m / h ，满足勾车 安全连挂的需要。可锁闭 顶群具有速度判别智能，一旦速度降至临界速度以 下， 就自 行 “ 缓解” ， 不会出现 “ 夹停” 现象。 另外，在可锁闭顶群上， 只要前 后勾车的相对速度小于5 k m / h ， 允许勾车途挂。 这样可提高系统的安全连挂率。 可锁闭顶群是分为若干段落分别对车辆实施控制的。顶群中设两组踏板，一 组踏板用以 测量勾车 速度， 并控制第一、二段可锁闭 顶;另一组踏板用以 控制 第三、四段的可锁闭顶的速度。这种顶在断电时，吸能帽吸下，受控后项立 起，起制动作用，系统可根据车组的重量、辆数和停留车位置的远近等，灵 活地调整制动方式，以调节勾车在顶群的出口速度。 3 . 打靶区 在大可控顶群后， 设有一段6 0 - 1 0 0 米， 坡度在1 % 0 的打靶区， 此区段是 无顶区， 有利大组空车 在可控顶群上实现 “ 让头拦尾” 的 制动方式，当扫靶区 空闲时， 可提高勾车的 顶群出口 速度，因 此能最大限 度地减少堵门车。 4 . 连挂区 绝大部分车辆是在连挂区上安全连挂的， 所以此区布顶原则是维持各种 车辆能在各个坡度上保持安全连挂速度而不加速，在连挂区头部，即打靶区 末端设的小减速顶群，与大可控顶群配合对不同走行情况车辆进行制动，也 对该系统自 动控制起到辅助微调的作用。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文 第 2 6页 2 . 5 .3调速设备数量的确定 1 . 道岔区和加速坡 由于道岔区及加速坡可布可控顶的位置有限， 采取能安多少则安多少的 原则。道岔区布顶既可达到调整难、易行车走行间隔的目的，又能降低易行 车能高以减轻可控顶群负担、减少可控顶的总数量、降低工程造价。根据计 算机模拟验算结果，在加速坡及道岔区安装了临界速度为4 .0 m / s , 2 8 0 台， 3 . 5 m / s , 6 3 2台，3 .0 m / s , 1 4 台 ( 设计过程略) 2 ， 可控顶群 根据计算机模拟验算勾车走行状况， 各股道可锁闭顶群分别有临界速度 为2 . 5 m / s . 4 6 0台，2 .0 m / s , 4 6 2台，1 .2 5 m / s , 9 8 8台的可锁闭顶组成，全部 采用k 2 0 1 型电控阀 ( 设计过程略) 。 3 . 连挂区 每股道小顶群布顶3 0 台， 小顶群后当量坡共布顶1 3 3 2 台( 设计过程略) 。 4 . 全场布顶数量统计表 门nun划nunu门 j月11ojc乙一日1叮二 一0一ocu一门了od 妞胜一no口9门匕一oonu j，二da上n钊一仄un八 钾.。姗讨俪 型 号档号 i d j - d s 1 0 3 c p - - 皿 11 i 界速 度 2 .5 ds 2 . 0 m ( s 1 . 2 5 n i s 刀 d i - 4 0 2 p 刀刃冲0 2 e p 且 s 州s 4 o r d s 1 . 2 5 t r )/ s 1 . 2 5 r r / s 总计 2 8 0 1 1 2 5 6 7 6 4 1 6 8 ! 1 3 0 8 4 4 2 2 . 5 . 4计算机模拟验算 将车辆平纵断面的各项参数:坡度、 坡长、道岔、曲线位置以及控制方 式等输入计算机，并绘制出速度一时间曲线，以 显示勾车到达各点的速度， 一 止醚 丝鱼 蟹 竺里 巫丝 堕 全丝 塑主 走行距离和时间，同时反映勾车之间在各分路道岔和警冲标的间隔时间，溜 行距离和调速设备的能力是否满足要求等。 图2 - 1 3为南岔站方案设计验算图 : 1, 16 2 0 0 ” 班 。 。 只 宜 . 。 。歹 多 c一一 夏舜 从 ， 萝豪 萝 i a d , 夏 鑫 一 权 一 了 夔 萝 酗 了 豪 萝 义 箕勇- 窗 三二 二 下 3 u m, 二二二一 事乡 。i箕 i _ j 日长- 100 200 严 】 】 ! ， 二 尸叫i 一 丫一 丫 ! 一 ， 一 j .j -ji! ， 、 卜 aim . 。，. 11。 i、. 1，i l笨 61 2 0- w1 ,b 5认 ， la iiw 长之 牛 1刁 1刁 250; 5u ) - 一“ ，尸l 气 尸 匕 一 一 一 一 二 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一 一 一 一 - 图2 - 1 3 从验算图中可以看出，夏季在连续5 .o k m / h ，冬季在连续4 . 5 k m / h 推峰的 j清况下，各种组合的勾车在道岔和警冲标处均能满足安全分路的要求。夏季 易行重车和大组重车在出清大可控顶群时，速度均能降至安全连挂速度，证 明该系统制动能力能 够满足设计要求。空车及大组空车在冬季均能出 清可控 顶群，溜至打靶区末端。通过计算机模拟验算， 证明了 系统方案设计是合理 的并达到了设计指标。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 2 8页 2 . 5 . 5可控顶调速系统作业注意事项 微机控制可控顶全自动调速系统开通使用后，为了使该系统达到预定的 设计指标，充分发挥出它的优势，特制定木自 动调速系统作业办法如下: 1 .推峰前的准备工作: 溜放车辆必需 下峰按钮是否定位 “ 风尽闸松” ，不得带闸溜放。调车作业前必须检查机车 2 . 推峰速度的控制: 推峰速度应该是调 速系统的重要参数，是受驼峰能力所限制，同时又 决定驼峰的制动能力，该系统对推峰速度的规定如下: 夏季推峰速度: 5 辆以下 ( 含5 辆)的小组车:5 公里/ 小时; 6 辆以上 ( 含6 辆)的大组重车:6 公里/ 小时; 冬季推峰速度: 5 辆以下 ( 含5 辆)的小组车:4 . 5 公里/ 小时; 6 辆以上 ( 含6 辆)的大组重车:5 公里/ 小时; 大组空车推峰速度应提高到7 -9 公里/ 小时。 3 . 不准 “ 钓鱼”溜放: 钓鱼的车必须拉回峰顶停留不小于 3秒后重新溜放，因为该系统在加速 坡顶有一测重传感器，计算机自 动调速系统首先根据此测重头给出的信号确 定出勾车的重量、等级，然后再根据测速踏板给出的信号进行自 控，若勾车 钓鱼溜放过测重头没有脱勾，则计算机判断不出溜车的重量等，对钓鱼状态 溜出勾车不控，或控制失调，造成超速和撞车。 4 . 机车在布顶区段牵出车辆时， 不得“ 顿勾” ， 且过通过顶的速度不得超过 2 5 公里/ 小时。 5 . 牵出车列中带有守车时，其速度不得超过 1 5 公里/ 小时。 6 . 机车下峰时，必须将机车下峰按钮按下。 西 南 交 通 大 学 工 理 巫坯鱼些全暨丝匕一一一兰 2 9 wa 7 . 进入布顶区段的调车机车必须将排障器、 撤砂管调整至符合机械化驼峰 的位置和高度。 8 .自 重不足 1 3 t的车辆不得进入布顶区。 9 . 所有布顶区段不得下铁鞋。 1 0 . 冬季停留时间长的凝轴空车溜放时，后序勾车必须停轮。 1 1 . 迁回线原则上不准溜车。 以上为微机控制可控项自动调速系统作业注意事项，车站还应结合本站 实际作业情况，制定出 切实可行的作业办法，以使该系统达到预定的设计指 标，充分发挥它的优势，更好地为运输生产发挥效力。 2 .6 本章小结 本章以从全系统出发的设计观点，论述了微机控制可控顶自动调速系统 的调速理论、设计方法。它的调速理论和设计方法较传统理论和方法有所发 展和创新，他既继承了 传统调速理论的优点又具有自己独到之处，形成了一 套适应于中小驼峰自 动化的调速理论。 微机控制可控顶自 动调速系统自动化程度较高，系统简单可靠，容易施 工、维修和调试。该系统的应用，对我国中小驼峰建设开辟出一种新模式。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第 4 0页 方式见图 3 - 9 0 斟 中 标 图3 - 1 0兰西停车顶系统方案 兰州西编组站于1 9 9 6 年在1 8 股道的分界区安装了 停车顶系统，自 投入 运用以来，深受用户欢迎。该停车顶系统同时解决了头尾作业停车问题。布 顶方式见图3 - 1 0 . 、3 共安装停车顶9 4 台 斟 中 标 6 1 0 0 图3 - 1 1三间房停车顶系统方案 三间房车站共 使用效果一直良好 3 0 股道， 于1 9 9 5 年安装了停车顶系统。自 投入运用以来 彻底取消了尾部放溜人员。布顶方式见图3 - 1 1 . - 3 共 安 装 停 车 顶8 哈 斟 中 标 1 . 5 4 5 图3 - 1 2美国 2 . 5 / 5 6 b e n s e n v i l l e 站停车顶系统方案 美国b e n s e n v i l l e 站于1 9 9 8 年在1 0 股道安 装了 停车顶系统。 布顶方式 见图3 - 1 2 .该停车顶系统的运用，彻底解决了编组站车辆停车及溜逸为题， 深受用户欢迎。1 9 9 9 年我们在美国h i n k l e y a r d安装4 股道停车顶。 通过现场实践， 说明了 停车顶系统具有很好的使用效果， 具有强大的生命 西南交通大学工程硕士研