铁路编组站自动化驼峰间隔制动位控速方法的分析

铁路编组站自动化驼峰间隔制动位控速方法的分析 铁路编组站自动化驼峰间隔制动位控速方 法的分析 铁路编组站自动化驼峰间隔制动位控速方法的分析 韩小川(武汉铁路局) 摘要:铁路编组站自动化驼峰其间隔制动位使用T?JK非重力式车辆减 速器作为控制工具.对"前轻后重"混编车的速度控制,既要避免误夹轻车导 致车辆脱轨,又要掌握好控制时机,因此,适当使用车辆减速器控速级别,可 防止溜放车辆超速.如何找~fj--者之间的最佳结合点,确保溜放安全和作业 效率是间隔制动位面临的一个重要课. 关键词:自动化驼峰间隔制动减速器控速 1编组站自动化驼峰的背景及意义 在我国的国民经济和交通运输系统中,铁路运输占有极其重要 的地位.铁路客货运输具有运量大,成本低,速度快,安全可靠,能全 天候运输等众多优势.其中,长距离,大运输的货物运输,更是我国铁 路运输的主要特征,对国民经济的发展有极其重要的意义.因此,需 要不断发展和提高铁路运输能力. 提高铁路运输能力的具体方法有很多,比如提高货车装载能力, 铁路提速等等.而在世界铁路运输界,公认的提高铁路运输能力的最 关键之处并不在于"拉得多,跑得快",而是在于列车编组,由编组站 来完成.编组站是铁路运输的重要生产单位,是铁路网上集中办理大 量货物列车到达,解体,编组出发,直接和其他列车作业的车站,是保 障铁路货物能力提高的主要环节之一,有"货物列车制造工厂"之称. 其主要工作就是列车编组,把货物列车中的车辆解体,然后按其去向 重新集结编组成新的列车,向目的站方向发车. 但是从我国铁路网的实际情况来看,随着铁路货车既有线提速 的进行和深入,铁路匀速能力紧张,点线能力不协调,编组站编组能 力不足,是制约我国铁路运输能力提高的主要因素.据数据统计,在 车辆的全周转时间内,车辆在编组站的作业与停留时间约占50%左 右,由此可见,提高编组站的作业效率,实现编组站自动化,对于提高 铁路运输能力起着举足轻重的作用. 自动化驼峰,是完成货物列车解体作业的核心设备,也是编组站 的主要调车设备.调车驼峰的作业能力,决定了整个编组站的改造能 力,驼峰自动化是实现编组站自动化的最核心部分.驼峰自动化一般 包括驼峰车辆溜放速度自动控制,溜放进路和调车进路联锁控制,推 峰机车速度控制和货物信息处理等.而驼峰车辆溜放速度自动控制 室驼峰自动化的核心,它主要使用车辆减速器等调速设备来控制车 组溜放速度,在提高作业效率的前提下,实现车组与前方停留车辆的 安全连挂. 2轻重混编在间隔制动位的控速现状 目前,铁路编组站自动化驼峰间隔制动位车辆减速器对轻重混 编车的控速存在一定的问题: 2.1当前轻后重时,由于轻车制动能高比重车大,所以重车会快 速涌动上去,从而会因为制动不当导致轻车跳出轨道造成溜放车辆 可能脱轨的隐患. 2.2前轻后重时超速现象较多(特别是短钩车,一轻一重)通过 对间隔制动位轻重混编车控速过程的分析发现,现有间隔制动位控 制程序对车辆控速使用车辆减速器的时机不准,控速级别不当,是造 成超速的重要原因. 3一般车辆在间隔制动位的控速方式 编组站自动化驼峰间隔制动位室外调速设备有测速雷达LD,车 轮感应器TB,车辆减速器J3,J4.雷达用于全程跟踪溜放车辆在减 速器区段的速度;车轮感应器判别车组的长度及占用时间.当溜放车 辆进入车辆减速器后,系统通过雷达测到的车辆溜放速度并对其进 行跟踪控制.当溜放车辆第一个轮对越过车轮感应器TB后作为控 速的起始点,根据公式Sn=fVdt计算出溜放车辆在减速器区段任 意--a'1间tn的走行距离Sn,从而判断出轮对在减速器上的具体位 置.当车辆实际速度V实大于出口设定速度V定fit,根据车辆位置 和测重等级,形成对车辆减速器的不同级别的控制命令:由 Vt=V0一at加速度原始公式可得V出口=V实一at,于是可以推导出 V实=V出口+at,最终可得到V实=V定+at(V定就相当于是出口 速度)o所以当V实?V定+at时,(a表示车辆被制动时的减速度,t 表示发制动命令后表示回来到发缓解令刚缓解的那一瞬间)发制动 297 命令V实?V定+at时发缓解命令,从而控制溜放车辆的速度与设 定的出口速度一致,达到控制速度的目的. 4T.JK轻重混编控速时机上的分析 在这里我们假如把前空车(一级)和后重车(四级)混编定义为轻 重混编.当车辆减速器在对车辆轮对实施制动时,夹板和轮对的侧压 力F产生对车辆的减速度a,a:KF/M. 减速度的大小与侧压力成正比,与车辆的重量M咸反比,而侧 压力的大小与减速器的制动等级成正比.也就是说采用同样的制动 等级控制轻车产生的减速度大而重车的减速度小,即轻车制动能高 比重车大.如果用同一等级制动力制动轻重混编车,由于轻重车减速 度不同,可能导致轻车被夹跳起,再加上间隔制动为车辆减速器本身 都设在一定的曲线线路上,会产生一个离心力,于是当空车跳起后很 容易脱轨,因此对轻重混编采取放头拦尾"的原则我觉得是可行的. 但是,"放头拦尾"是以牺牲车辆减速器的控NB,-}机为代价的.控 制长度由L控=(L减+L车)减小到L车,其控制时间大大缩短,如 果没有在最适当的时机进行制动,将不会得到最好的控制效果.例如 换长为1.1m的车辆以20km/h经过减速器时,其最小控制时间仅为 1.8s(减速器的长度为1.85=9.0m)时机非常短暂,很可能达不到控 制的效果. 因此,"放头拦尾"时,车辆减速器在轻车轮对刚离开时,就应对 重车轮对形成制动力.控制制动时机可以由下面的公式计算得到 对前,后台车辆减速器发制动令时,溜放车辆前轮对的理想位置 d1,d2的计算公式应为: dl=(L轻+L1)一tV即:式中t表示从发制动令到减速器全制动 的时间,L1为前面轻车刚出第一台(前台)缓行器时刻日寸到TB的距 离,即为前台末端到TB的距离,这时当系统判断Sn=dl时给前台 J3发制动命令. d2=(L轻+L2)一tV即:式中t表示从发制动令到减速器全制动 的时间,L2为前面轻车刚出第二台(后台)缓行器时刻时到TB的距 离,即为后台末端到TB的距离,这时当系统判断Sn=d2时给前台 J4发制动命令. 以此类推:当钩车增多到3个,4个,乃至更多的时候,测重机测 到空车时候的数据必须交给FTK,当空车第一个轮对进入减速器区 段,由TB就开始计算出Sn的长度,然后采取前面的方法进行控制. 5T_JK减速器实例分析 依据轻重混编控速的特殊性,对某1组轻混车在间隔制动位控 速的实际溜放车辆钩车和雷达数据进行分析.从钩报中可以看 出,短轻混车(1轻1重)进入二部位的速度为23.1km/h,计算出口 速度为17km/h,前后台分别用一级制动等级各制动1次,出口速度 为22.1km/h,未起到明显的降速效果,超速5.1km/h. 从雷达数据分析溜放车辆被控制的时机,根据公式Sn=fVdt 可以计算出溜放车辆前轮对的位置,根据系统提供的车辆长度,时 机滞后.通过计算,只有发令时机前移O.55s,才可能实现当轻车轮 对离开车辆减速器,马上对重车轮对形成制动,保证最长的制动时 间. 现有的控制程序体现了"放头拦尾"的指导思想,但是用一级制 动级别制动四级重车,且控速时机滞后,带来控速效果不佳,特别是 对短轻混车几乎失去控制作用,而导致严重超速. "放头拦尾"的指导思想是正确的,但只有适当控制车辆减速器 的制动级别,准确掌握控制时机,才能确保间隔制动位对"轻重混编" 钩车的控速达到安全,有效的目的. 参考文献 …丁昆成都北编组站综合集成自动化系统[JJl中国铁路2006(8)46—48 【2l:l&京全路通信信号研究设计院,CIPS综合管理系统【M】,2009 【3】蒋大明,戴胜华自动控制原理[M】北京:清华大学出版社,2008 作者简介: 韩小川(1981一),男,湖北武汉人,武汉铁路局,助理工程师.研究方向 自动控制