編組站停車防溜設(shè)備簡統(tǒng)化探討

胡 淼

(中國鐵道科學(xué)研究院 通信信號研究所，北京 100081)

車站停車防溜設(shè)備是編組站重要的防護設(shè)備，主要應(yīng)用于編組站駝峰調(diào)車場的尾部[1-2]。目前編組站停車防溜設(shè)備根據(jù)使用地點的不同主要分為調(diào)車線和到發(fā)線 2 種。調(diào)車線上的停車防溜設(shè)備是對動態(tài)車輛進行防護，確保車輛能夠停止在調(diào)車線內(nèi)，防止車輛溜逸超過警沖標(biāo)，進入峰尾道岔區(qū)，影響峰尾牽出作業(yè)的安全和效率。到發(fā)線上的停車防溜設(shè)備是對靜態(tài)車列進行防護，防止沒有機車牽引的車列因自身的制動力減弱而發(fā)生溜逸，進入岔區(qū)，影響其他線路的行車安全[3-4]。停車防溜設(shè)備在國內(nèi)已經(jīng)有 30 多年的運用歷史，而相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卻是在 2007 年首次制訂并發(fā)布實施，導(dǎo)致前期管理缺失，產(chǎn)品比較繁雜。由于同一個鐵路局可能會有十幾種產(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)部門維修管理的工作量[5]。為解決停車防溜設(shè)備現(xiàn)場管理問題，應(yīng)加強對產(chǎn)品進行簡統(tǒng)化方面的研究，對停車防溜設(shè)備行業(yè)進行規(guī)范，降低防溜設(shè)備現(xiàn)場維護維修管理難度，提升防溜設(shè)備維修管理水平。

1 編組站停車防溜設(shè)備前期調(diào)研

通過對豐臺西編組站、蘭州北編組站、沈陽東編組站、蘇家屯編組站、哈爾濱南編組站等大中型編組站停車防溜設(shè)備使用情況進行調(diào)研[6-13]，考察了電動機械非重力式停車器、液壓鎖閉可控(自能源)停車器、電動重力式停車器和可升降式停車器4種設(shè)備，以此為基礎(chǔ)分析既有產(chǎn)品的特點和結(jié)構(gòu)。

1.1 電動機械非重力式停車器

電動機械非重力式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態(tài)，當(dāng)車輛進入處于制動狀態(tài)的停車器時，由停車器的機械結(jié)構(gòu)提供制動力，制動力的大小是恒定的。安裝于蘇家屯編組站上行駝峰峰尾的電動機械非重力式停車器如圖 1所示。

圖1 電動機械非重力式停車器Fig.1 Electric mechanical non-gravity stopping device

電動機械非重力式停車器主要有以下技術(shù)特點：①采用電機驅(qū)動、機械傳動代替液壓傳動，避免了液壓傳動系統(tǒng)運用過程中漏油或內(nèi)泄等故障；②采用具有自鎖功能的絲杠絲母傳動，能夠在緩解或制動狀態(tài)下自行鎖閉；③設(shè)置制動調(diào)整裝置，可根據(jù)現(xiàn)場情況，適當(dāng)調(diào)整制動軌開口尺寸；④設(shè)置伸縮萬向結(jié)傳動機構(gòu)，制動臂為游動形式，制動軌設(shè)置安全引導(dǎo)口，可滿足車輛蛇形運動的要求；⑤缺點是電動機械傳動在潤滑不良時，容易發(fā)生卡阻現(xiàn)象。

1.2 液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器采用液壓傳動的方式，通過液壓缸驅(qū)動制動軌，使停車器處于制動或緩解狀態(tài)，當(dāng)車輛進入處于制動狀態(tài)的停車器時，由停車器的機械結(jié)構(gòu) (制動彈簧組) 提供制動力，制動力的大小是恒定的。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器在現(xiàn)場安裝時通常每股道 3 臺連用，采用 1+2 的配置方式，每臺 4 節(jié)。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器如圖 2 所示。

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

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器主要有以下技術(shù)特點：①安裝方便，無需特殊的下部基礎(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動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，利用液壓鎖閉器來改變設(shè)備工作狀態(tài)，并通過彈簧組提供制動力，不需要無油泵 (風(fēng)泵)、電機、油箱等部件；③需要維修的器件少，日常維修量小；④缺點是在緩解位置仍然有殘余制動力，車列牽出過程會與停車器有摩擦。

1.3 電動重力式停車器

電動重力式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態(tài)，當(dāng)車輛進入處于制動狀態(tài)的停車器時，由停車器的機械結(jié)構(gòu)將車重轉(zhuǎn)換為制動力，制動力的大小是跟隨車重變化而變化的。安裝于哈爾濱南編組站駝峰峰尾的電動重力式停車器如圖 3 所示。

電動重力式停車器主要有以下技術(shù)特點：①采用重力式原理，具有無級變功性能，制動力與車輛自重成正比；②電機只用于驅(qū)動控制部件，因而具有能耗少，無污染的優(yōu)點；③具有自鎖功能，能夠在制動或緩解狀態(tài)下鎖閉；④設(shè)置制動調(diào)節(jié)裝置，可根據(jù)現(xiàn)場情況，適當(dāng)調(diào)整制動軌開口尺寸，提供長期穩(wěn)定的制動能力；⑤缺點是有一側(cè)的基本軌受力不均衡，維修量會大一些。

圖3 電動重力式停車器Fig.3 Electric gravity stopping device

1.4 可升降式停車器

可升降式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態(tài)，當(dāng)車輛進入處于制動狀態(tài)的停車器時，由停車器的機械結(jié)構(gòu)提供制動力，制動力的大小是恒定的，通過滑動支架和連桿來實現(xiàn)支撐臂和制動軌的升降。安裝于到發(fā)線的可升降式停車器如圖 4 所示。

圖4 可升降式停車器Fig.4 Adjustable stopping device

可升降式停車器主要有以下技術(shù)特點：①采用電動機直接驅(qū)動，具有傳動可靠、制動力穩(wěn)定的特點；②采用平行雙連桿式升降機構(gòu)，具有運動阻力小，功率損失小，部件磨損少，壽命長等特點；③停車器處于緩解位 (定位) 時，所有零部件均在鋼軌面 25 mm 以下，有利于機車車輛的安全運行；④缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有時會發(fā)生機械卡阻故障。

1.5 停車器技術(shù)方案對比分析

綜上所述，對比分析上述編組站停車防溜設(shè)備的異同，進而從中發(fā)掘簡統(tǒng)化的方向。停車器技術(shù)方案對比如表 1 所示。

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

2 停車防溜設(shè)備簡統(tǒng)化研究

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

2.1 全局性簡統(tǒng)化

通過對不同型號停車防溜設(shè)備的調(diào)研，將它們通用的部分進行識別，針對現(xiàn)有設(shè)備運用中存在的問題及鐵路貨運發(fā)展的趨勢，從全局的角度對停車防溜設(shè)備進行全局性簡統(tǒng)化研究如下。

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

（1）減少停車防溜設(shè)備適用的基本軌軌型。駝峰調(diào)車場內(nèi)調(diào)車線使用的基本軌通常是從正線上更換下來的再用軌，這些年正線逐步從 50 kg/m 鋼軌換為60 kg/m 鋼軌，這樣調(diào)車線的基本軌未來十年內(nèi)主要使用 50 kg/m 鋼軌。推薦停車防溜設(shè)備適用的基本軌應(yīng)以 50 kg/m 鋼軌為主，同時考慮重載鐵路的發(fā)展，為了適應(yīng)貨車軸重不斷增加的情況，建議停車防溜設(shè)備的基本軌逐步向 60 kg/m 過渡。目前還有部分調(diào)車線內(nèi)的停車防溜設(shè)備的基本軌采用 43 kg/m 鋼軌，該軌型從強度上來看已經(jīng)不能滿足既有軸重貨車的使用要求，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)致其沒有穩(wěn)定來源，不利于后期維護。

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

（3）規(guī)范停車防溜設(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，為了保證停車防溜設(shè)備能與現(xiàn)場的規(guī)矩相適應(yīng)，推薦停車防溜設(shè)備的節(jié)距為 1.3 m～1.45 m。各個廠家生產(chǎn)的停車防溜設(shè)備的節(jié)距從 1.2 m 到 1.8 m不等，如果節(jié)距過小，設(shè)備就需要增加節(jié)數(shù)來保證有效制動距離，這樣就會增加設(shè)備數(shù)量；如果節(jié)距過大，當(dāng)車輪運動到 2 個制動位之間時，受力會比車輪在制動位時小很多，影響設(shè)備的制動效果。

（4）統(tǒng)一停車防溜設(shè)備的信息接口。停車防溜設(shè)備的信息接口應(yīng)設(shè)置為控制命令、表示信息、報警信息 3 種類型。控制命令是外接系統(tǒng)控制設(shè)備制動緩解，表示信息是將設(shè)備處于的狀態(tài)發(fā)送至外接系統(tǒng)，報警信息是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時向外接系統(tǒng)報警，它們?yōu)樵O(shè)備正常運行提供有力的保障。

（5）降低停車防溜設(shè)備的制動時間。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求停車防溜設(shè)備的制動緩解時間不大于 30 s 即可[14]。各個廠家的產(chǎn)品由于設(shè)備結(jié)構(gòu)及動力型式不同，制動時間也不盡相同，從現(xiàn)場調(diào)研情況來看動作時間范圍為 10～30 s。實際使用過程中發(fā)現(xiàn)動作時間過長會帶來一些不便和隱患：①停車防溜設(shè)備安裝完成之后需要進行調(diào)試，控制停車防溜設(shè)備反復(fù)制動和緩解，由于動作時間較長，這樣調(diào)試的時間也比較長；②停車防溜設(shè)備偶爾會臨時緩解，如果停車防溜設(shè)備區(qū)段的坡度不合適，停止的車輛會出現(xiàn)溜逸的情況，制動時間較長的話，就無法及時對溜逸的車輛進行減速停車，車輛可能出現(xiàn)沖出警沖標(biāo)等問題，影響作業(yè)安全和效率。因此，緩解時間應(yīng)不超過 30 s，而制動時間宜不超過 15 s。

2.2 分類性簡統(tǒng)化

分類性簡統(tǒng)化是指對停車防溜設(shè)備進行分類，針對不同類型的停車防溜設(shè)備使用的零件和接口進行規(guī)范。停車防溜設(shè)備從安裝位置上分為到發(fā)線停車防溜設(shè)備和調(diào)車線停車防溜設(shè)備，從動力能源上分為氣動、液壓、電動及無能源4種形式，從制動原理上分為重力式和非重力式。從設(shè)備分類方面進行停車防溜設(shè)備分類性簡統(tǒng)化研究如下。

（1）根據(jù)安裝位置進行分類。到發(fā)線和調(diào)車線停車防溜設(shè)備主要的差別是上部限界和制動軌內(nèi)側(cè)距等尺寸。由于到發(fā)線上需要通過本務(wù)機車，而調(diào)車線上是通過調(diào)車機車，本務(wù)機車和調(diào)車機車下部限界尺寸是不同的，為了保證設(shè)備不影響機車車輛通過，應(yīng)限制設(shè)備的尺寸。考慮到一級場、二級場會有機車進入，安裝在這些線路的停車防溜設(shè)備制動高度與原標(biāo)準(zhǔn)相符，對于安裝于三級場的停車防溜設(shè)備可以參考車輛減速器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)提高制動軌高度，有利于提高停車防溜設(shè)備的使用效果。

（2）根據(jù)動力系統(tǒng)進行分類。推薦停車防溜設(shè)備優(yōu)先采用液壓和電動 2 種動力方式。氣動動力系統(tǒng)主要優(yōu)勢是工作穩(wěn)定、對環(huán)境無污染，但通常需要設(shè)置空壓機室，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能源的停車防溜設(shè)備，也取得了一定的成果。無能源符合節(jié)能環(huán)保的要求，各個廠家在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)重點考量設(shè)備對現(xiàn)場的污染及能耗，開發(fā)出清潔高效的產(chǎn)品。

（3）根據(jù)制動原理進行分類。重力式停車防溜設(shè)備主要是通過基本軌浮動，將車輛的重力轉(zhuǎn)換為制動力，具有良好的制動性能。非重力式停車防溜設(shè)備是通過外力對車輛進行制動，目前大部分廠家通過制動彈簧來提供外力，制動性能稍顯不足。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在制動性能方面要求設(shè)備提供不小于 0.25 m 的制動能高，廠家應(yīng)根據(jù)設(shè)備的制動力合理設(shè)計現(xiàn)場安裝設(shè)備的數(shù)量。

3 結(jié)束語

停車防溜設(shè)備的多樣化給鐵路相關(guān)部門帶來很大的管理和維護壓力，編組站停車防溜設(shè)備簡統(tǒng)化研究對于提高停車防溜設(shè)備的使用強度、規(guī)范設(shè)備的節(jié)距和接口、降低設(shè)備的制動時間、提高作業(yè)安全性和效率、促進各個廠家技術(shù)進步等具有一定的現(xiàn)實意義。因此，應(yīng)進一步加強對停車防溜設(shè)備進行簡統(tǒng)化方面的研究，指明停車防溜設(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)部門對停車防溜設(shè)備的運營維護管理水平，以推動鐵路運輸健康有序發(fā)展。

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