我國鐵路調(diào)車場(chǎng)駝峰調(diào)速設(shè)備發(fā)展的探討

宋 毅

（中國鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081）

1 我國鐵路駝峰調(diào)速設(shè)備概述

鐵路編組站在現(xiàn)代化的技術(shù)改造過程中，調(diào)速設(shè)備應(yīng)不斷適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要，這對(duì)保證駝峰作業(yè)效率、提高列車編解速度，以及保障車輛溜放安全有著決定性的作用。

駝峰調(diào)車場(chǎng)的車輛調(diào)速作業(yè)按照功能區(qū)域可劃分為推送區(qū)、駝峰溜放區(qū)、打靶區(qū)、編尾安全區(qū)；主要調(diào)速設(shè)備包括：減速器 (液壓、風(fēng)壓、電動(dòng)等類型)、減速頂、加速頂、可控頂、液壓或電動(dòng)型撐輪減速器、停車器、鐵鞋等，按其不同功能應(yīng)用在各個(gè)區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)控制駝峰溜放速度的目的。

大中型調(diào)車場(chǎng)駝峰制動(dòng)位普遍采用減速器調(diào)速，制動(dòng)能力大、效率高，可與自動(dòng)化控制系統(tǒng)接口，能重復(fù)制動(dòng)，有效控制出口速度，與減速頂一起可以構(gòu)建點(diǎn)連式調(diào)速系統(tǒng)。小型駝峰一般在編組場(chǎng)入口設(shè)目的制動(dòng)位，通常采用可控頂調(diào)速或全減速頂系統(tǒng)。采用減速頂或可控頂群布置在調(diào)車場(chǎng)入口處，可以起到車場(chǎng)制動(dòng)位的作用，但隨著貨車自重的增加，使頂群布頂數(shù)量越來越多，占用線路距離長，控制效果不穩(wěn)定，維修量大，致使運(yùn)營效益下降。如果貨車總重繼續(xù)增加，頂群布頂數(shù)量將超過允許范圍[1]。

為了克服減速頂群布置超長問題，個(gè)別小型駝峰在車場(chǎng)制動(dòng)位開始采用撐輪式簡易減速器，這種減速器安裝控制較簡單，但其制動(dòng)能高不大，當(dāng)車輛溜放速度較高時(shí)，能高不足；而且這種減速器動(dòng)作緩慢，不能滿足重復(fù)制動(dòng)要求，如果車輛解體效率要求高，隔鉤車在減速器上撞車的可能性顯著增加。

由此可見，我國鐵路編組站調(diào)車場(chǎng)中大部分應(yīng)用的是減速器、減速頂?shù)葯C(jī)械摩擦類或液壓抬升類調(diào)速設(shè)備，而這些調(diào)速設(shè)備存在性能不穩(wěn)定、制動(dòng)效果不理想、維修成本高等問題。因此，研制適合我國鐵路調(diào)車場(chǎng)的調(diào)速設(shè)備具有重要意義。

2 國外調(diào)速設(shè)備的發(fā)展與演變

19世 紀(jì) 80 年代，世界上第一個(gè)駝峰調(diào)車場(chǎng)誕生后，一直沿用手閘和鐵鞋的人工制動(dòng)方式。直到 1929 年，新型機(jī)械調(diào)速設(shè)備——鉗式緩行器 (減速器) 的試驗(yàn)成功，推動(dòng)了駝峰調(diào)速技術(shù)的全面發(fā)展。從 20 世紀(jì) 20 年代至 60 年代，各種減速技術(shù)得到了迅速發(fā)展，使駝峰編組場(chǎng)的作業(yè)能力、效率和運(yùn)輸安全有了很大提高，大大改善了工人的勞動(dòng)條件。在此期間，美國、德國、法國、英國、日本、原蘇聯(lián)、比利時(shí)、奧地利、瑞典、瑞士等國家的鐵路，相繼研究、試驗(yàn)、應(yīng)用了各種減速器，如美國的鉗夾式減速器、德國的橡膠軌式減速器、瑞典的螺旋滾筒式減速器、法國的自能源減速器、日本的直線電機(jī)加減速器等，在列車編解作業(yè)過程中顯示出巨大的優(yōu)點(diǎn)和作用，從而逐步取代了鐵鞋。但是，隨著生產(chǎn)對(duì)鐵路運(yùn)輸能力要求的進(jìn)一步提高，車列長度、載重量和編組場(chǎng)站線的有效長不斷增加，鉗式減速器控制系統(tǒng)難以保證車輛安全連掛，常常造成途停和沖撞。20 世紀(jì) 50 年代，英國率先開始研究新式調(diào)速工具，以彌補(bǔ)減速器存在的不足。1959年英國道蒂公司研制成功了世界上第一個(gè)液壓加減速頂，并于 1965 年在廷斯雷建成了世界上第一個(gè)完全采用液壓加減速頂進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)速的駝峰編組站。隨著液壓加減速頂在英國取得的巨大成功，液壓加減速頂迅速在許多國家得到推廣和運(yùn)用，如日本的高崎站、德國的紐綸堡站、美國的奧克拉哈馬站、奧地利的維也納站等等[2]。

縱觀世界駝峰發(fā)展史可以看出，調(diào)速工具的演變過程大致是鐵鞋—減速器—減速頂。然而，在減速頂獲得迅猛發(fā)展的同時(shí)，也顯現(xiàn)出其性能不穩(wěn)定、維修量大等弱點(diǎn)。為此，各類減速器仍然在不斷發(fā)展創(chuàng)新，彌補(bǔ)其不足。電磁減速器便是其中之一，第一臺(tái)電磁減速器于1928 年在德國的馬格捷堡布克考編組站安裝試驗(yàn)，減速器長12 m，在兩邊的移動(dòng)鋼軌下面安裝了 16 個(gè)線圈，經(jīng)過試驗(yàn)，減速器制動(dòng)的柔韌性和控制性得到了有效的驗(yàn)證。

瑞士鐵路從 1965 年開始使用電磁車輛減速器。最初使用的是單軌減速器，直到1985年還有 20臺(tái)在使用中。1983 年第一個(gè)短線圈方案投入試驗(yàn)，1992 年又與 FEW 工廠合作研制成功了 E92 型電磁減速器，1993 年第一批 E92 減速器在巴塞爾編組站投入使用。由于該類減速器需要的技術(shù)養(yǎng)護(hù)人員數(shù)量少，制動(dòng)調(diào)速效果好，瑞士鐵路逐步在其他編組站推廣采用該類減速器。

目前世界上只有少數(shù)幾個(gè)技術(shù)先進(jìn)國家掌握電磁減速器的制造和使用方法，如德國、瑞士、俄羅斯等。其工作原理屬粘滯式技術(shù)，具有科技含量高、使用效果好、運(yùn)用成本低、安全性能可靠、噪音小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)在以上國家運(yùn)用多年并得到廣泛認(rèn)可，正逐步擴(kuò)大其使用范圍。

3 我國鐵路調(diào)速設(shè)備發(fā)展電磁減速器的探討

目前國外電磁減速器正逐步得到擴(kuò)大使用，主要采用埋設(shè)在路基下的渦旋式電磁減速器技術(shù)，其工作原理是：電流通過線圈時(shí)形成磁場(chǎng)，當(dāng)車輛從磁場(chǎng)通過時(shí)，將會(huì)對(duì)車輪產(chǎn)生強(qiáng)大的粘滯力，對(duì)車輛的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用，因而可以對(duì)車輛起減速作用。

德國是使用電磁減速器較多的國家，主要應(yīng)用于車場(chǎng)制動(dòng)位 (德國稱作編組線減速器)，一般車輛進(jìn)入減速器的速度為 4.0～4.5 m/s (14.4～16.2 km/h)，出口速度幾乎是固定的 1.5 m/s，減速器布置在最后分路道岔的警沖標(biāo)后 15 m，型號(hào)為 EDG93 型。

根據(jù)德國的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，由于電磁減速器是非接觸式制動(dòng)模式，制動(dòng)過程中移動(dòng)部件少，產(chǎn)生機(jī)械磨耗很小，設(shè)備機(jī)構(gòu)可以長期維持在很好的狀態(tài)，其使用成本和維修費(fèi)用很低。另外，電磁減速器采用非接觸式制動(dòng)，具有一定的安全可靠性，而且也可以安裝在曲線線路上使用。

采用鉗夾式減速器制動(dòng)時(shí)，要考慮減速器的全緩解時(shí)間，需要控制系統(tǒng)估算緩解時(shí)間，提前發(fā)出緩解指令，最后可能形成控制誤差。采用電磁減速器時(shí)，緩解速度快，斷電即緩解，沒有滯后現(xiàn)象，控制誤差可以顯著減少。

綜上所述，電磁減速器具有制動(dòng)速度快、可以重復(fù)制動(dòng)、不受氣候條件影響、控制精度高、構(gòu)造簡單、維修量小、占用距離短、受車輪狀態(tài)影響小，并可以在彎道上使用、噪音低等優(yōu)點(diǎn)。因此，研究借鑒國外鐵路調(diào)車場(chǎng)調(diào)速設(shè)備，發(fā)展適合我國鐵路調(diào)車場(chǎng)的調(diào)速設(shè)備具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 呂佰銓，王 潛. 既有編組場(chǎng)在適應(yīng)重載運(yùn)輸要求下的減速頂設(shè)備改造方案[J]. 減速頂與調(diào)速技術(shù)，2007(4)：8-11.

[2] 李 玉. 中小型編組站調(diào)速系統(tǒng)的綜合分析[J]. 減速頂與調(diào)速技術(shù)，1995(3)：13-20.