提高駝峰設備可靠性的探討

丁恩山

（中國鐵道科學研究院 研究生部，北京 100081）

徐州北 ( 編組 ) 站下行系統自 2005 年 12 月、上行系統自 2009 年 12 月開通運行以來，總體運營狀況良好，但仍然存在車輛安全連掛率低、溜放車輛被夾?；虺龠B掛造成車輛損壞的情況，嚴重危及調車場作業安全和效率。車站調車場的軟件控制模式、硬件故障、減速器制動力弱、測重不準、測長不準、風力異常等速度控制環節異常均可導致溜放車輛超速；而溜放車輛被夾停與雷達測速是否準確、減速器制動力的大小、車輛類型的確定等因素有關，同時與測速雷達、傳感器、測重儀、減速器等駝峰設備的工作狀態密切相關。

1 測速雷達故障原因分析及對策

雷達是駝峰調速系統中的基礎測量設備，其工作性能直接影響編組站的解編能力和溜放作業安全。目前，徐州北站上、下行調車場均采用 T · CL-2 型測速雷達，該型測速雷達在現場使用過程中存在外部原因產生干擾的問題，給溜放作業安全帶來不良影響。

1.1 暴雨產生的干擾

在暴風雨天氣條件下，徐州北站調車場多次出現車輛被夾停在減速器區段或車輛在減速器出口超速的現象。T · CL-2 型測速雷達受暴風雨影響較大，若雨滴干擾大于車速信號，則雷達顯示的不是車速，而是雨滴的速度。當雨滴的速度大于減速器出口定速時，車輛將被夾停在減速器上；當雨滴的速度小于減速器出口定速時，減速器將提前緩解，造成車輛溜放超速。針對上述問題，徐州北站調車場采取了以下措施。

（1）更換雷達類型。T · CL-2 型測速雷達為線極化波雷達，雨滴對雷達干擾較大。目前，市場上有圓極化波的雷達，該雷達能有效降低暴風雨的干擾。圓極化波有左旋和右旋兩種不同的旋轉方向。由于車輛為平面，對圓極化波產生反射，其旋轉方向不變，雷達能夠接收；雨滴為球面，對圓極化波產生反射，其旋轉方向相反，雷達不能接收。因此，應采用圓極化波雷達[1]。

（2）人工干預駝峰溜放作業。降雨時相關作業人員在車站作業樓盯崗，隨時查看雷達數據，當發現降雨影響雷達測速時，要求駝峰作業人員降低推峰速度，加大駝峰溜放作業間隔，必要時采取人工手動控制減速器或停止溜放作業。

1.2 振動引起的干擾

車輛通過測速雷達相鄰股道時，將引起很大的振動，如雷達箱及支架不能有效降低這些振動，則引起雷達噪聲，影響雷達測速的平穩性，為此采取以下應對措施。

（1）盡量加大、加深雷達箱的下部基礎，并將基礎與雷達箱連成一體，減少鄰線過車時箱體的振動。

（2）定期檢查并更換箱體內雷達支架上的減振器，保持減振器狀態良好，減少過車時雷達的振動。

（3）保持雷達支架上各固定螺絲、螺母的緊固和彈簧彈性的良好，雷達與支架間固定良好，避免雷達晃動。

1.3 鄰線及本線作業車產生的干擾

在溜放作業過程中，難行車進入一、二部位減速器時車速較高，車輛不易被夾停；但在車輛溜放至三部位減速器區段時，車速已經下降，減速器在制動過程中，車輛減速度過大，車輛會出現瞬間停車或車速低于 3 km/h。如此時鄰線有溜放車輛或本線有車輛繼續溜放，電磁波通過本線車輛反射到其他溜放車輛，雷達將會顯示異常高速，造成減速器重復動作，車輛被夾停在減速器上。此現象容易發生在本線溜放車輛為敞車、棚車時，溜放車輛為厚輪車及難行車也易發生溜放車輛途停的現象。引起雷達測速異常的原因是：①對個別進入三部位減速器的速度過低的車輛，由于減速器開口尺寸調整至下限，造成過度制動，從而夾停車輛；②雷達角度調整不當，雷達主瓣波已輻射到鄰線，鄰線來車時將對本線溜放車組測速形成干擾，此現象在空平板車組溜放中較為常見；③駝峰測速雷達是連續多普勒信號，運用多普勒原理實時測量運動目標的速度。所謂運動目標，是指一切能對電磁波形成反射的運動物體，如行人、晃動的雜草、晃動的樹葉等都對雷達測速造成干擾。對此主要采取以下措施。

（1）對易途停車輛進行人工干預。對難行車、異型車、厚輪車等易途停的車輛，在通過減速器區段時，車站作業人員要人工干預，防止車輛被夾停，造成撞車[2]。

（2）調整減速器開口位置。調整減速器開口尺寸至上、下限中間位置，防止輕車、難行車被夾停。

（3）調整雷達角度。為防止雷達受外來信號的干擾，調整雷達水平與垂直仰角。經過多次試驗，確定雷達測試儀在減速器出口絕緣節兩軌中心處及高度相對于車輛鉤頭中心距軌面高度處，所測雷達功率為最大，可以有效降低外來干擾。

（4）清除其他干擾。在雷達前方及附近應無雜草、樹、行人等對電磁波形成反射的物體，以減少對雷達的干擾。

（5）降低雷達功率。降低雷達功率可以有效降低鄰線溜放車輛及后續溜放車輛對本線溜放車組的干擾，使雷達主瓣輻射區盡量在減速器區段內。

1.4 高溫季節雷達故障發生率高

相關規范規定，雷達工作溫度上限為 70℃，而在炎熱夏季，陽光直曬下的雷達箱內溫度高達 75℃，再加上雷達自身散發熱量，箱內溫度將高于 75℃，造成雷達工作狀態不穩定。為此，應在雷達箱外部加裝隔熱防護罩，以有效解決高溫季節雷達故障發生率高的問題。

2 傳感器故障原因分析及對策

傳感器的主要作用是車輛跟蹤、計軸、判斷追鉤、判斷途停、放頭攔尾及速度采集等。傳感器工作狀態的穩定與否決定著駝峰作業效率和車輛安全連掛率。徐州北站下行調車場采用的是凸出極磁電式軌道傳感器，使用該設備多次出現丟軸，造成誤報摘錯鉤、減速器出口超速和車輛途停等現象，甚至出現了車輛在三部位處失蹤、失控的嚴重問題。

2.1 故障原因分析

傳感器踏板為無源踏板。信號電壓與通過傳感器的車輪速度、輪緣與傳感器頂面的距離、輪緣是否壓過傳感器的中心位置有關，如果信號電壓過低，易出現丟軸現象。因此，為提高現場傳感器的工作效能，必須有穩定的信號輸出，為此要求軌面與傳感器頂面的距離，以及鋼軌內側與傳感器凸出臺的距離是固定值。據調查，鋼軌磨耗 1 mm 需 1～2 年的時間，因此車輪輪緣高度是一個相對固定值，軌面與傳感器頂面的距離易確定，是一個相對固定值。但鋼軌內側與傳感器凸出臺的距離不易確定，其主要原因如下。

（1）線路軌距不是一個固定值。軌距的范圍為1 433～1 441 mm。

（2）軌緣與鋼軌內側的距離不是固定值。由于車輛在彎道與直道的走行狀態不一致，在彎道運行時，車輛往內側橫向偏移。

（3）車輛在鋼軌上做蛇形運動。整個車輛或個別輪對沿軌道前進時做周期性的橫向運動，對傳感器工作效能影響很大。

2.2 對策

傳感器凸出臺與鋼軌內側的距離應根據踏板安裝處的具體情況進行調整。

（1）安裝在鋼軌彎股區段外側的傳感器，其凸出臺與鋼軌內側的距離應在 12 mm 左右。

（2）直股軌距應在 1 433～1 441 mm 范圍內，其凸出臺與鋼軌內側的距離應在 2～10 mm 范圍內 ( 根據軌距進行調整 )。

（3）在車輛或個別輪對做蛇形運動的區段，應認真查看車輪壓過鋼軌平面上的痕跡，根據痕跡確定車輛或個別輪對在傳感器安裝處的游離狀態再進行具體調整。

除上述情況外，傳感器表面應保持水平，表面無積物 ( 特別是鐵磁物質的積物 )，且固定良好。

3 測重設備故障原因分析及對策

車輛的重量等級是確定車輛減速器出口速度的重要依據，有效控制車輛出口速度是車輛安全連掛的保證，也是駝峰綜合自動化溜放系統作業效率的保證。

3.1 測重設備故障原因分析

徐州北站調車場采用的 T · ZY1 型測重機是一種新型設備，工作狀態尚不穩定，故障率較高。其發生故障的主要原因如下。

（1）缺乏測重機故障處理的標準程序。由于該設備沒有詳細的圖紙，在處理故障時缺少合理、有效的方法，僅憑維修人員的經驗盲目處理，給日常的維修工作帶來很多不便。

（2）測重頭安裝孔徑不標準。塞釘式壓磁傳感器的核心部件是壓磁傳感器，當壓磁傳感器出現故障或工務部門更換裝有壓磁傳感器的鋼軌時，需要重新安裝壓磁傳感器。但每次更換完壓磁傳感器后，由于測重頭安裝孔徑不標準，經常發生測重系統工作不穩定、誤差大，甚至測重系統不工作的情況。

3.2 對策

3.2.1 測重系統室外安裝調試方法

（1）壓磁測重傳感器在安裝之前，對枕木下的道砟進行夯實搗固。壓磁測重傳感器要求鋼軌接縫處平直，無高低起伏，傳感器應安裝在測重軌的中心位置，使用游標卡尺進行定位，50 kg/m 鋼軌距頂高度為 ( 81±1 ) mm。在現場進行鉆孔時，應使用專用的手扳鉆孔，在安裝孔鉆完后用絞刀絞出錐度，鋼軌外側孔徑應為 ( 23.5±1 ) mm，使傳感器的鐵芯正好在鋼軌腹部中央，否則將影響性能。絞孔時鋼軌外側的孔徑要大于內側孔徑。安裝孔絞好后抹上機油，將傳感器按規定的角度裝入，用螺母擰緊后，接電纜插頭。

（2）為防止松動，在固定螺絲上加裝一個防松螺母。

（3）在測重頭引出線上加裝硬橡膠絕緣防護套管，以防止引出線絕緣磨損、老化后發生破皮傷線故障，同時還可以減輕鋼軌起伏時對線頭的牽拉力。

（4）檢查傳感器定位槽與軌面是否保持平行或垂直，角度偏差不得大于 ?10°；其安裝位置應在兩枕木之間的中間位置，間距不得小于? 0.4??m。

（5）檢查勵磁電源，使其輸出電壓為 ( 5±0.3 ) V，安裝后的零信號應在 ?300?mV?以下，用人工方式踩壓傳感器任意側鋼軌時，輸出電壓應有 ?4?mV?以上的變化。

3.2.2 室內調整方法

（1）調整室內的勵磁電源，使其輸出電流為0.4??A，在室外電纜盒的相應端子上，用數字電壓表測量激勵電壓應為?5??V?左右，安裝后的零信號應在300??mV?以下。

（2）通過測重主機前面板測試孔將傳感器輸入信號、放大輸出信號、峰值輸出信號分別接入示波器，觀察車輪經過傳感器的輸出信號，使傳感器兩邊輸出波形基本對稱。觀察整流放大后的輸出信號，做到先有正電壓，后有負電壓。正電壓輸入值等于或大于負電壓輸出值，如果正電壓較小，則調整移相電路的電位器，使之正負電壓值基本對稱。記錄峰值輸出信號，當有車輪通過時應有正脈沖電壓輸出。其輸出幅度基本與輪重成正比。當有車輪通過傳感器時，計軸蜂鳴器有音響，說明中斷輸出信號正常。

（3）無進軌信號時對調零電位器進行調整，撥動調零開關，在工作狀態下，零點電壓基本無變化；對過零電壓值進行調整，使之上行在?－1～－2??V、下行在?0.2～1?V。

（4）在駝峰作業樓安排人員與作業員進行聯系，在溜放過程中，隨時通報實際編組車輛的車型及載重情況，室內人員觀察測重機面板上的重量顯示，并與駝峰作業樓反饋的實時信息進行比較，根據顯示的數據對重量精度電位器進行調整。

4 結束語

駝峰設備質量直接決定駝峰的作業效率，影響編組站的暢通能力。因此，分析測速雷達、傳感器、測重儀等駝峰設備故障產生的原因，采取相應的對策措施，從而提高設備運用的可靠性，對新時期和諧鐵路的建設和發展具有重要的意義。

[1] 蔣大明，戴勝華. 自動控制原理[M]. 北京：清華大學出版社，2008.

[2] 劉文濤，張紅亮. 大軸重貨車駝峰溜放超速原因分析與對策[J]. 鐵道運輸與經濟，2010，32(3)：88-90.