自动化驼峰调速系统研究毕业设计

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1、西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）自动化驼峰调速系统研究学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级：指 导 教 师： 摘 要随着社会的不断发展，经济的不断增长，人们的运输工具也在不断改进，火车早已是人们在当今社会中必不可少的交通工具。铁路运输的是我国经济运行的大动脉，不仅表现在铁路客运方面，铁路货运也在我国交通体系中占有重要的地位。随着国民经济的迅速发展，我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。对铁路货运的效率也提出了挑战，要提高货运效率就要提高编组能力，而车组溜放速度的控制决定了编组能力。随着我国自动化驼峰调速系统的不断完善大大节约了车列解体的时间成本，也提高了编组站的作业水平。

2、本论文围绕自动化驼峰调速系统，概述了编组站及自动化驼峰的发展，和其存在的经济效益，并对自动化驼峰系统的室内外组成设备的结构、特点、作用及要求进行了详细的介绍，重点对自动化驼峰溜放速度控制的原理进行分析，概述了各种调速方式的特点，编组站的可根据不同需求选用合适的调速方式。以TW-2型驼峰自动化过程控制系统中溜放速度的控制子系统为例，浅析了自动化驼峰调速系统中，驼峰计算机溜放速度自动控制设备的组成及工作原理。关键词: 编组站；驼峰；调速设备 - 1 -目 录摘 要I1绪论11.1自动化驼峰编组站概述11.2自动化驼峰发展概况11.3自动化驼峰的技术经济效益12驼峰调车的理论基础22.1驼峰调车的特

3、点22.2驼峰结构的一般概念22.3驼峰的平面与纵断面42.3.1驼峰调车场的平面布置42.3.2驼峰的纵断面42.4调车驼峰的分类52.5 驼峰调车作业63自动化驼峰调速设备73.1 自动化驼峰调速设备的分类73.2 车辆减速器73.3 减速顶103.4 绳索牵推送小车113.5 停车器124驼峰溜放速度自动控制的原理134.1 间隔调速和目的调速的概念134.2 溜放速度控制的三种方式144.2.1 点式调速144.2.2连续式调速154.2.3点加连续式调速174.3 间隔调速自动化基本原理184.4 目的调速自动化基本原理194.4.1 目的调速位减速器出口速度的数学模型194.4.2

4、 目的调速原理205溜放速度自动控制系统设备215.1溜放速度自动控制系统的组成215.2 溜放速度自动控制系统的特点225.2.1 该系统独特的功能：225.2.2该系统综合优势:225.3 系统的界面235.3.1测长窗235.3.2统计报告窗245.3.3调速作业的操作26结 论28致 谢29参考文献30西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）1绪论1.1自动化驼峰编组站概述编组站是铁路网上集中办理大量货物列车到达、解体、编组、出发和其他列车作业，并为此设有专门驼峰调车设备的车站。编组站的主要任务是根据列车的编组要求办理大量货物列车的解体和编组作业。对货物列车中车辆进行技术检修和货物检查整理

5、工作，并按照列车运行图规定的时刻，正点接发列车。为满足大量改编作业的要求，编组站一般设有多个车场。如：主要办理列车到达等作业的到达场；办理列车解体和编组等作业的调车场；办理自编列车出发的出发场；在横列式编组站办理列车到达、出发作业的到达场。1.2自动化驼峰发展概况我国的驼峰调车设备发展的研究始于1958年，“平地起包”是利用重力进行调车的开端。随着我国车辆减速器研制成功，1960年，苏家屯建成我国第一个机械化驼峰。由于电子技术和计算机技术的发展，调车驼峰上的技术装备也不断更新发展，1970年丰台西建成我过第一个半自动化驼峰吗；1984年南翔建成我国第一个利用国产小型计算机控制的自动化驼峰；19

6、89年，郑州北建成我国第一个综合自动化编组站，其中的自动化驼峰利用微机控制。19921994年TWK-1型驼峰溜放速度控制系统、驼峰微机分线控制系统、微机可控顶调速系统相继通过鉴定；随后TBZK型、TW组态系统和FTK等驼峰过程控制系统逐步成熟并推广；2003年全概念的综合集成自动编组站在成都北开始建设。目前我过铁路编组站正在逐步向综合自动编组站发展。 1.3自动化驼峰的技术经济效益（1）提高编组站解、编能力，缓解运能与运量之间的矛盾；（2）提高调车作业安全系数；（3）提高编组站工作人员的劳动生产率；（4）提高编组站运营管理水平，压缩货运中转时间；（5）有利于编组站稳定生产；（6）减轻劳动强度

7、，改善劳动条件。 2驼峰调车的理论基础2.1驼峰调车的特点调车驼峰是编组站（以及部分区段站）的重要技术设备，它对提高调车作业效率，增进编组站（及区段站）的改编能力具有重要作用。所谓调车驼峰，就是在调车场头部建一个高于调车场平面的平台，其纵断面形状类似于单峰骆驼的峰，故此得名。驼峰调车与平面调车方法不同，其特点是：（1） 解体车列被推上峰顶后，摘钩的车辆主要依靠自身重力，向编组线自行溜放。（2） 在保证前后两钩车有适当情况下，溜放可以连续进行。驼峰上溜放车辆是连续进行的，因此，在溜放过程上前后钩车之间应保持一定的间隔，以便转换分路道岔。前行车组的后钩与后行车组的前钩之间的距离，称为溜放“钩距”。

8、显然缩小溜放钩距可以提高驼峰的解体效率；但钩距过小，将造成分路道岔来不及转换，致使后沟车溜入前一钩车的股道，出现两购车变一钩车现象。这种情况叫“中途连挂”（追钩）。后一钩车因溜错股道，叫做“外路车”。2.2驼峰结构的一般概念在纵列式编组站，调车驼峰设于到达场与调车场相连接的咽喉处，它由推送部分、溜放部分、和峰顶平台等组成（如图1）应该是图2.1（第2章1个图）。（1） 推送部分由到达场中部到驼峰峰顶间的线路，叫作驼峰的推送线。这是一段上坡道，一般由两个坡段组成。其实设置目的是为了得到必要的驼峰高度，并在驼峰解体时能使车钩压紧，以便摘钩。（2） 计算停车点调车场各股道警冲标内方100m处的点，叫

9、作计算停车点，简称计算点。计算点是为了进行驼峰设计而规定的。对简易驼峰来说其计算点规定为警冲标内方50m处。（3） 溜放部分有驼峰峰顶到调车场计算点之间的区段，叫溜放部分。在这段范围内设有调速设备（车辆减速器等），以便调整车钩溜放速度，并且设有分路道岔以控制钩车的溜放股道。图1驼峰结构（4） 峰顶平台推送部分与溜放部分之间的平坦地段，叫峰顶平台。它位于驼峰的最高处，并通过该平台将两个不同方向的反坡（指压钩坡与加速坡）连接起来。这样既可保证驼峰的必要高度，又可防止车辆经过峰顶时折断车钩。峰顶平台的长度一般10m左右。（5） 难行车和易行车在相同气候条件下向同一调车线溜放时，由于车型及载重情况不同

10、，所耗能量不同，因而车辆有难行车与易行车之分。所耗能量大的称为难行车，反之称为易行车。（6） 难行线和易行线钩车溜向不同股道，所耗的能量不同。这就是由于各条线路所经过的道岔数目和曲线转角不同造成的。因而线路有难行线和易行线之分。能耗最大（即阻力最大）线路叫难行线。能耗最小的线路叫易行线。（7）驼峰高度峰顶与调车场难行线计算点的高度差，叫作驼峰高度，简称峰高。驼峰高度应保证在最不利条件下（低温、顶风），难行线能以规定的初速自由溜放至难行线的计算点。（8）能高车辆自峰顶向下溜放赢遵循能量守恒。为了设计时计算方便，把车辆在溜放过程中进行到各点具有的动能、势能及阻力消耗的能量都用相当的高度来表示，就是

11、能量高度，简称能高。2.3驼峰的平面与纵断面 驼峰的平面与纵断面如图2示。图2 调车驼峰平面与纵断面2.3.1驼峰调车场的平面布置由推送线和溜放线组成了调车场的进口咽喉，也叫调车场的头部，列车的解体作业就在这里进行。为了提高驼峰的解体作业效率和降低工程造价，对调车场头部的平面布置提出以下要求：（1） 使峰顶到最远计算点间的距离尽量缩短 （2）车辆自峰顶向调车场各股道计算点溜放时，其溜放行程和所受之总阻力（包括基本阻力、风阻力、道岔阻力和曲线阻力）应差别不大 。（3）合理确定制动位置，以减少减速器的数量（4）尽可能地少铺设短轨和避免反向曲线，以减少车辆的溜放阻力。对应上述要求应采取相应措施。2.

12、3.2驼峰的纵断面驼峰的改变能力不仅取决于平面布置的好坏，而且在很大程度上取决于纵断面的合理选择。一个优良的纵断面方案，可使钩车具有较高的溜放速度，缩短钩车通过道岔区的时间，显著提高驼峰的改变能力；另一方面还可降低修驼峰的费用。选择纵断面应注意以下各点 ：（1）推送部分 推送部分的坡度应保证： 由一台调车机车进行推峰作业时，将最重车列推至峰顶停车后，能再度起动； 推峰解体的车辆，靠近峰顶时车钩能够压紧，以便摘钩。根据以上要求，推送部分一般均设两个坡段 :推送坡和压钩坡（2）溜放部分 加速坡：它是溜放部分中坡度最陡的一段。目的：加速钩车的溜放速度，提高解体作业效率; 保证在不利的溜放顺序下，前后

13、钩车在第1分路道岔处有足够的时隔。 中间坡：位于加速坡之后的一个坡段叫中间坡（也叫制动坡）。 道岔区段坡：中间坡之后为道岔区段坡。 编组线坡：调车场的每条编组线，在其三分之二的长度内，顺溜车方向应有不大于1.5的下坡，使车辆能够克服运行阻力以安全连挂速度溜至预定地点。2.4调车驼峰的分类（1）调车驼峰按其控制技术装备不同大致可分为： 非机械化驼峰-采用铁鞋或手闸作为调速设备，分路道岔则采用自动集中或在现场人工操纵。（日解编量较低） 机械化驼峰-调速设备以车辆减速器为主，铁鞋为辅。（3400辆/日） 半自动化驼峰-在机械化驼峰的基础上，又在调车线上增设一个或二个目的制动位，同时增设测速、测长和半

14、自动控制机等设备。（人工控制出口速度）（4000辆/日） 自动化驼峰-在半自动化驼峰的基础上，增加工业控制计算机系统和测重、测速、测长和测气象等设备。（自动控制出口速度）（4500辆/日）实现编组站内调度、管理、作业的全盘自动化，则为编组站综合化自动控制系统。（2）调车驼峰按每昼夜解编能力可分为 ： 大能力驼峰-一般有两条以上推送线，其解编能力在4000辆/日以上 ，应设30条及以上调车线，应配有溜放进路自动控制系统，钩车溜放自动调速及推峰机车遥控系统。 中能力驼峰-一般只设一条推送线，解编能力在2000-4000辆/日，应设17-29条调车线，应配有溜放进路自动控制系统，钩车溜放自动或半自动

15、调速及推峰机车遥控系统。 小能力驼峰-2000辆/日以下，应设16条及以下调车线，应配有溜放进路控制系统。（2）调车驼峰按作业方式可分为： 单溜放驼峰-在同一时间内，只有一台机车进行解体车列的溜放作业。 双溜放驼峰-在同一时间内，有两台机车平行进行解体车列的溜放作业。 2.5 驼峰调车作业驼峰调车场的作业过程如图3示图3 解体作业过程其作业主要有：（1）推送作业：到达场的待解车列推送至峰顶进行或准备进行解体组编。（2）解体作业：将到达峰顶的车列，按车组的去向分解于调车场各固定调车线路内的调车作业。（3）编组作业：按照技术管理规程和编组计划要求将车辆或车组编成车列，挂机车后组成列车的调车作业。编

16、组作业一般在调车场尾部进行。 （4）其它调车作业：调车机车、车列、车组或车辆转线或转场等调车作业；机车下峰整理；机车出入库。 随着车列的解体，同时将某一方向的车辆集结在同一编组线上。集结到一定数量时就要进行编组作业。编组作业一般在编组线和驼峰尾部进行。3自动化驼峰调速设备3.1 自动化驼峰调速设备的分类由于车组越过峰顶便失去机车对它的控制，所以溜放过程中为了能很好的地调整溜放车组的溜放速度，提高编组能力，保证驼峰作业和人身安全，减轻劳动强度，在驼峰场头部设有相关的调速设备，如车辆减速器、加减速顶，绳索牵引推送小车等。（1） 驼峰设备按调速方式分类 加速设备在溜放过程中使溜放车组得以加速的设备，

17、如绳索牵引推送小车、加速顶等。 减速设备在溜放过程中使溜放车组得以减速的设备，如车辆减速器、减速顶。 加减速设备既能使车组加速又能使车组减速的设备，如加减速顶等。（2） 按制动原理分类车辆减速器可分为钳夹式车辆减速器和非钳夹式车辆减速器。利用制动夹板像钳子一样夹持车轮而产生制动的设备，叫钳夹式车辆减速器。车辆减速器在两根走行轨上安装了制动钳。制动时两侧的车轮同事受力，车轴负荷与平时无原则性变化，这样的工作状况比较理想。钳夹式减速器按动力系统可分为液压型、气动型、电机型。若按制动力来源又可分为非重力式和重力式。（3） 按其他分类按驼峰调车场的作业要求和车辆减速器的主要作用，车辆减速器可分为间隔动

18、用和目的制动用两类。3.2 车辆减速器目前主要采用浮轨重力式车辆减速器。重力式车辆减速器制动力由本身重量产生，外力仅用来改变其制动、缓解状态。（1） 对车辆减速器的要求 一般要求a车辆减速器制动时允许车辆最大入口速度在目的制动位不应大于6.5m/s，再间隔制动为应不大于7 m/s。b除TJK（Y）型车辆减速器可在曲线轨道上使用外，其余应安装在直线轨道上。 对间隔制动车辆减速器的一般要求间隔制动车辆减速器主要用于保证车组之间的间隔，因此，要求制动力要大，在任何情况下均能对车辆进行有效的制动，也就是说，车辆压在车辆减速器上时，车辆减速器必须能重复制动。间隔制动车辆减速器应具有足够的制动力，尤其应具

19、有较大的单位制动能高，则可缩短车辆减速器的有效制动长度，也可以缩短驼峰咽喉区的长度，这对保证间隔的有利的。为了提高自动化驼峰的控制效果，对间隔制动车辆减速器提出了动作要快、出口速度控制误差小的更高要求。为适应间隔制动车辆减速器动作频繁、磨耗快、维修时间短的等特点，车辆减速器必须具有足够的强度，同时考虑方便调整、方便维修和维修时的作业及人身安全。 对目的制动车辆减速器的要求目的制动车辆减速器主要为调整连挂速度设置，因此需安装在调车场的股道上。由于调车场股道多，要安装的车辆减速器数量大，所以经济指标就成为重要因素。另外，也由于车辆减速器数量多，必然要求对车辆减速器采用半自动或自动控制，要求有较高的

20、出口速度控制精度。为此，对目的制动用车辆减速器提出如下要求：a. 结构简单、造价低、维护费用低且便于安装维修。b. 为便于调车场线路排水，不应有太深的基础。c. 有较小的缓解时间和对比稳定的减速度，以保证必要的速度控制精度。（2） 车辆减速器的型号目前，我国车辆减速器已形成TJK（Y）系列，其中TJK（Y）3型用于间隔制动TJK（Y）2型用于目的制动。（3）车辆减速器工作原理现以TJK（Y）2A(50)型为例介绍车辆减速器的工作原理，其结构如图4示。TJY2和TJK2型为同一结构，只是所用的动力（液压和气动）不同。其制动原理都是利用被制动车辆的重量，通过浮动的基本轨及制动钳的传递，使安装在制动

21、钳上的制动轨对车轮两侧产生压力，对车辆进行制动，达到减速的目的。因此，这种车辆减速器是浮动重力式车辆减速器，它的制动力与被制动车辆的重量成正比。TJK（Y）2A(50)型减速器的传动方式是采用气（油）缸直接驱动的两个四连杆机构。四连杆机构是铰轴连接，单位压力和磨损较小，而转动副圆柱面加工简单。精度高。其制动原理如图4。其中(a)、(b)、(c)分别为缓解、制动、和工作位置。图4 T J K （Y） 2 A(50)型减速器的制动原理图1内制动钳；2外制动钳；3、6曲拐；4连杆；5钢轨承座车辆减速器的缓解位置见图4(a)。装在基本轨两侧的内外制动钳1、2之间的距离B2大于车轮的厚度。这时车辆减速器

22、不起制动作用。车辆减速器的制动位置见图4(b)。当压力油或气按(b)图示箭头方向进入时活塞带动连接杆将制动曲拐抬起，通过力的传递，内外制动轨间距离减小至开口B1，开口B1小于车轮的厚度，准备对进入车辆减速器的车辆制动。车辆减速器的工作位置见图4(c)。当车辆进入制动状态下的减速器后。车轮将制动轨的开口由B1挤至车轮厚度的B。这时，制动钳以O1、O2为支点向上抬升，迫使基本轨浮起。压在浮动基本轨上车轮的的重力经制动臂的传递，使制动轨对车轮产生侧压力，从而对车轮进行制动。当压力油或压缩空气排出油缸或气缸时，将活塞推回缓解位置，从而解除对车辆的制动。车辆减速器对车辆制动一般有两种情况： 车辆未进入车

23、辆减速器前将车辆减速器处于制动位置，然后车辆进入车辆减速器，此时，车辆减速器对车辆器重力式制动作用。 车辆进入车辆减速器后再进行制动，若被制动车辆的重量给予油缸或气缸的反压力小于车辆减速器驱动系统给予活塞的推动力时，车辆减速器对车辆起重力式制动作用；若被制动车辆的重量给予油缸或气缸的反压力大于车辆减速器驱动系统给予活塞的推动力时，车辆减速器对车辆起非重力式制动作用。车辆减速器安装于由轨枕板预制的整体道床上。整体道床由主道床和头、尾过渡道床三部分组成。主道床宽3.1m，长度有车辆减速器的节数确定。头、尾过渡道床均宽为2.5m，长2.3m。车辆减速器的结构深度：由基本轨顶至车辆减速器机械部分的轨枕

24、板槽底为410mm，至整体道床底部平面为730mm。车辆减速器相邻两组制动钳的中心距（简称“节”）为1.2m。一台车辆减速器可根据需要由4、5、6、7、8节组成。在一个制动位上根据需要可以设单台减速器，也可以设两台串联使用。两台串联使用时，将两台主道床直接拼接，两台中间不设头、尾过渡道床。3.3 减速顶减速顶是一种小型的减速器，又称油气减速单元，可以对速度超过其临界值的车组产生制动力，从而起减速作用，减速顶无需外部能源，无需外部控制。与车辆减速器一样，减速顶在我国广泛应用。其结构框图如图5示。车组速度低于减速顶临界速度时，车组使减速帽下滑，油缸内上腔油液经过速度阀环行缝隙流向下腔的流速较小，在

25、速度阀板端面产生的压差不足以克服速度阀弹簧的预紧力，速度阀保持开启状态，减速顶基本上不起制动作用。当车组溜放速度高于减速顶的临界速度时，车轮使吸能帽下滑速度相对提高，油缸内上腔油液经速度阀环形缝隙流向下腔的流速加大，在速度阀板两端产生较大的压差，克服速度阀弹簧的预紧力，使速度阀关闭，上腔压力迅速上升，直到压力阀被打开，上腔油液以一定压力通过压力阀流向下腔，产生较大的阻力，此时减速顶对车组起减速作用。车轮通过减速顶后，上腔中被压缩的氮气膨胀，使吸能帽向上回升，下腔油液经回程阀孔返回上腔，将回程阀板推向活塞下端面，部分遮盖回程阀孔，产生阻尼作用，使吸能帽以适当速度回升。图5 减速顶减速顶可以安装在

26、线路内侧，车轮轮缘滚压减速顶，称内侧顶；也可以安装在线路外侧，利用车轮踏面滚压减速顶，称为外侧顶。3.4 绳索牵推送小车图6 绳索牵推送小车1马达；2绞盘；3钢缆索张紧装置；4导向轮；5初张紧装置绳索牵引加速小车是在调车线续对溜放车辆进行调速的加速工具，其结构如图6示。 绳索牵引加速小车由两大部分组成：（1）加速小车；（2）驱动器和力的传动系统。 推送小车是以加速推送原理工作的，能自动地（或人为地）从后面追赶离开调车线减速器的货车轮缘，并以44.5km/h，的速度推送车辆，使其与调车线上的停留车连挂。为了提高小车的利用效率，小车以较高的速度返回。返回速度是推车速度的两倍或更高些。小车推车时的最

27、大推力要保证推力的垂直分力不能将最轻车辆抬起。3.5 停车器整套停车器有3台组成，其中2台用于制动停车，1台用于防护保险，简称“21”配置。单台停车器由机械、液压、电控3部分组成。 停车器主要用于编组站、区段站具有一定坡度的线路上，实现对车辆的动、静态情况下的防溜。在驼峰编组场主要安装在编组线尾部，用于对驼峰溜放车辆的停车防溜。 4驼峰溜放速度自动控制的原理4.1 间隔调速和目的调速的概念在解体车列的过程中，车辆以调车机车推送的初速度自峰顶溜放，由于各车组重量、长度和走行性能的差异，即使在同一坡度的线路上溜放，各自溜放的加速度也是不一样的。如果前行车组重量轻且走行性能差（难行车），它的溜放加速

28、度就小，而后续车组重量重且走行性能好（易行车），其溜放加速度大，所谓“难易”组合。如果任它们自由溜放，很可能发生“追钩”，后续车组追及前行车组或与前行车组进入同一道岔区段，使道岔不能转换，后续车组将溜错股道。发生“追钩”还有可能撞损车辆。为了避免上述情况发生，一种办法是加大峰顶车组溜放的间隔时间，就是不能连续提钩，必须在峰顶停轮或降低推送速度，这种办法就是影响解体效率。另一种办法就是通过调速工具对溜放车组的速度进行调整，使快行车组减速或使慢行车组加速。所谓间隔调速就是通过调速工具对溜放车组的速度进行调整，保持保持相邻车组之间的必要间隔，使道岔来的及转换，避免中途追钩或撞车事故发生，间隔调速工具

29、应设置在整个驼峰头部咽喉区的溜放线上。目的在大、中型驼峰，一般能使用大能力的车辆减速器作为间隔调速工具，由运营条件决定设置1个或2个间隔调试。使用车辆减速器作为间隔调速工具，车组之间还要保持车辆减速器间隔，防止前、后两个车组同时进入一台车辆减速器，造成无法去别控制。总之，间隔调速应满足以下要求：（1）前、后车组不能同时占用同一分路道岔的轨道电路。（2）前、后车组不能同时进入同一车组车辆减速器的轨道区段，在控制系统具备追钩判别和应急处理的条件下，可放宽到前、后车组不能同时占用同一台车辆减速器。（3）在前车尾部离开分路道岔警冲标前，后车头部不允许到达分路道岔警冲标。目的调速是通过设置在编组线内的调

30、速工具，保证进入编组线的车组以安全连挂速度与停留车连挂或溜行车至预定停车点停车。为了车辆、车钩、货物不因冲撞而遭到破坏，要求后续车组与停留车辆的连挂速度不好过允许的安全连挂速度。还要保证车组不得在未到达目的地之前中途停车，如果车组之间留了“天窗”，就等于缩短了编组线的有效长度，机车必须下峰整理，从而影响解体效率。4.2 溜放速度控制的三种方式按调速工具类型和配置的不同，对溜放速度的调整大致分为三种方式，对于不同的站场，按照其需要来选择合适的溜放速度控制方式。 4.2.1 点式调速点式调速也称为“打靶式”（如图7示）。图7点式调速的调速工具配置这种调速方式在溜放线路的几个特定地点设置点式调速工具

31、，使用最多的是大能力的车辆减速器。一点称为一个调速部位（制动位）。点式调试攻击设置如图六示。图中在整个溜放线设置了四个调速位、。、部位设置在驼峰头部咽喉区，一部分设置在中间坡的始端和终端，主要是用作间隔调速；、部位设置在编组线上主要用于目的调速。调速位几天设置数目主要由车辆减速器的有效控制距离和编组线的有效长度决定。对各调速位的减速器实现自动化控制，则成点式调速系统。这种调速方式，只有车辆处于车辆减速器区段时，才能对车辆的速度进行调整。在这期间可以进行闭环控制，直至车辆以期望的速度离开车辆减速器为止。车辆离开车辆减速器后直接进入下一个调速位前是自由溜放，即以车辆减速器的出口速度进行打靶的开环控

32、制。车辆离开车辆减速器后能否保持合理的间隔要求的速度到达下一个调速位或以安全连挂速度与停留车连挂，反应出车辆减速器调速效果的好坏。形象地把点式调速方式比拟为“打靶射击”，车辆减速器的有效控制距离就相当于打靶的距离。对于间隔控制，目标就是下一个调速位的入口速度；对目的调速位目标就是循序的安全连挂速度。显然，射击的目标越大、距离越近，越容易命中目标，点式调速方案就越容易实现。所谓车辆减速器的有效控制距离就是能够射中目标的距离，指在此距离内能有效地控制溜放车组的速度，使其与停留车辆的安全连挂，或以期望的速度到达下一个调速位入口。点式调速位的有效控制距离与运营条件、设备控制精度等有关。用于目的调速减速

33、器，对其有效控制距离起决定作用的就是控制误差、车辆走行阻力分布情况和允许的安全连挂速度。在编组线坡度设计合理的前提下，阻力分布越集中，允许的安全连挂速度越高，车辆减速器的有效控制距离就越长。不言而喻，车辆减速器的有效长度，需要设置的目的调速位越少，设置投资和维护费用也越省，还可以提高车辆减速器的平均出口速度。而编组线的有效长度越长，则需设置目的调速位越多。经大量实验及分析计算表明，根据我国的运营条件车辆减速器的有效控制距离一般在200m左右。随着控制水平的提高，控制误差将进一步降低，车辆减速器的有效控制距离还会有所增加。在图7所示的点式调速方式实例中，调车线有效长为600700m。在制动位前留

34、出约为50m的直线测阻区段。显然，设置测阻区段是以牺牲编组线的有效长为代价的，因此不能太长。而对于长车组将会出现车组尾部尚处在道岔和曲线区段上，车组头部已进入车辆减速器区段，显然此测量的阻力是包含了道岔和曲线阻力的，甚至包括调速工具的测速力，因而不能用于直线上的打靶控制。故对于长车组，一般以车组平均重量代替阻力。针对该站的运营条件，、制动位之间的距离根据减速器的有效控制距离确定，约230m左右，即部位部位前有足够长的直接测阻区段，它的控制距离可以稍长一些，用来控制余下的距离。对于编组线尾部不能很好的控制的部分，考虑到溜放开始后不久该部分线路即被占用，需要控制车组溜入编组线尾部的概率减小，为了减

35、小一个点式调速位牺牲少量的安全连挂率还是值得的。点式调速方式采用车辆减速器调车，车辆减速器动作机动灵活，能适应复杂的钩车组合条件，提高了推送速度，钩车通过道岔和车辆减速器制动位的速度比较高，解体效率高，适用于要求解体能力大的调车场。该系统全部采用车辆减速器作为调速设备，对于油轮、大轮、薄轮货车，车辆减速器的制动力衰减较大，形象制动效果和作业安全，需采用人工防护措施。另外，点式调速方案的电子设备多，作业控制中受电磁干扰较其他调速设备严重。这些复杂设备购置费用大，除要求安全可靠外，还要求维护人员提高维修养护的水平。4.2.2连续式调速在整个溜放线上连续设备的调速工具，（如图8示）车辆溜放过程中，连

36、续对其速度进行调整，例如在整个溜放线路上密集的安装减速顶。由于，每一个减速顶的制动能高很小，因此如果密集的安装就相当于连续调速。才去减速顶的连续调速方案虽然能够达到较好的调速效果，但溜放速度不能很高。也就是说它可以达到较高的安全连挂率，但驼峰解体效率不高。从调速效果看，连续的对溜放车组的速度进行调整当然比在几个特定的点调速好，尤其对于允许安全连挂速度低的、对解体能力要求不高的小能力驼峰，采用连续式调速方案是合适的。连续式调速方式取舍的关键在于调速工具本身是否结构简单、造价低廉、消耗能量少、维修简便、易于控制。目前用于目的调速的连续式调速工具有很多种类型，诸如：减速顶、加减速顶、推送小车。而全连

37、续式调速方式的调速工具在咽喉区，目前只有减速顶或加速顶是适用的，尤以减速顶居多。图8 连续式调速的调速工具配置全减速顶连续式调速可分为：驼峰全减速顶连续式调速和股道全减速顶连续式调速。（1） 驼峰全减速顶连续式调速该方案利用合理的平、纵断面，使难行车从峰顶溜至第一分路道岔时，其过岔速度能够使前、后钩车拉开必要的间隔，保证道岔安全转换，并使钩车保持该速度通过道岔区，进入编组线。在编组线上，将钩车速度降至安全连挂速度，直至与停留车安全连挂。中行车和易行车在此种纵断面上溜行有多余能量，利用减速顶进行控制，使难、中。易行车等速溜行。为了提高平均溜放速度，一般在咽喉区布顶密度高。即使这样，由于单个减速顶

38、的制动能力很小，加之可达到的最大临界速度限制了钩车平均推送速度的提高故不适合用于解体作业量大的驼峰。在编组线，为了提高钩车进入编组线的速度，在编组线始端一般也设计一个密集布顶区，紧接其后根据计算按需要密度连续布顶。减速顶本身可以对经由其上的车辆调速而不需要外加测量或控制设备。当线路坡度与布顶密度配置合理时，就能达到很好的调速效果。其安全连挂率高，减少了驼峰机车下峰整场时间，从而提高了陀峰的解体能力。采用减速顶作为调速设备，克服了车辆减速器对油轮、大轮、薄轮货车制动能力衰减的不安全因素；调速设备单一，稳定可靠；不需要外部能源；安装简单，工期短，便于保养维护，对运营干扰小；投资费、运营费较点式调速

39、方案少。但推送解体速度较低，在线路内侧安装减速顶时，机车车辆的轮缘磨耗较大只能在地形坡度较陡、车流性质单一的中、小型驼峰上采用。（2）股道全减速顶连续式调速股道全减速连续设调速的特点是从峰顶至编组线的顶群入口处不设调速设备。在编组线内的布顶方式与驼峰全减速顶连续式调速相同。这种调速方式适合中、小型驼峰。具有加减速功能的加减速顶从运营效果、对线路坡度要求以及安装密度等方面优于减速顶，但为了提供需要增加控制设备。只有极少数站场采用全连续设加速顶系统。4.2.3点加连续式调速点加连续式调速方案也称为混合式调速。这种调速方案是利用车辆减速器与减速顶、可控减速顶、加减速顶、推送小车等连续式调速设备相结合

40、的一种调速方案。这种调速方案是在同一个站场既有点式调速又有连续式调速。一般的做法是间隔调速采用点式，目的调速采用连续式或点加连续式。对于目的调速，系统一般在编组线的入段设置点式调速工具，在点式调速位之后设置连续式调速工具。连续式调速工具按功能分为加速，减速和加减速器。连续式调速工具可以紧接车辆减速器设置，也可以距车辆减速器一段距离设置。按连续式调速工具的种类与设置位置的不同，具体调速方式有：减速器+减速顶点式调速方式；减速器+推送小车点连式调速方式；减速器+锁闭式加减速顶点连式调速方式等。（1）减速器+减速顶点连式调速方式编组线调速工具配置意图如图9（a）所示。在咽喉区设置两个点式减速器调速位

41、 、。编组线始端的减速器为第调速位。一般从部位减速器打靶区段终端开始设置减速顶。通常在布顶线路的始端设计成密集布顶区，以提高部位的打靶平均出口速度。密集布顶区相当于第部位。紧接密集布顶区按计算的布顶密度连续布顶直至编组线终端。顶群后是布顶的连挂区。部位调速自动控制同点式调速方案，小顶群把进入减速顶连挂区的车组速度从7km/h降到5km/h，以后依靠减速顶减速、坡度加速的双重作用，保持车组以低于连挂速度的速度前进，直至与停留车连挂。此外，还有减速器+加速顶+减速顶调速方式，就是在部位减速器打靶区段后设置加速顶布顶区和减速顶布顶区；减速器+减速器调速方式，在减速器打靶区段后按计算设置于坡度配合的加

42、减速器。图9 点连式调速工具配置示意图（2）减速器推送小车点连式推送方式该方案的调速工具配置如图9（b）所示。可以在部位后打靶区段终端开始设置推送小车。也可以按其他方式确定小车的起始位置。车辆减速器对小车加速区段入口处的打靶速度低于安全连挂速度。小车以安全速度降车组推送至停车地点。一台小车的有效控制距离有同一条编组线上的溜放车组密度和小车推车后的返回速度决定。图9（b）所示为在一条辫子先上设置两台小车1C和2C。部位至1C工作区段有一段空闲区，车辆经部位车辆减速器调速后，利用剩余能量通过此区段进入1C起作用的排空区段。在排空区段始端对车辆测速，当车速低于安全连挂速度是，1C启动推车，直至将车辆

43、推出排空区段。有1C推出排空区段的车辆自由溜放通过第二空闲区段进入2C推车区段。2C也只推送速度低于安全连挂速度的车辆，将车辆推送至距停车地点不远处，车辆靠剩余动能自由溜放至目的地，然后小车返回待车点。每种调速方式都有各自的特点，可以根据编组站的不同需求选用合适的调速方式。而实践中，在我国运营条件下，采用点连式调速方式解体效率和安全连挂率较高。其中减速器+减速顶的点连式调速方式已成为我国编组站目的调速的主流制式。4.3 间隔调速自动化基本原理采用点连式调速工具实现的间隔调速系统，是普遍采用的间隔调速制式。针对我国铁路的运营条件。一般设置、两个间隔调速位。为了保证前后车组有合理的溜放间隔，在进行

44、调速时，不仅要考虑影响本车组溜放速度的各有关因素，还要考虑钱行车组和后续车组速度等因素。经分析和实践，从诸多因素中选出四个起决定作用的因素：前行车组离开车辆减速器的出口速度；前、后车组的实际间隔；前、后车组的难、易组合情况；前、后车组的分歧道岔位置。为了保证相邻车组之间的间隔，在考虑了这些因素的前提下，求取车组在车辆减速器部位的最佳出口速度，然后控制车辆减速器对车辆调速，使其以期望的出口速度离开车辆减速器。对后续车组出口速度影响较大的参数主要是：前、后车组进入第制动位的时间间隔；车组在第制动位出口至要求最苛刻道岔区段入口区段上溜放阻力。部位间隔调速具体包括以下步骤：（1） 根据钩车重量等级，钩

45、车的目标股道，、部位高度差、曲线转角，进路上道岔数量以及部位入口速度不超过18km/h的限定值，计算部位的基本出口速度。（2） 检查钩车的目的股道径路上有无停车、堵门车、满线车等特殊情况若有，部位出口速度直接设定到最低值。（3） 根据目的股道径路上前方钩车出减速器的时间间隔、速度、去向，如果两钩车股道相同，还要考虑前钩车通过部位减速器的时间，计算是否有追钩可能性，若有，在基本出口速度的基础上从停止“放有拦尾”到减少速度直至追钩计算检查通过为止。（4） 若第三步没有减速调整，检查后续钩车方向及距本钩车的间隔，计算确定是否在基本出口速度的基础上加速。可见，部位间隔调速的原则是：优先考虑进入车辆减速

46、器的钩车与前行钩车的间隔调整，确定基本定速基础上的减速量；其次考虑进入车辆减速器的钩车与后续钩车的间隔调速，确定基本定速基础上的加速量；前、后间隔均不成问题，则考虑如何保证部位减速器规定入口速度，这一点也称为间隔调速位的目的调速因素。4.4 目的调速自动化基本原理4.4.1 目的调速位减速器出口速度的数学模型对点式目的调速自动控制系统，一般式由表征车辆溜放规律的运动方程来计算出口速度，然后由调速工具对溜放车组测速，使其以计算的出口速度离开调速位。用于计算目的调速位减速器出口速度的经典数学模型为：从上式中可以看出，车辆减速器调速的期望结果，即车辆的计算出口速度主要由溜放距离和车组在这段距离上的溜

47、放阻力两个变量决定。4.4.2 目的调速原理根据运动方程实现的点式自动目的调速设备构成如图10示，为了一个点式自动化调速系统第目的制动位的自动控制逻辑关系框图。图10 点式目的自动调速系统框图在车组进入车辆减速器前，测量它的走行阻力和离开减速器后需要溜行的距离。根据已知的线路坡度和允许的安全连挂速度以及测量距离和经处理后的测量阻力，控制计算机计算期望的出口速度。车组进入减速器区段后，不断的测量车组的实际走行速度，并将计算出口速度与测量速度进行比较，用比较结果控制车辆减速器制动或缓解，对车组的速度进行调整，直到车组以计算出口速度离开车辆减速器为止，这期间实现闭环控制。车组一旦离开车辆减速器，他就

48、以实际出口速度为起始速度向目的地自由溜放“射击目标”，这就是打靶式的开环控制。如果车组在打靶区段上的走行阻力与经处理后的预测阻力相符，车组就能安全的溜行到目的地。否则在打靶区段上的走行阻力与经处理后的预测阻力相符，车组就能安全的溜行到目的地，否则还会出现“开天窗”或超速连挂。如果股道的有效长度大于车辆减速器的有效控制距离，为了保证车组安全连挂，则必须考虑设置第制动位。从车辆溜放的运动方程和点式自动化调速过程可以看出，与目的调速有关的参数是溜放距离、溜放阻力、车辆在减速器上的实际速度。5溜放速度自动控制系统设备现在以TW-2型驼峰自动化过程控制系统中溜放速度的控制子系统为例，说明驼峰计算机溜放速

49、度自动控制设备的组成及工作原理。5.1溜放速度自动控制系统的组成作为TW-2型驼峰自动化过程控制系统中溜放速度的控制子系统，与溜放速度控制有关的设备有调速及下层机箱、继电器组合柜、调速工作站、手动控制盘、踏板、车辆减速器、轨道电路等。（1）现场设备道岔转辙设备：ZD6，ZD7，ZD7A，ZK3等型号。轨道电路：包括道岔区段、无岔区段、警冲标区段和减速器区段等轨道电路。 色灯信号机：包括驼峰信号机和调车信号机。 车辆减速器：目的调速用TJK2A或TJK1C型的车辆减速器，间隔调速用TJK或TJK3A。 雷达：可用各种驼峰测速雷达轮轴探测器(踏板) ：采用永磁无源传感器。 测长轨道电路：测长轨道电

50、路送受电采用了工频50HZ或25HZ（电化区段）送电，室外设有一个XB2变压器箱，箱内安装有送电变压器、电抗器及可调电阻器。测重：目前采用的是压磁式测重传感器。限界检查器：检查车辆限界是否可以通过减速器。（2） 室内设备图11 驼峰控制台室内设备其室内设备布如图11示。控制机柜内与调速有关的设备有：测速及测长下层机箱等。调速及测长下层机箱完成于车辆减速器的控制、测长接受相关的采集驱动及实时性要求高的功能处理；测重机箱向系统提供量化的车辆轴重数据。此外，与车辆调速相关的设备还有调速工作站、手动应急控制台测重机箱等。接口继电器组合柜(架)、分线柜(盘)、报警打印机、交流净化电源或25HZ变频电源U

51、PS不间断电源等。5.2 溜放速度自动控制系统的特点5.2.1 该系统独特的功能：（1）设计为双推双溜，兼容双推单溜和单推单溜。（2）采用多媒体操作界面，具有语音报警、核对计划功能。可扩充站场图形显示的同时，混合图像显示（例如峰顶提勾）的功能。（3）在溜放开始时推送进路自动选路与锁闭，与到达场的场间联系自动办理；（4）可自动执行混合型的调车作业计划，除溜放勾外，可按计划逐勾自动执行上下峰调车进路、禁溜线和迂徊线取送车进路，勿须操作员介入。（5）在线束调车上下峰进路上有死区段及减速器的情况下，实现了调车进路信号自动关闭与进路自动解锁，确保了联锁关系的严密。（6）采用轨道占用时间屏蔽等独特手段，使

52、系统具有防止轻车跳动的功能，有效地减少了轨道电路分路不良引起的勾车掉道等险性事故，提高了作业安全程度。、（7）支持远程诊断。系统可以为调车区长设置工作站，并支持运输部门的报警查询及统计报告5.2.2该系统综合优势（1）在工程建设过程中，TW系统的实用化程度较高，现场调试周期最短。（2）在自动化水平和系统稳定性较高的前提下，率先在我国大驼峰实现一个信号楼全场集中控制。（3）按风险分散设计的集散式系统结构，保证了系统从不发生全场失控。（4）逐步积累并久经考验的故障导向安全、故障软化、故障降级处理软件，对不同水平的室外设备适应范围较宽。5.3 系统的界面5.3.1测长窗测长窗适用于操作人员了解每个股

53、道实际的空闲长度、当前的测量空闲长度及剩余长度内估计的存车辆数，如图12。图12 测长窗图 图13 调车作业计划表5.3.2统计报告窗 统计报告窗也属于信息类内容，通常供调车区长工作站使用。统计报告窗设计了几个使用的报告格式，反应其历史数据的分类和统计值，并以图型和表格的形式，提供以“班次”，下属“计划”，最细到“钩”为线索的快速查询，必要时可打印。这些报告可以用于帮助车站分析作业量、车流分布、效率等综合情况。图14 计划执行概要表图15计划速度控制表（1） 调车作业计划如图13所示此表格给出某个车次对应的原始作业计划单，包括钩序、场别、股道、方式、辆数、状态、注释共7项，如果该调车作业计划单

54、曾经修改过，反映的是最终修改后的情况。只有在已执行过的计划并且全部执行完毕后才可以被检索到。（2）计划执行概要表此表格给出某个车次执行过程中调车作业计划单中实际的股道、辆数、重量等级信息，给出该计划执行过程中概要报警信息。执行过程中发生异常报警的钩车使用红色字体现实其内容，并在对应报警的一栏以“”标识，如图14所示。（3）计划速度控制表此表格给出某个车子执行过程中与速度相关的信息，包括推峰速度、经过减速器时的定速、入速、出速，还包括实际股道、辆数、重量信息。定速使用绿色字体显示，位实际出口速度与定速之差超过1.5km/h、三部位出速与定速之差超过1km/h使用红色字体显示其信息内容，如图15示

55、。（4）车站运营状态表如图16所示，此表格给出一个班概要作业情况，以车次为单位，包括峰位、车次开始解体时间、解体总时间、调车总时间、溜放总钩数、溜放总量数、调车总钩数、平均推峰速度、解体总重量。最后还有对所有车次的一个概括。图16车站运营状态表5.3.3调速作业的操作部位间隔调速的自动定速范围在1825km/h；部位间隔调速的自动定速范围在1323km/h；部位间隔调速的自动定速范围在418km/h。根据驼峰作业特定，间隔调速只有手动和自动二种调速方式，并且以自动控制为主，手动控制为辅；目的调速具有自动、半自动和手动三种方式，并且以自动控制为主，半自动控制为辅，手动为备用手段。（1）自动作业方

56、式对于间隔调速，系统能综合考虑下级减速器的允许入口速度、前后钩车的速度与间隔情况，给出每一个钩车进入第 、部位的出口速度及放头拦尾轴数，在钩车进入调速位时，系统将按此速度控制减速器。对于目的调速，系统能根据计划汇总钩车重量或测重信息、股道断面与布顶参数、编组线空闲长度以及作业员根据当时风向、风速、温度等条件给定的综合出口速度修正量，自动给出每一钩车的车辆减速器出口速度，并用绿色数字显示在图形窗上，在钩车进入车辆减速器时，系统将按此速度控制车辆减速器，也称为“自动定速”。在点连式调速系统中，安全连挂率是由系统控制、减速顶控制以及编组线纵断面综合保障的，所以保持其断面与减速顶的维护与系统最后设定的

57、参数一致。并要求定期复测，若有变化，应收集资料，在软件中及时更新数据。（2）半自动作业方式有调速工作站作业员根据计划及目测进入股道的钩车走行性能、线路空闲长度、气象条件等客观因素，人工确定减速器的出口速度值，并通过调速终端键盘，对该钩车给出所定速度，实现对溜放钩车的速度控制，也成为“人工定速”。（3）手动作业方式即当钩车进入减速区段后，作业院须按下制动或缓解按钮，手动控制车辆减速器的动作，也称为“手动干预”。（4）、部位减速器人工应急干预处理在以下情况下需要人工干预 、部位减速器： 操作人员观察到在部位前至道岔区有钩车行走速度过或有途停车，应立即采取手动制动控制后续钩车，使其降到不至于在部位前

58、与前方钩车超速连挂发生损坏速度。 钩车进减速器前发生了雷达故障报警。 部位上或部位前有停留车，作业需要再进车，利用部位作目的调速时。 事先可预测到车辆减速器对该钩车制动吃力，将车辆减速器预置于制动位，强屁车辆减速器停止放头拦尾控制。 在任何情况下要求 部位减速器出口速度低于18km/h，部位减速器出口速度低于13km/h的系统最低限时。（5）部位减速器人工应急干预处理在以下情况下需要人工应急干预部位减速： 钩车进车辆减速器前发生累雷达故障报警。 事先可预测到车辆减速器对该钩制动吃力，将车辆减速器预置于制动位，强迫车辆减速器停止放头拦尾控制。结 论铁路货运要保证一定的时效性，就要提高编组站的作业

59、效率，而自动化驼峰的调速系统的实现，更是对提高其作业效率起到了至关重要的作业。本文主要对自动化驼峰调速系统的概述，对其设备的结构、作用、特点进行分析、研究，对调速的方式按照其实际的情况进行分析、总结，举出实例，使理论与实践相结合，对该系统进行详细的介绍。对大家了解自动化驼峰调速系统的组成和作业方式有一定的帮助。实现自动化驼峰调速是一个系统，是由很多的设备组成，一个系统的良好运行，就需要这些设备的正常工作，熟悉和了解这些设备的结构、组成、特点，对维护和使用这些设备起着重要的作用。致 谢在本论文的课题研究审校整个过程中，得到了老师的亲切关怀和精心指导，使得本论文得以顺利完成。其中包含了马老师的汗水

60、和心血，老师敏锐的学术思想，严谨踏实的治学态度、渊博的学识、精益求精的工作作风，诲人不倦的育人精神，这都将永远铭记在学生心中，使学生终生受益，在此向老师表示衷心得感谢和崇高的敬意。在论文的修改过程中，老师结合工作体会和经验给我提出了许多建设性的观点，为完善我的论文给与极大的帮助。再次感谢老师各位同学的帮助和指导。参考文献1 吴美芳.编组站调车自动控制.北京:中国铁道出版社,1995.2 施庆昌.驼峰信号.北京:中国铁道出版社,1995.3 北京全路通信信号研究设计院.TW2型驼峰自动控制系统.20014 李俊娥.驼峰信号.北京:中国铁道出版社,2008.5 我国自动化驼峰技术现状与存在问题探讨.铁科院运经所,2000.6 我国铁路编组站的调车设备建设与现代化.铁科院运经所,1992.7 自动化驼峰工程设计的经验总结.北京:中国社会科学出版社,2004.8 我国驼峰调车技术发展的建议.铁科院通号研究所，1999.9 减速顶及其调速系统徐建兴.中国铁道出版社,1991.- 29 -