自动化驼峰溜放车组间隔控制的研究与实践

钟卫红

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

1 间隔控制的重要性

自动化驼峰必须具备的两个基本功能是溜放进路自动控制和溜放速度自动控制。溜放进路控制通过自动选排分路道岔，控制自由溜放的车组从峰顶到达要求的调车线股道；溜放速度控制通过间隔制动实现溜放车组在驼峰溜放部分保持合理的间隔，旨在目的制动实现溜放车组在调车线股道与前方车组安全连挂。

溜放车组间隔通常是指从峰顶至调车线始端减速器制动位（通常称三部位）的线路范围内两溜放车组间具有一定距离，溜放车组间隔控制是溜放速度控制的主要功能模块。

溜放车组间隔大小直接影响驼峰的解体能力和作业安全，一方面车组间隔越小，在溜放部分可同时走行的钩车数量就越多，驼峰的解体能力就越高；另一方面由于钩车走行性能存在差别，如果车组间隔太小，钩车之间发生追钩、侧面冲撞的可能性加大，驼峰的作业安全将下降。因此在保证驼峰作业安全的条件下，尽可能缩小钩车间隔，使溜放车组保持合理的间隔，是自动化驼峰间隔控制的关键。

2 间隔控制的基本原理

大能力驼峰，设峰下减速器制动位（通常称一部位）、线束减速器制动位（通常称二部位）和调车线始端减速器制动位，其中一部位和二部位又称为间隔制动位；中能力驼峰可设峰下减速器制动位，也可不设。本文研究对象是设有间隔制动位的大、中能力驼峰，溜放车组间隔控制实际上是通过调节经过一、二部位减速器钩车的出口速度来实现的，因此，间隔控制可以归结到如何确定钩车在一、二部位的出口速度，即一、二部位定速。

确定一、二部位定速应考虑两个方面因素：一是要满足溜放车组的合理间隔，其中一部位主要考虑从峰顶至二部位入口范围内的溜放间隔，二部位主要考虑从一部位出口到三部位入口范围内的溜放间隔；二是要保证车组进入下一制动位时的速度符合设计要求，其中一部位的定速要考虑二部位的制动能高，二部位的定速要考虑三部位的制动能高。

由于一、二部位间隔控制的原理和方法相似，因此，本文以TW-2型驼峰自动化系统为例，着重讨论二部位间隔控制的基本原理，其步骤如下。

第一步，根据线路纵断面、三部位的制动能高、钩车重量等级等因素确定本钩车（进入二部位的钩车）的基本定速。

第二步，检算本钩车与前钩车（已离开二部位去往三部位的钩车）的间隔，称为“朝前看”间隔调整。如果存在间隔问题，直接计算降低后二部位定速，跳过第三步，完成。

第三步，检算本钩车与后钩车（离开一部位未进入二部位的钩车）的间隔，称为“朝后看”间隔调整，确定基本定速基础上的加速量，计算二部位定速，完成。

3 基本定速的计算

根据钩车重量等级、钩车的目标股道、三部位入口速度要求，以及二部位出口至三部位入口间高差、距离、曲线转角、进路上道岔数量等条件，计算二部位基本定速V2出。

其中：

V3入：三部位入口速度，取16～18 km/h;

V2出：二部位出口速度；

L2-3：二部位出口至三部位入口的距离；

n：二部位到三部位间的道岔级数；

∑α：曲线转角和（含道岔转角）；

g′：车辆重力加速度；

ω0：车辆基本阻力。

车辆基本阻力和车辆重力加速度如表1、表2所示。

表1 典型的车辆基本阻力表（不同站场会有所变化）

表2 重力加速度表

4 “朝前看”间隔调整

当本钩车进入二部位时，根据前钩车的方向、距二部位出口的距离及二部位出口速度等，检算并确定本钩车的二部位定速。

4.1 计算共同径路

共同径路（Ls）：从二部位出口到本钩车与前钩车分歧道岔后警冲点的距离。当本钩车与前钩车为同一股道时，其共同径路最长，一直到三部位减速器。TW-2系统将驼峰溜放部分的道岔区段、警冲标区段、减速器区段及无轨道电路区段的实际长度测量值存入数据库中，Ls（测量值）就是将共同路径上的区段测量值累加起来。

不追钩原则：在共同径路内，前后钩车应保持的最小间隔Lzg（经验值）。

4.2 计算前钩车的剩余走行时间（T1）

前钩车出清距离：Lq=Tq×Vq×Cn，其中，Tq为前钩车出清二部位的时间，Vq为前钩车出清二部位的出口速度，Cn（经验值）为不同重量等级的减速系数。

前钩车剩余走行时间：当Lq小于LS时，前钩车离开共同径路的剩余走行时间：

T1=（LS－Lq）/（Vq×Cn）

4.3 计算后钩车的走行距离

防追钩距离：本钩车按不追钩原则允许走行距离为LZ=LS-Lzg。

4.4 计算本钩车的走行时间（T2）

本钩车从进入二部位减速器走行到LZ终点可能要经过3个过程。

（1）放头过程：其走行距离和时间表示为La和Ta。

（2）拦尾过程：其走行距离和时间表示为Lb和Tb。

（3）离开后走行过程：其走行距离和时间表示为 Lc和 Tc。

若按钩车快速通过减速器的理想情况考虑，则有：La=m×Lcar/4

其中：m为开始控制轴数；Lcar为钩车平均长度（经验值）。

Ta=La/Vr

其中：Vr为本钩车入口速度。

Lb=Ln-La+Lj

其中：Ln为钩车长度，Ln=N×Lcar，N为本钩车辆数；Lj为减速器长度（测量值）。

Tb=Lb×2/(Vr+Vd)

其中：Vd为本钩车定速。

Lc=LZ-N×Lcar

Tc=Lc/Vd

T2=Ta+Tb+Tc

4.5 计算本钩车的二部位定速

（1）检查前钩车剩余走行时间T1与本钩车的走行时间T2，如果T1≤T2，则没有追钩或侧冲的间隔问题，进入“朝后看”间隔调整。

（2）若有追勾或有侧冲的间隔问题时，适当降低二部位定速Vd。

在不考虑放头（Ta=0）的情况下，用Tb+Tc=T1作检算条件，即则有：

（3）将Vd与二部位设定的最低定速Vmin（经验值）比较，Vd≥Vmin时，二部位定速取Vd，否则取Vmin。

5 “朝后看”间隔调整

只有二部位“朝前看”没有间隔问题时，才考虑“朝后看”，“朝后看”间隔调整的结果是必要时在基本定速的基础上提高定速。考虑到三部位制动能高，“朝后看”的加速量（dV）限制在dVmax=2 km/h。当本钩车进入二部位时，计算本钩车与后钩车之间的距离，根据该距离确定dV值，其方法与步骤如下。

（1）计算减速器入口距后钩车“当前占用区段”入端的距离

由本钩车向峰顶搜索到后钩车，确认后钩车的“当前占用区段”和该区段的“当前占用时间”，根据存入数据库的各区段长度测量值，计算二部位减速器入口距后钩车“当前占用区段”入端的距离Ln。

（2）计算后钩车进入“当前占用区段”的距离

根据“当前占用时间”，计算后钩车进入“当前占用区段”的时间t2。

设：该区段最大通过速度为Vm（经验值）；

则：后钩车进入距离Lr=Vm×t2。

（3）计算两钩车之间的间隔

计算后钩车前端至减速器入口的距离L2：

L2=Lm-Lr

计算本钩车末端至减速器入口的距离L1：

L1=N×Lcar

其中：

N：本钩车辆数；

Lcar：钩车平均长度（经验值）。计算两钩车之间的间隔L：

L=L2-L1

（4）确定本钩车速度提高量

通过本钩车和后钩车之间的间隔L，精确计算本钩车的二部位定速比较困难，因为在二部位前，钩车的速度变化较大，还有一部位的作用，因此采用以下简化计算：

6 应用情况

本文研究的TW-2系统溜放车组间隔控制原理和方法，最早于1999年底在南京东驼峰场投入使用。作为路网型编组站，当时南京东驼峰的日均解体量都在120列以上，采用全新间隔控制的TW-2系统，无论在解体能力还是作业安全方面都很好地满足了现场的要求。在其后TW-2系统的推广过程中，间隔控制技术不断总结、提高和完善，现已应用在全路几十个大、中能力驼峰场，包括郑州北下行驼峰、徐州上下行驼峰、武汉北上下行驼峰等，多年现场实践证明：TW-2系统采用的溜放车组间隔控制技术成熟，能够满足国内最大能力驼峰的解体能力要求，提高了驼峰作业的安全性。