编组站停车防溜设备简统化探讨

胡 淼

(中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081)

车站停车防溜设备是编组站重要的防护设备，主要应用于编组站驼峰调车场的尾部[1-2]。目前编组站停车防溜设备根据使用地点的不同主要分为调车线和到发线 2 种。调车线上的停车防溜设备是对动态车辆进行防护，确保车辆能够停止在调车线内，防止车辆溜逸超过警冲标，进入峰尾道岔区，影响峰尾牵出作业的安全和效率。到发线上的停车防溜设备是对静态车列进行防护，防止没有机车牵引的车列因自身的制动力减弱而发生溜逸，进入岔区，影响其他线路的行车安全[3-4]。停车防溜设备在国内已经有 30 多年的运用历史，而相应的行业标准却是在 2007 年首次制订并发布实施，导致前期管理缺失，产品比较繁杂。由于同一个铁路局可能会有十几种产品，每种产品涉及的结构和零件不尽相同，极大地增加了相关部门维修管理的工作量[5]。为解决停车防溜设备现场管理问题，应加强对产品进行简统化方面的研究，对停车防溜设备行业进行规范，降低防溜设备现场维护维修管理难度，提升防溜设备维修管理水平。

1 编组站停车防溜设备前期调研

通过对丰台西编组站、兰州北编组站、沈阳东编组站、苏家屯编组站、哈尔滨南编组站等大中型编组站停车防溜设备使用情况进行调研[6-13]，考察了电动机械非重力式停车器、液压锁闭可控(自能源)停车器、电动重力式停车器和可升降式停车器4种设备，以此为基础分析既有产品的特点和结构。

1.1 电动机械非重力式停车器

电动机械非重力式停车器采用电机传动的方式，通过电机带动停车器处于制动或缓解状态，当车辆进入处于制动状态的停车器时，由停车器的机械结构提供制动力，制动力的大小是恒定的。安装于苏家屯编组站上行驼峰峰尾的电动机械非重力式停车器如图 1所示。

图1 电动机械非重力式停车器Fig.1 Electric mechanical non-gravity stopping device

电动机械非重力式停车器主要有以下技术特点：①采用电机驱动、机械传动代替液压传动，避免了液压传动系统运用过程中漏油或内泄等故障；②采用具有自锁功能的丝杠丝母传动，能够在缓解或制动状态下自行锁闭；③设置制动调整装置，可根据现场情况，适当调整制动轨开口尺寸；④设置伸缩万向结传动机构，制动臂为游动形式，制动轨设置安全引导口，可满足车辆蛇形运动的要求；⑤缺点是电动机械传动在润滑不良时，容易发生卡阻现象。

1.2 液压锁闭可控 (自能源) 停车器

液压锁闭可控 (自能源) 停车器采用液压传动的方式，通过液压缸驱动制动轨，使停车器处于制动或缓解状态，当车辆进入处于制动状态的停车器时，由停车器的机械结构 (制动弹簧组) 提供制动力，制动力的大小是恒定的。液压锁闭可控 (自能源) 停车器在现场安装时通常每股道 3 台连用，采用 1+2 的配置方式，每台 4 节。液压锁闭可控 (自能源) 停车器如图 2 所示。

图2 液压锁闭可控(自能源)停车器Fig.2 Hydraulic lock controllable (self-energy) stopping device

液压锁闭可控 (自能源) 停车器主要有以下技术特点：①安装方便，无需特殊的下部基础，安装在43 kg/m、50 kg/m 或 60 kg/m 钢轨，木枕或混凝土轨枕铺设的线路上；②动力系统结构简单，利用液压锁闭器来改变设备工作状态，并通过弹簧组提供制动力，不需要无油泵 (风泵)、电机、油箱等部件；③需要维修的器件少，日常维修量小；④缺点是在缓解位置仍然有残余制动力，车列牵出过程会与停车器有摩擦。

1.3 电动重力式停车器

电动重力式停车器采用电机传动的方式，通过电机带动停车器处于制动或缓解状态，当车辆进入处于制动状态的停车器时，由停车器的机械结构将车重转换为制动力，制动力的大小是跟随车重变化而变化的。安装于哈尔滨南编组站驼峰峰尾的电动重力式停车器如图 3 所示。

电动重力式停车器主要有以下技术特点：①采用重力式原理，具有无级变功性能，制动力与车辆自重成正比；②电机只用于驱动控制部件，因而具有能耗少，无污染的优点；③具有自锁功能，能够在制动或缓解状态下锁闭；④设置制动调节装置，可根据现场情况，适当调整制动轨开口尺寸，提供长期稳定的制动能力；⑤缺点是有一侧的基本轨受力不均衡，维修量会大一些。

图3 电动重力式停车器Fig.3 Electric gravity stopping device

1.4 可升降式停车器

可升降式停车器采用电机传动的方式，通过电机带动停车器处于制动或缓解状态，当车辆进入处于制动状态的停车器时，由停车器的机械结构提供制动力，制动力的大小是恒定的，通过滑动支架和连杆来实现支撑臂和制动轨的升降。安装于到发线的可升降式停车器如图 4 所示。

图4 可升降式停车器Fig.4 Adjustable stopping device

可升降式停车器主要有以下技术特点：①采用电动机直接驱动，具有传动可靠、制动力稳定的特点；②采用平行双连杆式升降机构，具有运动阻力小，功率损失小，部件磨损少，寿命长等特点；③停车器处于缓解位 (定位) 时，所有零部件均在钢轨面 25 mm 以下，有利于机车车辆的安全运行；④缺点是结构较复杂，有时会发生机械卡阻故障。

1.5 停车器技术方案对比分析

综上所述，对比分析上述编组站停车防溜设备的异同，进而从中发掘简统化的方向。停车器技术方案对比如表 1 所示。

从表 1 可以看到，4 种停车器只有机械结构的形式是一样的，其他方面存在或多或少的差异。停车防溜设备简统化的研究应将差异较少的停车防溜设备进行归类，寻求可以简统化的部分，从全局性简统化和分类性简统化着手，求同存异，逐步推进，在符合行业发展规律的原则下，尽可能减少对厂家生产经营的影响。

2 停车防溜设备简统化研究

停车防溜设备简统化研究从适用产品的范围上可以划分为全局性简统化和分类性简统化。全局性简统化是基于全部产品，将其共性部分进行提取，识别出适宜进行统一要求的零件或者性能；分类性简统化首先要将具有类似特点的设备进行归类，然后分别在每一类产品中找出共性的特点，再逐一进行研究。

2.1 全局性简统化

通过对不同型号停车防溜设备的调研，将它们通用的部分进行识别，针对现有设备运用中存在的问题及铁路货运发展的趋势，从全局的角度对停车防溜设备进行全局性简统化研究如下。

表1 停车器技术方案对比表Tab.1 The chart of stopping device technical comparison

（1）减少停车防溜设备适用的基本轨轨型。驼峰调车场内调车线使用的基本轨通常是从正线上更换下来的再用轨，这些年正线逐步从 50 kg/m 钢轨换为60 kg/m 钢轨，这样调车线的基本轨未来十年内主要使用 50 kg/m 钢轨。推荐停车防溜设备适用的基本轨应以 50 kg/m 钢轨为主，同时考虑重载铁路的发展，为了适应货车轴重不断增加的情况，建议停车防溜设备的基本轨逐步向 60 kg/m 过渡。目前还有部分调车线内的停车防溜设备的基本轨采用 43 kg/m 钢轨，该轨型从强度上来看已经不能满足既有轴重货车的使用要求，而且由于正线已经淘汰该轨型，各大主要钢轨厂不再生产，导致其没有稳定来源，不利于后期维护。

（2）提高停车防溜设备制动轨强度。为了控制成本并保证来源，停车防溜设备的制动轨通常使用再用轨。从前期市场调研情况来看，部分厂家为了节约成本仍然在采用 43 kg/m 钢轨，由于停车防溜设备使用周期比较长，对制动轨强度要求比较高，43 kg/m在强度方面稍显不足，而且存在来源困难等问题；50 kg/m 钢轨对水平轴线的惯性力矩是 43 kg/m 钢轨的 1.38 倍，强度得到了大幅提高，因而推荐停车防溜设备的制动轨采用 50 kg/m 钢轨。

（3）规范停车防溜设备的节距。轨枕配置通常每千米 1 600 根～1 840 根，这样轨枕间距为 543 mm～625 mm，为了保证停车防溜设备能与现场的规矩相适应，推荐停车防溜设备的节距为 1.3 m～1.45 m。各个厂家生产的停车防溜设备的节距从 1.2 m 到 1.8 m不等，如果节距过小，设备就需要增加节数来保证有效制动距离，这样就会增加设备数量；如果节距过大，当车轮运动到 2 个制动位之间时，受力会比车轮在制动位时小很多，影响设备的制动效果。

（4）统一停车防溜设备的信息接口。停车防溜设备的信息接口应设置为控制命令、表示信息、报警信息 3 种类型。控制命令是外接系统控制设备制动缓解，表示信息是将设备处于的状态发送至外接系统，报警信息是当设备出现故障时向外接系统报警，它们为设备正常运行提供有力的保障。

（5）降低停车防溜设备的制动时间。行业标准中要求停车防溜设备的制动缓解时间不大于 30 s 即可[14]。各个厂家的产品由于设备结构及动力型式不同，制动时间也不尽相同，从现场调研情况来看动作时间范围为 10～30 s。实际使用过程中发现动作时间过长会带来一些不便和隐患：①停车防溜设备安装完成之后需要进行调试，控制停车防溜设备反复制动和缓解，由于动作时间较长，这样调试的时间也比较长；②停车防溜设备偶尔会临时缓解，如果停车防溜设备区段的坡度不合适，停止的车辆会出现溜逸的情况，制动时间较长的话，就无法及时对溜逸的车辆进行减速停车，车辆可能出现冲出警冲标等问题，影响作业安全和效率。因此，缓解时间应不超过 30 s，而制动时间宜不超过 15 s。

2.2 分类性简统化

分类性简统化是指对停车防溜设备进行分类，针对不同类型的停车防溜设备使用的零件和接口进行规范。停车防溜设备从安装位置上分为到发线停车防溜设备和调车线停车防溜设备，从动力能源上分为气动、液压、电动及无能源4种形式，从制动原理上分为重力式和非重力式。从设备分类方面进行停车防溜设备分类性简统化研究如下。

（1）根据安装位置进行分类。到发线和调车线停车防溜设备主要的差别是上部限界和制动轨内侧距等尺寸。由于到发线上需要通过本务机车，而调车线上是通过调车机车，本务机车和调车机车下部限界尺寸是不同的，为了保证设备不影响机车车辆通过，应限制设备的尺寸。考虑到一级场、二级场会有机车进入，安装在这些线路的停车防溜设备制动高度与原标准相符，对于安装于三级场的停车防溜设备可以参考车辆减速器的行业标准，适当提高制动轨高度，有利于提高停车防溜设备的使用效果。

（2）根据动力系统进行分类。推荐停车防溜设备优先采用液压和电动 2 种动力方式。气动动力系统主要优势是工作稳定、对环境无污染，但通常需要设置空压机室，传输距离都比较远，施工的工作量和成本都比较高。另外，目前部分厂家正着力研究无能源的停车防溜设备，也取得了一定的成果。无能源符合节能环保的要求，各个厂家在产品设计时应重点考量设备对现场的污染及能耗，开发出清洁高效的产品。

（3）根据制动原理进行分类。重力式停车防溜设备主要是通过基本轨浮动，将车辆的重力转换为制动力，具有良好的制动性能。非重力式停车防溜设备是通过外力对车辆进行制动，目前大部分厂家通过制动弹簧来提供外力，制动性能稍显不足。行业标准在制动性能方面要求设备提供不小于 0.25 m 的制动能高，厂家应根据设备的制动力合理设计现场安装设备的数量。

3 结束语

停车防溜设备的多样化给铁路相关部门带来很大的管理和维护压力，编组站停车防溜设备简统化研究对于提高停车防溜设备的使用强度、规范设备的节距和接口、降低设备的制动时间、提高作业安全性和效率、促进各个厂家技术进步等具有一定的现实意义。因此，应进一步加强对停车防溜设备进行简统化方面的研究，指明停车防溜设备行业的发展方向，淘汰落后的技术和产品，提升铁路相关部门对停车防溜设备的运营维护管理水平，以推动铁路运输健康有序发展。

[1] 包振峰.自动化驼峰基础设备[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[2] 铁道第四勘察设计院.站场及枢纽[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[3] LIUDVINAVICIUS L，LINGAITIS L P，BUREIKA G.Investigation on Wheel-sets Slip and Slide Control Problems of Locomotives with AC Traction Motors[J].Eksploatacja Niezawodnosc-Maintenance and Reliability，2011，52(4)：21-28.

[4] 邓兴贵.风区车站停留车辆防溜决策探讨及防溜设备改进设计[D].长沙：中南大学，2011.

[5] 李涛涛.编组站设备维修管理现状与改进探讨[J].铁道技术监督，2017，45(4)：29-31，37.LI Tao-tao.Discussion of Status Quo and Improvement in Equipment Servicing and Management at Marshalling Yard[J].Railway Quality Control，2017，45(4)：29-31，37.

[6] 徐 明.提高丰台西编组站作业效率的探讨[J].铁道货运，2014，32(7)：34-37.XU Ming.Discussion on Increasing Operation Efficiency of Fengtai West Marshalling Station[J].Railway Freight Transport，2014，32(7)：34-37.

[7] 张 朴. 27 t 轴重货车编组站驼峰溜放综合试验[R].北京：中国铁道科学研究院，2014.

[8] 高立中.适应 27 t 轴重编组站调速设备深化试验[R].北京：中国铁道科学研究院，2016.

[9] 张红亮，李荣华，刘 博.27 t 轴重通用货车对驼峰设计及作业控制的影响与对策[J].铁道货运，2016，36(11)：24-27.ZHANG Hong-liang，LI Rong-hua，LIU Bo.The Influences and Countermeasures of 27t Axle-Load General Service Freight Car to Hump Design and Operating Control[J].Railway Freight Transport，2016，36(11)：24-27.

[10] 郇 冲.兰州铁路枢纽启用兰州北编组站运输组织方案研究[J].铁道运输与经济，2013，35(3)：6-11.HUAN Chong.Study on Lanzhou Railway Hub Using Transport Organization Scheme of Lanzhou North Marshalling Station[J].Railway Transport and Economy，2013，35(3)：6-11.

[11] 高立中.适应大轴重货车驼峰调速制式的研究[R].北京：中国铁道科学研究院，2016.

[12] 赵 鹏.电动重力式停车器控制系统在哈南站的应用[J].减速顶与调速技术，2016(3)：19-20，32.ZHAO Peng.Application of Electric Gravity Type Parking Control System in Harbin South Station[J].Retarders &Speed Control Technology，2016(3)：19-20，32.

[13] 保鲁昆，陈伟杰，赵庆宇，等.铁路驼峰调车场尾部坡度与停车器布置防溜效果仿真研究[J].铁道运输与经济，2017，39(7)：35-41.BAO Lu-kun，CHEN Wei-jie，ZHAO Qing-yu，et al.Simulation Study on Anti-rolling Effect of Tail Grade and Stop Device Layout at Hump Shunting Yard[J].Railway Transport and Economy，2017，39(7)：35-41.

[14] 中华人民共和国铁道部.铁道车辆停车防溜装置第1部分：TB/T 3162.1—2007[S].北京：中国铁道出版社，2007：3.