編組站停車防溜設備簡統化探討

胡 淼

(中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081)

車站停車防溜設備是編組站重要的防護設備，主要應用于編組站駝峰調車場的尾部[1-2]。目前編組站停車防溜設備根據使用地點的不同主要分為調車線和到發線 2 種。調車線上的停車防溜設備是對動態車輛進行防護，確保車輛能夠停止在調車線內，防止車輛溜逸超過警沖標，進入峰尾道岔區，影響峰尾牽出作業的安全和效率。到發線上的停車防溜設備是對靜態車列進行防護，防止沒有機車牽引的車列因自身的制動力減弱而發生溜逸，進入岔區，影響其他線路的行車安全[3-4]。停車防溜設備在國內已經有 30 多年的運用歷史，而相應的行業標準卻是在 2007 年首次制訂并發布實施，導致前期管理缺失，產品比較繁雜。由于同一個鐵路局可能會有十幾種產品，每種產品涉及的結構和零件不盡相同，極大地增加了相關部門維修管理的工作量[5]。為解決停車防溜設備現場管理問題，應加強對產品進行簡統化方面的研究，對停車防溜設備行業進行規范，降低防溜設備現場維護維修管理難度，提升防溜設備維修管理水平。

1 編組站停車防溜設備前期調研

通過對豐臺西編組站、蘭州北編組站、沈陽東編組站、蘇家屯編組站、哈爾濱南編組站等大中型編組站停車防溜設備使用情況進行調研[6-13]，考察了電動機械非重力式停車器、液壓鎖閉可控(自能源)停車器、電動重力式停車器和可升降式停車器4種設備，以此為基礎分析既有產品的特點和結構。

1.1 電動機械非重力式停車器

電動機械非重力式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態，當車輛進入處于制動狀態的停車器時，由停車器的機械結構提供制動力，制動力的大小是恒定的。安裝于蘇家屯編組站上行駝峰峰尾的電動機械非重力式停車器如圖 1所示。

圖1 電動機械非重力式停車器Fig.1 Electric mechanical non-gravity stopping device

電動機械非重力式停車器主要有以下技術特點：①采用電機驅動、機械傳動代替液壓傳動，避免了液壓傳動系統運用過程中漏油或內泄等故障；②采用具有自鎖功能的絲杠絲母傳動，能夠在緩解或制動狀態下自行鎖閉；③設置制動調整裝置，可根據現場情況，適當調整制動軌開口尺寸；④設置伸縮萬向結傳動機構，制動臂為游動形式，制動軌設置安全引導口，可滿足車輛蛇形運動的要求；⑤缺點是電動機械傳動在潤滑不良時，容易發生卡阻現象。

1.2 液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器采用液壓傳動的方式，通過液壓缸驅動制動軌，使停車器處于制動或緩解狀態，當車輛進入處于制動狀態的停車器時，由停車器的機械結構 (制動彈簧組) 提供制動力，制動力的大小是恒定的。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器在現場安裝時通常每股道 3 臺連用，采用 1+2 的配置方式，每臺 4 節。液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器如圖 2 所示。

圖2 液壓鎖閉可控(自能源)停車器Fig.2 Hydraulic lock controllable (self-energy) stopping device

液壓鎖閉可控 (自能源) 停車器主要有以下技術特點：①安裝方便，無需特殊的下部基礎，安裝在43 kg/m、50 kg/m 或 60 kg/m 鋼軌，木枕或混凝土軌枕鋪設的線路上；②動力系統結構簡單，利用液壓鎖閉器來改變設備工作狀態，并通過彈簧組提供制動力，不需要無油泵 (風泵)、電機、油箱等部件；③需要維修的器件少，日常維修量??；④缺點是在緩解位置仍然有殘余制動力，車列牽出過程會與停車器有摩擦。

1.3 電動重力式停車器

電動重力式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態，當車輛進入處于制動狀態的停車器時，由停車器的機械結構將車重轉換為制動力，制動力的大小是跟隨車重變化而變化的。安裝于哈爾濱南編組站駝峰峰尾的電動重力式停車器如圖 3 所示。

電動重力式停車器主要有以下技術特點：①采用重力式原理，具有無級變功性能，制動力與車輛自重成正比；②電機只用于驅動控制部件，因而具有能耗少，無污染的優點；③具有自鎖功能，能夠在制動或緩解狀態下鎖閉；④設置制動調節裝置，可根據現場情況，適當調整制動軌開口尺寸，提供長期穩定的制動能力；⑤缺點是有一側的基本軌受力不均衡，維修量會大一些。

圖3 電動重力式停車器Fig.3 Electric gravity stopping device

1.4 可升降式停車器

可升降式停車器采用電機傳動的方式，通過電機帶動停車器處于制動或緩解狀態，當車輛進入處于制動狀態的停車器時，由停車器的機械結構提供制動力，制動力的大小是恒定的，通過滑動支架和連桿來實現支撐臂和制動軌的升降。安裝于到發線的可升降式停車器如圖 4 所示。

圖4 可升降式停車器Fig.4 Adjustable stopping device

可升降式停車器主要有以下技術特點：①采用電動機直接驅動，具有傳動可靠、制動力穩定的特點；②采用平行雙連桿式升降機構，具有運動阻力小，功率損失小，部件磨損少，壽命長等特點；③停車器處于緩解位 (定位) 時，所有零部件均在鋼軌面 25 mm 以下，有利于機車車輛的安全運行；④缺點是結構較復雜，有時會發生機械卡阻故障。

1.5 停車器技術方案對比分析

綜上所述，對比分析上述編組站停車防溜設備的異同，進而從中發掘簡統化的方向。停車器技術方案對比如表 1 所示。

從表 1 可以看到，4 種停車器只有機械結構的形式是一樣的，其他方面存在或多或少的差異。停車防溜設備簡統化的研究應將差異較少的停車防溜設備進行歸類，尋求可以簡統化的部分，從全局性簡統化和分類性簡統化著手，求同存異，逐步推進，在符合行業發展規律的原則下，盡可能減少對廠家生產經營的影響。

2 停車防溜設備簡統化研究

停車防溜設備簡統化研究從適用產品的范圍上可以劃分為全局性簡統化和分類性簡統化。全局性簡統化是基于全部產品，將其共性部分進行提取，識別出適宜進行統一要求的零件或者性能；分類性簡統化首先要將具有類似特點的設備進行歸類，然后分別在每一類產品中找出共性的特點，再逐一進行研究。

2.1 全局性簡統化

通過對不同型號停車防溜設備的調研，將它們通用的部分進行識別，針對現有設備運用中存在的問題及鐵路貨運發展的趨勢，從全局的角度對停車防溜設備進行全局性簡統化研究如下。

表1 停車器技術方案對比表Tab.1 The chart of stopping device technical comparison

（1）減少停車防溜設備適用的基本軌軌型。駝峰調車場內調車線使用的基本軌通常是從正線上更換下來的再用軌，這些年正線逐步從 50 kg/m 鋼軌換為60 kg/m 鋼軌，這樣調車線的基本軌未來十年內主要使用 50 kg/m 鋼軌。推薦停車防溜設備適用的基本軌應以 50 kg/m 鋼軌為主，同時考慮重載鐵路的發展，為了適應貨車軸重不斷增加的情況，建議停車防溜設備的基本軌逐步向 60 kg/m 過渡。目前還有部分調車線內的停車防溜設備的基本軌采用 43 kg/m 鋼軌，該軌型從強度上來看已經不能滿足既有軸重貨車的使用要求，而且由于正線已經淘汰該軌型，各大主要鋼軌廠不再生產，導致其沒有穩定來源，不利于后期維護。

（2）提高停車防溜設備制動軌強度。為了控制成本并保證來源，停車防溜設備的制動軌通常使用再用軌。從前期市場調研情況來看，部分廠家為了節約成本仍然在采用 43 kg/m 鋼軌，由于停車防溜設備使用周期比較長，對制動軌強度要求比較高，43 kg/m在強度方面稍顯不足，而且存在來源困難等問題；50 kg/m 鋼軌對水平軸線的慣性力矩是 43 kg/m 鋼軌的 1.38 倍，強度得到了大幅提高，因而推薦停車防溜設備的制動軌采用 50 kg/m 鋼軌。

（3）規范停車防溜設備的節距。軌枕配置通常每千米 1 600 根～1 840 根，這樣軌枕間距為 543 mm～625 mm，為了保證停車防溜設備能與現場的規矩相適應，推薦停車防溜設備的節距為 1.3 m～1.45 m。各個廠家生產的停車防溜設備的節距從 1.2 m 到 1.8 m不等，如果節距過小，設備就需要增加節數來保證有效制動距離，這樣就會增加設備數量；如果節距過大，當車輪運動到 2 個制動位之間時，受力會比車輪在制動位時小很多，影響設備的制動效果。

（4）統一停車防溜設備的信息接口。停車防溜設備的信息接口應設置為控制命令、表示信息、報警信息 3 種類型?？刂泼钍峭饨酉到y控制設備制動緩解，表示信息是將設備處于的狀態發送至外接系統，報警信息是當設備出現故障時向外接系統報警，它們為設備正常運行提供有力的保障。

（5）降低停車防溜設備的制動時間。行業標準中要求停車防溜設備的制動緩解時間不大于 30 s 即可[14]。各個廠家的產品由于設備結構及動力型式不同，制動時間也不盡相同，從現場調研情況來看動作時間范圍為 10～30 s。實際使用過程中發現動作時間過長會帶來一些不便和隱患：①停車防溜設備安裝完成之后需要進行調試，控制停車防溜設備反復制動和緩解，由于動作時間較長，這樣調試的時間也比較長；②停車防溜設備偶爾會臨時緩解，如果停車防溜設備區段的坡度不合適，停止的車輛會出現溜逸的情況，制動時間較長的話，就無法及時對溜逸的車輛進行減速停車，車輛可能出現沖出警沖標等問題，影響作業安全和效率。因此，緩解時間應不超過 30 s，而制動時間宜不超過 15 s。

2.2 分類性簡統化

分類性簡統化是指對停車防溜設備進行分類，針對不同類型的停車防溜設備使用的零件和接口進行規范。停車防溜設備從安裝位置上分為到發線停車防溜設備和調車線停車防溜設備，從動力能源上分為氣動、液壓、電動及無能源4種形式，從制動原理上分為重力式和非重力式。從設備分類方面進行停車防溜設備分類性簡統化研究如下。

（1）根據安裝位置進行分類。到發線和調車線停車防溜設備主要的差別是上部限界和制動軌內側距等尺寸。由于到發線上需要通過本務機車，而調車線上是通過調車機車，本務機車和調車機車下部限界尺寸是不同的，為了保證設備不影響機車車輛通過，應限制設備的尺寸?？紤]到一級場、二級場會有機車進入，安裝在這些線路的停車防溜設備制動高度與原標準相符，對于安裝于三級場的停車防溜設備可以參考車輛減速器的行業標準，適當提高制動軌高度，有利于提高停車防溜設備的使用效果。

（2）根據動力系統進行分類。推薦停車防溜設備優先采用液壓和電動 2 種動力方式。氣動動力系統主要優勢是工作穩定、對環境無污染，但通常需要設置空壓機室，傳輸距離都比較遠，施工的工作量和成本都比較高。另外，目前部分廠家正著力研究無能源的停車防溜設備，也取得了一定的成果。無能源符合節能環保的要求，各個廠家在產品設計時應重點考量設備對現場的污染及能耗，開發出清潔高效的產品。

（3）根據制動原理進行分類。重力式停車防溜設備主要是通過基本軌浮動，將車輛的重力轉換為制動力，具有良好的制動性能。非重力式停車防溜設備是通過外力對車輛進行制動，目前大部分廠家通過制動彈簧來提供外力，制動性能稍顯不足。行業標準在制動性能方面要求設備提供不小于 0.25 m 的制動能高，廠家應根據設備的制動力合理設計現場安裝設備的數量。

3 結束語

停車防溜設備的多樣化給鐵路相關部門帶來很大的管理和維護壓力，編組站停車防溜設備簡統化研究對于提高停車防溜設備的使用強度、規范設備的節距和接口、降低設備的制動時間、提高作業安全性和效率、促進各個廠家技術進步等具有一定的現實意義。因此，應進一步加強對停車防溜設備進行簡統化方面的研究，指明停車防溜設備行業的發展方向，淘汰落后的技術和產品，提升鐵路相關部門對停車防溜設備的運營維護管理水平，以推動鐵路運輸健康有序發展。

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