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驼峰系统学__结自动化驼峰调速系统——测速、测长、测重、车轮传感器等设备的应用、原理以及3种优选调速系统的构成及其各模块的功能简介
2003.
8.15~
2003.
8.25宜宾南驼峰练习设计总结目录TOC\o1-4\h\z
一、测速雷达
31.测速在系统中的应用
32.测速雷达的工作原理
33.雷达有效作用距离
44.TZ-104型测速雷达自检功能的实现4
二、测长设备
51.测长在系统中的应用
52.测长原理
52.1短路阻抗模值测长法
52.2阻抗相位测长法
53.长度信息的处理
63.1长度信息的校正
63.2长度信息的滤波
63.3分段测量和相加处理
73.4动态判别与处理7
三、测重设备
81.测重在系统中的应用
82.测重方案
83.分钩和重量信息的平均(信息处理的一个部分)
94.测重设备组成10
四、车轮传感器
101.车轮传感器在系统中的应用
102.国内、外编组站用车轮传感器10
五、各种目的调速制式的适应性
111.主要结论11
六、自动化驼峰的初级阶段——半自动调速系统
121.系统组成及其工作原理
122.半自动化驼峰作业方法简介13
七、采用减速器打靶调速方案的调速系统
141.自动化驼峰溜放控制系统的构成及各模块的任务
151.
1.车组数据初始测量区段及其任务
151.
2.道岔设备模块及其任务
161.
3.减速器设备模块及其任务
161.
4.测长设备模块及其任务
171.5动化驼峰的其它有关设备
172.自动化驼峰计算机控制系统软件功能
172.1驼峰场工作模式控制
172.2溜放进路控制和货车跟踪
182.
3.减速器自动控制
202.4人机通信及其它21
八、减速器-减速顶点连式调速方案的调速系统
221.系统构成和系统设计22驼峰调速系统即溜放速度控制系统,需要知道车组溜放实际速度、编组线空闲长度、车组重量、溜放阻力等参数,本总结介绍了这些参数的测量方法、技术关键、设计基础和设备概况
一、测速雷达
1.测速在系统中的应用为实现对减速器的自动或半自动控制,系统必须掌握车组溜放即时速度和加速度,作为减速器控制和评估控制结果的主要依据返回
2.测速雷达的工作原理测速雷达是一种连续波多普勒雷达,他利用多普勒效应实现速度测量在声学中有一种现象人与声源之间无相对运动时,听到的声音频率与声源发出的声音频率完全相同;如果人与声源之间有相对运动,则听到的声音频率将偏离声源的频率,当两者趋近时,声音频率变高,两者远离时,声音频率偏低,这种现象成为多普勒效应电磁波和声波一样,也是一种波动,因此可以产生多普勒效应测速雷达由雷达微波系统和频率计两个主要部分组成,如下图所示雷达测速分两步实现第一步雷达微波系统发射频率为f的超高频波速,接受频率为f‘的回波__,两者混频得到频率为fd的多普勒__,经放大后反馈给频率计,完成速度与频率的变换(多普勒频率正比于车速)第二步频率计计量多普勒__频率,获得与车速成正比的模拟电压,或车速数字量对车速进行微分或差分运算,得加速度天线电缆速度模拟电压或数字量~220v~220v测速雷达的组成框图
3.雷达有效作用距离雷达天线放于减速器入口端,离第一钳中心线10±2m处(最小距离应保证车组进入减速器之前,减速器已进入制动位置,避免制动能力的浪费,假定减速器入口处车速为7m/s,减速器制动时间为1s,雷达速度指示上升需
0.3s,再留一定的裕量,因此选择__位置距减速器10m)理论有效作用距离为
125.8米实际情况,由于雷达天线离地面过近,天线过近将引起波瓣上挠,最大作用距离达不到理论值雷达实测有效作用距离不小于70米,与指标相比有较大的裕量
4.TZ-104型测速雷达自检功能的实现雷达一旦失效就会导致减速器失控,从而引起调车冲突事故平时雷达天线前方无运动目标,雷达天线是否失效无从判断,车组进入减速器区段后,没有速度指示或速度指示与实际不相符时,才知道雷达有故障,这时车组失控以成定局为保证调车作业安全,要求雷达有自检功能,减速器区段有车占用时,雷达正常测速;减速器区段空闲时,雷达进入自检工作状态,一旦失效,立即发出__,并转入踏板测速的冗于方式控制,防止失控TZ-104型机采用对微波功率幅度调治的方法实现自检功能概要说明如下在体效应震荡器与雷达天线之间串入PIN调制器以便对微波功率实行幅度调治利用轨道电路控制雷达工作状态减速器区段有车占用时,自检调制继电器ZTJ落下,其接点使调制电源控制端接地,调制电源输出约100__的PIN管偏置电流,微波功率通过调制器时差损很小,雷达正常测速减速器区段有车空闲时,ZTJ吸起,由计算机系统提供的
555.5HZ的调制__经ZTJ接点,输入调制电源控制端,调制电源键控PIN管,使它对微波功率实行调制调制受调制的微波功率经交叉场混频器的两只混频管整流后,输出重复频率为
555.5HZ的方波,经放大后输入计算机
555.5HZ自检__的周期为
1.8ms,相当于30个标准时钟周期,因此,如果计算机在两次雷达中断之间,时钟脉冲计数为30±1,则自检成功雷达波导系统、多普勒__放大器、稳压电源、计算机多普勒__中断输入通道等各个环节任一失效,计算机均将得不到雷达中断申请,或两次中断申请时间间隔超出
1.74~
1.86ms的范围,则判断为自检失效,计算机进行失效处理返回
二、测长设备
1.测长在系统中的应用
1.1编组线空闲长度是自动化驼峰确定目的制动减速器出口速度设定值的主要依据对于减速器打靶控制来说,它表示被控车组将要溜放的距离
1.2编组线内__减速顶时,还可以告诉我们有多少减速顶将对被控车组进行调速
1.3编组线内__推送小车时,已知空闲长度和小车计程,可以判断小车是否接近货车,从而确定追车自动转换为推送的时机
1.4长度信息经过一次差分运算,可以获得车组在编组线内溜放的实际速度,系统借以预测车组待停点,作为后续车控制的依据
1.5进一步可以推算车组在编组线内自由溜放的实际阻力,经过大量数据积累和统计运算,修改打靶控制数学模型中的参数
1.6已知编组线空闲长度和编组线内存车数,可以推算车组间隙的(天窗)的总长度,从而决定机车是否要下峰整理返回
2.测长原理国内外自动化驼峰几乎全部采用音频轨道电路测长,其基本原理在于音频轨道电路输入阻抗与短路点位置近似成正比关系,测量输入短路阻抗的某一参数,即可获得编组线空闲长度信息
2.1短路阻抗模值测长法在轨道电路输入端馈以幅度恒定的音频电流I,用毫安表测量轨端电压,即得与编组线空闲长度成正比的长度模拟电压国内外目前使用的音频测长设备,使用阻抗模值测长法返回
2.2阻抗相位测长法音频电压源U经电阻r馈给轨道电路输入端,测量轨道电路电压与__源电压相位差,可得空闲长度信息相位差与编组线空闲长度成线形关系,相敏整流器输出的电压为空闲长度的模拟量美国采用阻抗相位测长法,轨道电路用工频激励
2.3振荡频率测长法返回把轨道电路当作一个电抗元件,用变压器耦合到振荡回路中去,由于振荡周期与变压器成线形关系,谐振回路产生的交流振荡,测量其周期,即可获得我们所需要的空闲长度信息法国、我国研制成功的微机测长均利用振荡频率测长法
3.长度信息的处理由测长设备测得的长度信息必须经过适当处理才能高质量地提供给控制系统使用,长度信息处理内容包括校正、滤波、分段相加和动态处理,它们可由测长设备自身去完成,也可留给系统计算机去实现,不管谁干,基本思路和方法是一样的返回
3.1长度信息的校正音频轨道电路测长有非线性,空闲长度超出一定限度后,量测值将明显低于实际值;音频轨道电路输入阻抗受道床漏泄的影响,量测值与实际值之间的对应关系将随漏导变化而变化;设备本身存在着种种不稳定因素,诸如钢轨导接线接触电阻的变化,电路的零点漂移、温度漂移等,为提高编组线空闲长度的测量精度,长度信息需进行一系列的校正,包括非线性校正、零点校正和空线校正
3.2长度信息的滤波测长设备输出的长度信息中包含着各种噪声成分,它们主要来源于A.轨面、车轮踏面污染而引起车轮对钢轨分路情况的跳变;B.钢轨导接线接触不良,其接触电阻在车组经过时因振动而发生变化;C.钢轨和传输线上受到的各种干扰;D.测长设备内部噪声等长度信息中的干扰和噪声将引起测长显示晃动,瞬态测量误差,特别是用差分求车速和溜放阻力时,将严重影响其精度和可信度,因此由音频轨道电路测得的长度信息必须经过滤波处理在模拟测长设备中,音频__整流后都有RC滤波电路,适当加大其时间常数,使它不但能滤除纹波,而且也能够滤除噪声当然这将引起长度指示的滞后,考虑到车组在编组线内溜放速度不高,变化也很缓慢,长度指示滞后不会引起严重后果返回
3.3分段测量和相加处理为保证量测精度,早期测长设备限定每段轨道电路测量距离不超过300~400m,800m全线需分2~3段测量,然后相加输出电路不稳定、测长超差时,有可能误判,导致数百米测长大误差分段测量相加输出可靠性差,应当避免使用
3.4动态判别与处理打靶控制系统要求的空闲长度定义为被控车组最后一个轮对相对于测长区段始端的待停点距离,国外资料原文为diatan__tocoupling即车组到达溜放点需溜放的距离,习惯上称为动态长度(简称动长)音频测长测得的是车组最后一个轮对的当前位置,习惯上称为静态长度(简称静长)动长对于一个被控车组来说是一个确定的值,而静长则是时间的函数,当编组线内最后一个车组停止运动后,它的值才最后被确定下来根据静长求动长,需要对测长设备的量测值进行动态判别与处理要做以下几件事情A.判停当车组在编组线内运动速度小于判停标准时,认为车组已经停止运动车组速度由测长设备量测值数字滤波提供,判停标准为
0.3m/s.B.静长储存当编组线内无动车时,用测长量测值不断刷新静长储存单元,即令L(编组线内无动车时,测长设备测得的空闲长度)=L(t)[测长设备的量测值,即静长]当编组线出现无动车时,停止刷新L,使其保持动车组出现前的值C.累计动车组长度记录进入编组线内车组的累计长度,峰顶设车辆数据初始量测区段时,车组长度由该区段实测提供若没有初始量测区段,则可累计轴数,车组长度等于1/4计轴数乘以货车平均长度14m编组线内无动车时,计轴和累计动车组长度值清零按有关方程式计算动长返回
三、测重设备
1.测重在系统中的应用
1.1定非重力式传感器的制动等级减速度a=X*P/Q(P为压缩空气的压强,Q为车组重量,X为系数)由于制动夹板施加于车轮的制动力有垂直向上的分量,减速器过大将导致车轮被挤出,挤出是不安全的,因此对减速度应加以限制,也就是说P于Q的比值应恰当非重力式传感器的动力装置通常把压强分成若干档次,称为制动等级,减速器控制装置把车组重量分成相应的档次,并使制动等级与重量等级相对应,以保证P/Q在合理的范围内控制装置的重量等级由测重设备提供
1.2确定减速顶的制动能力,合理选择打靶出口速度减速顶是非重力式减速工具,车组速度超过其临界值时,车轮每次滚压减速顶时所做的功是常量,而消耗能高则与车组重量成反比减速顶调速系统设计中,线路坡度和减速顶和减速度__数量是根据易行车(即重车)不加速的原则设计的,对于难行车(即空、车),减速顶的制动能力有很大富裕系统可以根据车组重量和将通过的减速顶的总制动能高,合理选择打靶出口速度,从而充分利用减速顶的调速能力,提高目的制动位减速器的平均出口速度,减少难行车天窗,提高驼峰解体能力
1.3粗略估计车组走行阻力车组溜放基本阻力和风阻力都于车重有关,重车阻力小,空车阻力大,尽管根据重量估计的阻力离散度很大,在没有车组条件的场合,以重代阻总比用平均阻力确定打靶出口速度精度高进一步,当系统采用统计规律,根据多种因素的组合来确定溜放阻力时,车组重量仍然是确定阻力的主要因素之一
1.4在驼峰上测重设备还可以用来累计编组列车的总重,检测货车偏载、超载
2.测重方案
2.1称重轨机械式重量传感器,广泛用于美国自动化驼峰返回
2.2电感式重量传感器(没有实用)
2.3电容式重量传感器放于轨底,轮重负荷使钢轨弯曲变形,改变了极板间距离,使电容发生变化,传感器接入桥路,电桥输出电压即为重量信息用于法国自动化驼峰
2.4电阻应变式传感器弹性限度内,应变丝电阻值变化正比于所受应力,用电桥检测应变片阻值的变化,经换算可得物体的应力联邦德国德律风根公司把此放于轨底,__共和电器公司把此__在钢轨腹板中性层处的锥孔内,都是接成桥路
2.5硅力敏电阻重量传感器硅力敏电阻又称半导体应变片,我国在哈尔滨、南翔曾此传感器,因寿命短已被淘汰
2.5压磁式重量传感器塞钉式压磁传感器是我国的主要发展方向__要求__在线路的直线段,尽可能接近峰顶,使车组低速通过传感器,提高测量精度改善受力状况__测重传感器的线路应捣固良好返回
3.分钩和重量信息的平均(信息处理的一个部分)系统需要知道的是每辆货车的重量和溜放车组的平均速度,测重传感器测得的是货车的轮重,因此还要进一步处理如果在两根走行轨上都__测重传感器,则可测得一辆车的全部8个轮重,把它们加起来即得货车总重若已知货车自重和载重,则可判断是否超载比较8个轮重__可判断是否偏载两根走行轨上同时__测重传感器还有冗于的作用若只在一根走行轨上__测重传感器,这是只有一测的轮重信息,计算机累加后还需乘以
2.对于一个由多辆货车组成的车组,车组重量应取车组内货物重量的平均值所有以上运算都是极简单的,问题在于计算机必须知道哪几个重量信息属于同一车组,为此必须实现正确的分钩判别测重设备分钩,大体有以下三种方法A.轨道电路分钩测重传感器__在加速坡__,交叉渡线之前,这里车速已经上升到16~20km/h,车组在空间上的间隔已经拉开,在测重轨道电路区段不可能同时出现两个车组,因此用测重轨道电路出清作为一钩车组的结束标志是可行的问题是在此高速区车辆的颠簸将影响测量的精确度,冲击将降低传感器的使用寿命B.光挡分钩国外自动化驼峰几乎都采用光挡判别分钩其优点在于判断正确性高,与车速无关,因此可以将测重传感器__在峰顶附近如果沿线__两组光挡,则按其阻断和恢复的次序,不难判别车辆是溜放、上峰还是钓鱼回拉,从而正确处理信息的传递为防止人为的干扰,光挡应与轨道电路配合使用C.踏板分钩测重传感器__在峰顶附近,在加速坡__,交叉渡线前设分钩轨道电路和计轴踏板测重测得的轮重数字量依次存入计算机的先进先出栈车组进入分钩区段后,计轴踏板累计轴数n,当它出清轨道区段时,从栈中取出最先的n个重量数据,累加,平均求得车组的平均重量,栈内其余重量信息依次移到栈底,准备下一钩车组取用利用踏板分钩,计轴必须准确无误为判别钓鱼回拉,可以借助驼峰__或方向踏板若采用方向踏板,正常溜放时,车轮正向通过方向踏板,从栈中取出一个重量数据;钓鱼时,车轮反向通过方向踏板,把一个重量数据退回堆栈,从而实现钓鱼回拉的正确处理返回
4.测重设备组成塞钉式压磁测重传感器、光挡或车轮传感器、测重区段轨道电路、__处理和采集用计算机系统,控制台重量显示单元
四、车轮传感器
1.车轮传感器在系统中的应用车轮传感器俗称踏板,用于探测车轮经过线路通过某一特定位置与其他设备配套使用,在自动化驼峰上可以实现——累计车组轴数、确定车轮通过某一位置的确切时刻、测量车组溜放速度和阻力、判断车组运动方向、判断货车轴距和车长、判别轨道区段占用与出清、启动某一设备或某一程序的运行等等为实现上述各种应用,驼峰用车轮传感器输出__,经一定处理后应具备以下三种基本信息
1.1在0~30km/h速度范围内正确反映车轮的通过要求有足够的信噪比,以保证有所计轴数与实际通过车轮传感器的轴数严格相等特别是当车速接近于零或车轮在传感器处摆动时,应不丢失,也不出现多余的车轮__
1.2传感器输出__波形中应有反映车轮中心通过传感器中心确切时刻的特定信息,以便精确测量车组速度和溜放阻力
1.3传感器输出__波形中应有判别车轮运动方向的特定信息返回
2.国内、外编组站用车轮传感器
2.1机械接触式车轮传感器(已淘汰)
2.2永磁感应式车轮传感器(在我国得到广泛的应用)利用车轮通过时气隙磁阻变化,磁通量变化,感应电动势极性变化来反映车组运动方向缺点是输出__幅度与车速成正比,当车速为3km/h时,__电压峰-峰值为2V,车速低于3km/h,输出__幅度过低,其工作可靠性就不理想了因此不适合于__在低速区振动噪声幅度很高,但很窄,可以用RC低通滤波器予以滤除
2.3电磁感应车轮传感器(国外早期使用)在钢轨两侧__一对电磁线圈,经钢轨和空间耦合在接收线圈中感生电动势,车轮通过时,合成磁场减弱,灵敏继电器释放
2.4霍尔开关式车轮传感器(美国USS公司研制)车轮经过时,霍尔元件输出电压增大,经电容耦合到放大级,经
二、三级放大器输出峰-峰值为10V的交流__无车时无__输出返回
2.5金属接近开关式车轮传感器(德国研制)、差动变压器式(中国)
五、各种目的调速制式的适应性
1.主要结论间隔调速应采用减速器方案大型驼峰(24股编组线以上)一般需要两个间隔制动位,中等规模驼峰(16~24股编组线)可考虑只设置线束减速器,小型驼峰(16或12股编组线以下)可考虑不设间隔制动位,具体方案决定于工程设计、图解验算和仿真目的调速10种制式中,减速器打靶点式、减速器-减速顶、减速器-推送小车三种制式为优选制式我国目前大规模__的是减速器-减速顶点连式调速系统,该系统在减速器半自动控制的情况下,很好地解决了目的调速问题在既有半自动调速系统的基础上,增加减速顶的投资并不大,工期很短,施工干扰小,受到运输部门欢迎从一般概念来讲,编组场内坡度较陡,高差可以满足减速器-减速顶点连式调速系统时,可优先采用该方案如高差不足,一般站场可采用点式,而对于编组场内坡度较缓,解体能力要求特别高,要求有效控制距离长,作业条件比较困难的编组站,宜选用减速器-推送小车点连式方案尽量在方案选择上避免主观倾向性返回
六、自动化驼峰的初级阶段——半自动调速系统
1.系统组成及其工作原理驼峰溜放半自动调速系统由减速器、液压或气压动力室、测速雷达、半自动控制机、测长设备、轨道电路、组合架、驼峰半自动控制台以及相应的供电设备组成驼峰作业员凭借丰富的作业经验,根据车辆走行性能(车种、车型、车重、轴承类型、闸瓦状况)、气候条件(温度、风、霜、雨、露、雪)、线路状况(曲线、道岔、脱鞋道岔、轨距、钢轨肥边、线路坡度)、控制距离(线路空闲长度、本车组长度)等客观因素,综合考虑,选择为了目的安全连挂,车组离开减速器时应有的速度Vd,并通过控制台按钮输入半自动控制机测速雷达测量车组实际溜放速度Vc和加速度Ac半自动控制机比较Vc和Vd,当VcVd时,发出制动命令,通过继电组合,令电磁换向阀的制动电磁铁励磁,沟通制动油路或气路,使减速器进入制动位,车速下降;当Vc≤Vd时发出缓解命令,使减速器进入缓解位,恢复车组的自由溜放过程返回减速器打靶系统的自动控制需完成两项任务一是通过一定的数学模型,自动设定车组离开减速器的出口速度;二是自动控制减速器,使车组的出口速度符合设定值的要求,上述的最终目的是实现车组的目的地安全连挂半自动的“半”字有两个含义其一,减速器是自动控制的,但出口速度设定值需人工选择;其二,目的调速随以打靶为主,但仍需铁鞋辅助,或在编组线内__其他连续式调速设备
1.1半自动控制机电路字母名称见表6-1符号名称符号名称符号名称KBZJ开通半自动继电器GJ轨道继电器AXJF安全下限__JSIJ试验继电器DJ股道继电器ZA制动按钮GJF轨道J__继电器SJ定速继电器HA缓解按钮FGJF轨道J反__继电器ZJ制动继电器SA定速按钮__J比较继电器ZCJ照查继电器DA股道按钮KZJ控制制动继电器JXJ检修继电器SIK试验开关ZZJ重__动继电器H__缓解表示JSK定速选择开关
1.2半自动控制继电器组合其主要功能包括减速器手动控制,半自动控制的命令传递,系统工作方式的建立与转换,减速器状态表示,减速器区段占用与判别
1.3半自动控制台返回其为系统人机接口设备其上__的各种控制和表示元件如表6-2符号名称数量符号名称数量DA股道按钮每股道1个ZB减速器自动表示每股道1个SA定速按钮公用16个HB减速器缓解表示每股道1个ZA手动制动按钮每股道1个GB减速器区段占用表示每股道1个HA缓解按钮每股道1个JXB检修表示每股道2个JXA检修按钮公用2个ZDB自动控制表示每股道1个QJXA取消检修按钮公用1个显示单元或数字电压表每股道1个ZDA自动化按钮公用1个、预留其它
2.半自动化驼峰作业方法简介
2.1合理选择定速,实行目的安全连挂选择定速最主要的依据是空闲长度和对车组走行性能的判别,经验很重要
2.2放头拦尾所谓放头拦尾指的是当车组通过减速器时需要消耗的能高,明显小于减速器制动能力时,车组进入减速器之初,可以先不制动,把“头”放过去,待减速器剩余制动能力接近于打靶控制要求消耗的能高时,令减速器制动,即所谓“拦尾”此操作方法的主要目的是提高车组通过道岔和减速器区段的平均速度,从而减小占用时间,允许快速推峰放头拦尾一般只用于长钩车组
2.3小组串大组返回半自动化驼峰允许前后车组在编组线内行进中以不超过5km/h的相对速度相互连挂,将小组车变成大组车在半自动化驼峰遇到多个隔钩车组时,可以适当压低前车出口速度,逐步提高后车出口速度,人为地造成编组线内尾追连挂,达到较好的连挂效果
2.4关于保证编组线减速器入口速度符合设计要求问题入口速度过高超过减速器制动能力当然不行,过低也不利,说明如下(a)入口速度为系统设计值,车组进入减速器区段后一直处于被制动状态,直到接近出口才达到定速要vvvvtttt(a)(b)(c)(d)图6-14种调查过程的速度曲线求,减速器缓解其优点有31车组通过减速器区段时平均速度高,占用时间短,有利于间隔;2减速过程持续时间长,缓解点减速度滤波输出值比较准确,因此缓解速度控制精度高;3减速器缓解后,车组很快就出清减速器区段,因此缓解速度与出口速度比较接近,出口速度控制精度高(b)入口速度过低,上述优点都不存在(c)为放头拦尾情况,占用时间较长,减速过程持续时间短,不利于提高缓解点控制精度(d)国外使用非重力式的控制方案,缺点是占用时间过长,不利于高速溜放理想的调速过程如(a),也就是说上级减速器出口速度的选择原则应当是尽量保证下一级减速器入口速度符合系统设计值
2.5单侧提钩返回半自动化驼峰允许车组与车组间低速连挂,这就要求至少有一个车钩是开启的,如果前后两个车组相邻车钩均关闭,形成所谓“拳头钩”,由于车钩间没有间隙,车列牵出时要先拉开距离,人工拉开车钩才能实现连结,因而增加了编组时间,不利于能力提高为此要求驼峰脱钩点线路要直,提钩员要在线路的一侧作业,使被提开的车钩处在车组的固定的一侧,并且处在全开状态,于是编组线内车组可以顺利地连挂在一起
七、采用减速器打靶调速方案的调速系统采用减速器打靶是国内外自动化驼峰溜放车组速度控制的基本方法目的调速的3种优选方案,编组线始端均需__减速器,对减速器实行打靶控制,本章是各类自动化驼峰的基础采用减速器打靶控制的基本任务可以归结为以下两点返回a.自动选择车组离开减速器出口时的速度设定值,使前后车组在溜放过程中能保持必要的时间和空间的间隔,以保证道岔正确转换,防止车组错溜、尾追、侧撞等事故发生;或使车组溜放到目的地,并于停留车安全连挂b.自动控制减速器,使车组离开减速器的实际速度符合设定值的要求
1.自动化驼峰溜放控制系统的构成及各模块的任务通常由各种测量、控制设备和计算机系统(含各种外设、人机通信设备I/O接口)构成测量、控制设备包括各类转辙机、减速器、测速雷达、测长设备、测重设备、车轮传感器、光挡、气象站设备、轨道电路等这些设备构成若干为完成一定测量、控制任务的功能模块,下面为各个模块的构成、功能以及实现这些功能的基本方法
1.
1.车组数据初始测量区段及其任务车组数据初始测量区段由一段轨道电路、测重设备、一台测速雷达、若干个车轮传感器、一组光挡组成,__在峰顶平台末端或加速器始端,其主要任务如下返回1)用轨道电路检测车组数据初始测量区段是否有车占用,仅当该区段有车占用时,计算机才对该区段内诸测量设备提供的信息进行采集和处理,以防人为干扰2)自车组前方车钩阻断光挡的光通路开始,将雷达测得的车速对时间进行数字积分运算,当车组的后方车钩离开光挡的光通路时,可通过该积分值求出车组前后车钩之间的长度,车组长度是计算出口速度的重要参数之一3)光挡的光通路被车组遮断期间,车轮传感器输出__计数即本车组的轴数轴数除以4即为车组的辆数测得车组的辆数,与作业计划相比,可以判断摘钩是否正确车组的轴数是判别追钩、错溜的主要依据4计算相邻两车轮经过同一车轮传感器时,雷达积分的差值,可得车辆的诸轴距已知轴距,利用一块车轮传感器,记录前后两车轮经过车轮传感器的时刻,即可求得车速系统利用这个方法测量车组过岔速度,借以判断失速,预测尾追、侧撞的可能性;测量车组进入减速器的入口速度,作为雷达故障的冗于措施;并用于判断车组的走行性能返回5)测重设备测量货车轮重利用光挡实现分钩,光挡光通路受阻期间所测得的轮重属同一车组6)利用光挡测量车组受风__E1-R
1、E2-R2光通路被遮断的情况下,若E3-R
3、E4-R4之间的光通路被遮断,则判断为棚车或装载大型货物的车辆,受风__最大;若只有E3-R3之间的光通路被遮断,则判断为敞车或装载一般货物的车辆,受风__中等;若两条光通路始终保持畅通,则判断为空平板车或装载低矮货物的平板车,受风__最小原理光开关的连线与车钩中心相交,从光通路被遮断开始到光通路恢复为止,正好是一钩车组,E1R
1、E2R2的光通路相交于车钩中心高度,用于判断冗于分钩7)利用方向车轮传感器或车轮通过多个车轮传感器的次序判别车组运动方向车组由峰顶到编组线表示正常溜放,所测数据存入车组数据表中,供以后控制使用在一个车组范围内,若运动方向由峰顶到编组线改为由编组线到峰顶,则判断为钓鱼回拉,此时测得的轮重和轴数应从车组数据表中减去,由雷达积分所得的轴距和车组长不在可信,应以平均值代替若车组运动方向由编组线向峰顶,则判断为上峰作业,测得的数据全部无效8)在正常溜车的情况下,光挡的光通路由遮断到恢复,表示一个车组已离开峰顶,开始溜放,计算机更新摘钩员显示器显示内容返回
1.
2.道岔设备模块及其任务此模块由轨道电路(道岔区段和保护区段)、车轮传感器、转辙机组成,每副道岔一套,其任务为1)根据作业计划转换道岔位置并给出相应的表示2)判断道岔区段有无车占用,在有车占用的情况下禁止道岔转换位置3)累计本车组轴数,与车组数据初始测量区段测得的该车组轴数相比,可以判断追钩、错溜等情况的发生4)利用车组数据初始测量区段测得的轴距,测量车组过岔速度,用以判断失速(即在溜放过程中,车速突然降低这样一种现象)、侧撞、追钩等发生的可能性,作为软件防护的依据返回
1.
3.减速器设备模块及其任务此模块由减速器1或2台、测速雷达(也可以包括半自动控制机柜)、车轮传感器、轨道电路等设备所组成每个减速器制动位一套,其任务为1)对车组实行间隔或目的制动返回2)测量车组实际溜放速度和加速度,判断车组在减速器区段的瞬间位置3)判断车组进入或出青减速器区段无车占用时实行雷达自检有车占用时实行正常测速和控制区段占用情况发生变化时,实行相应的处理4)利用轨道电路、车轮传感器和测速雷达判断追钩的发生两个车组同时占用减速器区段成为追钩两个车轮传感器之间雷达积分差值超过车辆的内轴距,或计轴数超过计划轴数时判定为追钩发生追钩时,计算机对前后车组分别进行合理的控制,防止超速冲撞5)判断减速器区段停车,一旦车组停在减速器区段,该减速器在失效状态,系统将采取必要的防护措施返回
1.
4.测长设备模块及其任务此模块有音频轨道电路、测长设备所组成,其任务为测量编组线空闲长度,即自编组线始端减速器出口端轨缝到最近的货车轮对之间的距离计算机利用测量数据,进行必要的处理后,可以获得打靶控制的目标距离、车组在编组线内的走行速度、走行阻力、与停留车或走行中的前车连挂的相对速度,预计待停位置
1.5动化驼峰的其它有关设备气象站象站由风向、风速仪,温度计组成,__在峰顶和编组场内中轴线上,将测得的风向、风速、温度转换为电__,输入计算机,与光挡测得的车组受风__一起,作为车组的基本阻力、风阻力的主要依据之一驼峰__包括驼峰色灯__机、驼峰色灯辅助__机和驼峰色灯____机,这些__机的设置位置和显示方式与机械化驼峰没有差别,需符合技规的规定在实行机车遥控或自控时,__显示应与机车控制命令一致摘钩员显示器设于驼峰__机附近,用于向摘钩员提示当前钩序和最近三个车组的辆数,摘钩员可以根据其显示正确解散车组返回
2.自动化驼峰计算机控制系统软件功能
2.1驼峰场工作模式控制(以美国USS公司的DDC系统为基础,下同)1)跟踪模式和非跟踪模式解体作业进行期间系统处在跟踪模式,解体结束或机车进入股道整场、调车时,系统处在非跟踪模式2)自动/半自动/手动模式的控制返回手动优先原则人工输入减速器出口速度设定值后,系统进入减速器半自动控制模式,通过键盘命令或控制台上的按钮复位,又进入自动模式三者之间的转换,按每付道岔、每组减速器分别进行3)整场模式的建立与取消作业员按压“整场键”,系统验证先前全部溜放的车组已通过最后控制点或途停,驼峰__为“停车”、“预推”或“上峰”,则系统进入非跟踪的整场模式,作业员终端屏幕上将显示全场还未出清最后一付道岔的所有途停车作业员按压“停止整场键”,系统取消整场模式,此时若启动一张解体作业单,则系统进入跟踪模式返回
2.2溜放进路控制和货车跟踪1)自动接收来自编组站信息处理系统(MIS)的解体作业计划,通过人机通信,实现必要的修正解体作业计划也可以通过屏幕编辑,人工输入计算机计算机可以存储足够数量的解体作业计划,以备随时调用2)作业员可用键盘启动、暂停、重起作业计划,取消解体作业单后续作业3)按解体作业计划,自动控制溜放进路上诸道岔的转换4)车辆跟踪溜放过程中,计算机对车辆的实际运动轨迹进行跟踪、记录,与作业计划进行对照,发现摘错钩、错溜等异常情况时,显示或打印有关报告,以便人工干预,进行适当处理把溜放实迹反馈给信息处理系统,并支持股道存车清单报告返回5)追钩判别与处理发生追钩时,若前后车组不在本道岔上分歧,则进路命令继续传递,引导车组进入预定的目的股道若前后车组在本道岔上分歧,则禁止该道岔转动,以保证作业安全,同时取消后车组的道岔命令,以防整个溜放作业被打乱6)“调鱼”判别与处理处理方法一是拉回峰顶重新溜放,二是机车突然加速,使车钩压缩,在加速坡上把车钩摘开前一种情况,根据车组占用、出清各轨道区段的先后次序,__显示,方向车轮传感器确定的溜车方向等信息来确定处理原则是随着车组的回牵而反向传递进路命令,直到车组出清第一分路道岔区段,此时驼峰作业员终端显示屏上恢复至车组进入第一分路道岔前的显示后一种情况,只要在后续的溜放进路上分开钩,进路命令按原计划传递返回7)错溜发生错溜时,计算机尽可能将车组引到其活用股道上去,否则把它引导到可能到达的股道号最小股道,并显示错溜信息8)道岔故障道岔转换后
0.6秒(视所用转辙机性能而异),检测不到道岔的相应位置表示说明道岔故障,系统命令将道岔转换到原来的位置,即所谓道岔恢复,再经
0.6秒,若仍然检测道岔位置表示说明道岔双侧故障单侧故障导致错溜,双侧故障必须进行防护,防护原则是闭塞故障道岔,把计划通过车组引导到活股道或可能到达的股道号最小股道道岔故障时,禁止接收转换命令,直到修复为止返回9)失速判别与处理峰顶到第一分路道岔或分路道岔之间设置计时器,记录车组自一个检测点到另一个检测点的时间,若低于某一极值判定为失速向操作终端__指出失速区段,采取以下防护措施从失速车向峰顶第一付道岔设定为通向失速车,以防止侧撞;从失速车向峰顶第二付道岔设定为不通向失速车,以防止尾追出清防护道岔区段防护措施取消,若下一区段仍为失速,按上述原则继续采取防护措施10)侧撞的预测与防护前后车组同时占用相邻股道间警冲标时将发生侧撞事故计算机通过监视溜放车组的速度和目的股道,可以预测侧撞事故的发生若出现侧撞的可能性,道岔将禁止转换,引导后车进入与前车相同的股道,同时发出错溜信息,因为侧撞比超速尾追破坏性更大11)区间闭塞和道岔封锁发生股道满线、道岔和调速设备故障、溜放车组在道岔区途停,尾部调车作业等情况时,计算机要对有关区域实行软件闭塞,自动或人工由键盘完成区间闭塞处理就是把溜放进路上的道岔调开被闭塞的进路,并把它封锁在这个位置上,所有溜向闭塞股道的车组将被引导到活股道或可能到达的股道号最小股道上去,并发出错溜信息返回12)计算机软件支持股道活用每一条编组线有一定的方向号,每一个方向号有其相应的活用股道,有危险情况时启用活用股道13)检测基础设备工况和故障,包括转辙机、车轮传感器、光挡、轨道电路、继电组合等,发生故障给出__返回
2.
3.减速器自动控制1)计算机采集并__处理各种测量设备测得的溜放车组实时信息,包括轴数、轴距、车组长度、重量、速度、加速度、阻力、股道空闲长度、前后车组间隔以及气温、风向、风速、车组受风__等,作为减速器控制的主要依据2)计算为保证溜放间隔和目的安全连挂,车组离开减速器时的速度设定值3)根据雷达测得的车组实际溜放速度,自动控制减速器制动、缓解动作,使车组离开减速器时的速度符合设定值的要求返回4)对于非重力式减速器,为均衡磨耗、改善受力和提高控制精度,根据出入口速度的差别,通过调整风压,合理选择减速器动力,使车组从进入到出清减速器都处在制动状态,出口速度正好符合设定值的要求5)对于重力式减速器,采取放头拦尾措施,以减少车组占用减速器的时间,防止车组在减速器和道岔上尾追6)计算、记录出口速度控制误差,控制误差超限时发出____,以便采取防护措施7)没有后续车组时,计算机利用测长计算实际目的连挂速度和实际平均走行阻力无后续车组时,计算机根据已测得的车组在编组线内速度变化情况,推算走行阻力、目的连挂速度尾追时相对连挂速度计算机利用上述测算数据,作出统计报告,经过回归运算,自动校正计算出口速度和控制补偿的数学模型中的各项参数,以便及时掌握设备使用情况,提高系统控制精度8)股道满线和接近满线时,降低间隔制动位出口速度设定值,或由间隔制动位实行目的调速9)对特殊车组采取特殊的控制措施,诸如降低注意连挂车的目的连挂速度;检测薄轮车、大轮车、油轮车,并采取必要的防护措施;对油罐车因液体晃动引起的车速摆动采取特殊的平滑控制措施返回10)检测基础设备工况和故障,包括车轮传感器、光挡、轨道电路、测速雷达、测长、减速器及其控制电路、动力装置等,发现故障时发出__检测作业过程,记录人工干预和各种异常情况
2.4人机通信及其它此项便于人工干预,了解整个溜放控制过程,及时发现并处理出现的问题返回1)在机房和作业楼终端上有4种显示格式,它们是解体作业计划/待解列车清单显示;解体作业计划详细显示;编组场股道状态显示;股道活用设定和编组线空闲长度显示2)显示并打印作业实迹记录,包括车组数据表,雷达数据表,作业记录,故障记录3)机房维修人员和驼峰作业员用彩色图形显示器,可以显示整个驼峰解体作业和设备工作状况,包括道岔要求位置(箭头)和实际位置(实线)、减速器制动(实框)和缓解(虚框)状态、道岔和减速器区段占用(红色)和空闲(白色)、雷达测速(橙色)和自检(白色)状态、光挡阻断(红色)和未阻断(白色)、区间闭塞(蓝色)、股道满线(紫色)、整场进路(绿色)、重量等级、计算速度、实际速度、控制误差、股道空闲长度、股道存车数等用数字显示在减速器或编组线图形附近、设备故障用相应的图形符号闪光来表示显示的图形分全场摘要和线束详细显示两种
2.5与信息处理系统联网自动化驼峰溜放控制计算机接收来自编组站信息处理系统的列车解体作用计划,并反馈作用实迹,包括解体开始和结束时间、完成的作业与原计划不同部分的有关信息、每股道实际存车数、累计重量、空闲长度、区间闭塞和股道封锁情况返回
2.6诊断、故障判别与双机转换
(1)计算机系统诊断包括在线诊断、离线诊断和远程诊断
(2)计算机故障判别其有效性通常利用定时时间监视器(看家狗)来监视,看家狗也可以是一只计数器,也可以是一只再触发单稳态触发器程序正常运转时,每次测量控制扫描过程中,向看家狗发出自检脉冲,使计数器清零或再次触发单稳,令其重新开始计时,程序故障时,计算机不再向看家狗发出自检脉冲,规定的时间一到,硬件逻辑立即发出故障__,并指示计算机系统失效
(3)双机热备系统
(4)冷热两种启动方式
2.7作业统计计算机软件系统支持各种统计并打印统计报告诸如班、日、旬(或周)、月份股道的作业量统计,输出统计报告;出口速度控制误差统计,输出误差控制直方图、平均值和方差;连挂速度统计,输出连挂速度分布直方图,安全连挂率、超速连挂和天窗的概率;实测溜放阻力、打靶目标距离、车组辆数、车组重量等级等的统计报告
2.8其它功能诸如到达场、出发场的进路控制;摘钩员显示屏显示待摘车组的辆数;自动通风控制和调节等等返回
八、减速器-减速顶点连式调速方案的调速系统
1.系统构成和系统设计为我国独创的目的调速优选方案之一,以被广泛采用系统构成1)编组线始端减速器;2)打靶区;3)销钉群;4)减速顶连挂区;5)尾部停车区车组经编组线始端减速器制动,如果停留在打靶区内,则减速器按目的连挂的要求进行打靶控制,如果停留车在减速顶连挂区时,则减速器可按5km/h的目标速度进入小顶群的要求进行打靶控制,小顶群对车速进行微调,消除打靶误差,使车组进入减速顶连挂区时,速度等于安全连挂速度车组在减速顶连挂区依靠线路坡度加速,减速顶减速,对车组进行连续调节,始终保持安全连挂速度,直至与停留车连挂返回a.组线始端减速器设在离最后分歧道岔曲线切点1车距离处,或离最后分歧道岔警冲标4~6车距离的直线段处b.打靶区是高速的驼峰咽喉区和低速的减速顶连挂区之间的缓冲地段,它起到尽快腾空前半场的排空作用,也便于对大车组进行放头拦尾控制打靶区坡度最佳为1‰~
1.1‰,对高寒地区为
1.2‰,长度一般为120~200mc.小顶群__在减速顶连挂区始端,其作用在于
(1)对进入减速顶连挂区的车组速度进行微调,消除打靶控制的误差,使其达到安全连挂速度5km/h;
(2)适当提高编组线始端减速器的出口速度,减少后续车组尾追和打靶区途停堵门的概率,以利于高速、密集溜放作业d.减速顶连挂区依靠线路坡度,克服车组走行阻力,使其继续向前溜行,指导与停留车连挂;依靠减速顶吸收易行车的多余性能,使车组保持在减速顶临界速度4km/h附近,防止超速连挂长度约为450~650m返回e.调车线尾部平坡和反坡我国编组站调车场尾部一般都担当车列的二次解体、倒站顺、倒隔离、车列编组及牵出作业,对编发线,还要__发车为保证驼峰头部和尾部同时作业的安全,减少相互干扰,一般都在调车场尾部一端,横向划分调车区调车线设尾部平坡和反坡区段,其作用为
(1)防止驼峰溜放的车组溜出调车区分界线,甚至侵入尾部道岔区警冲标外方;
(2)有利于平面调车区的溜放作业一般取平坡100m,反坡
2.5‰,100m较为合适返回雷达微波系统频率计统多普勒__放大器统电源统电源统。