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铁路与轨道交通 |
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介绍一种新型液压可控停车器 |
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作者：北方交通大学 唐晓君 安瑞生 |
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摘 要：简单介绍了YT系列液压可控停车器的研制经过、构造和工作原理、主要技术指标、受力分析及强度校核等内容以及试验结果。
关键词：驼峰调车；减速单元；液压控制；停车器
1 简介
驼峰调车是当代铁路调车的主要方式。驼峰调车作业中的核心问题是车组溜放速度控制问题。最早的办法是手闸制动或铁鞋制动，后期绝大多数采用铁鞋制动。铁鞋制动较手闸制动优越，但仍存在很多问题，如高速流放不安全、钢轨磨耗和车轮踏面的擦伤等。随着驼峰编组作业量的日益增加，这些问题越来越突出。
目前，世界各国都采用驼峰在编组线内设置减速器以提高解体能力与安全性。如原西德的TG型橡轨减速器的英国的DOWTY公司的油气减速单元(减速顶)等，我国也先后研制并投入使用了20多种车辆减速器的如T . JY系列双轨条液压浮轨重力式减速器、T . JK系列气动浮轨重力式减速器等。但是，在编组线内安装减速器的需要量大大增加，因此要求结构简单、造价低、维修少、动力消耗少、控制性能好的减速器。在确保安全的基础上以较少的投资获得驼峰车列编解效率和铁路整体运输能力的进一步提高成为各编组站研制减速器的一个方向。
YT系列液压可控停车器正是在这种条件下研制出来的。早在20世纪80年代初，郑州北站职工张金玉根据国内外编组场防溜、调速设备的技术原理，提出编尾停车器的总体设计方案，采用液压传动，使制动与缓解转换简单、迅速，便于控制和调整，而且投资少，易实施。同时受缓行器、减速顶工作原理的启发，将停车器的结构微型化，并采用封闭油路将被制动车组的动能直接转换成减速阻力的办法，初步制定出液压自控停车器的设计方案。该方案经过不断完善，其样机于1994年在郑州北站上编35道上做了初步试验。1996年12月又由郑州铁路汇丰实业有限公司、郑州北站、铁道部上海浦东铁路(集团)有限公司联合开发成功了YT-1型液压可控停车器。1997年9月郑州铁路局科委对YT-1型样机进行技术审定，肯定了优点，并提出一些改进意见。研制组据此又于1997年10月设计出改进产品Y-2型液压可控停车器，并于1998年10月通过铁道部技术鉴定。
2 构造及工作原理
2.1 构造
整套停车器由3台组成，其中2台用于制动停车，1台用于防护保险，简称“2＋1”配置。
图1 停车器“2＋1”配置模型示意图
单台停车器由机械、液压、电控3部分组成(图2为该停车器的结构示意图)。机械部分由2根制动轨与5个支撑组构成梯形框架，靠支撑头下端的骑马架和鳄鱼嘴卡装趴伏于两基本轨中间，是制动车轮的执行机构。液压系统由集成控制阀块与蓄能液压站通过主油管并联各支撑组上的液压缸而成。电控部分由控制盘电磁换向阀、电源控制手柄和指示灯构成。
1.基本轨 2.制动轨 3.主油管 4.制动液压缸
5.液压缸支撑 6.控制箱 7.蓄能油箱 8.熔断丝
9.指示灯 10.电控线路 11.二位三通阀电磁线圈
图2 可控停车器的结构示意图
2.2 停车器制动和缓解的工作原理(见图3)
1.充液截止阀 2.蓄能油箱 3.电磁换向阀 4.溢流阀
5.液压缸 6.高压表 7.低压表 8.制动轨 9.单向阀
图3 液压可控停车器液压系统原理图
YT系列液压可控停车器是根据国内编组场防溜、调速设备的技术原理，受缓行器、减速顶工作原理的启发，在节能自控停车器的基础上设计完成的。
(1) 制动原理：当开启截止阀1充液时，蓄能油箱2的压力油通过单向阀9、换向阀3的通道A进入主油管充满各液压缸5，从而推动其活塞使制动轨至制动工位，这时停车器处于制动工况。当车辆通过停车器时，由于轮对内距小于两制动轨摩擦面间距，故车轮内侧挤压制动轨并强制其移位。由于单向阀9的作用，液压系统形成一封闭油路，其反作用力通过制动轨作用于轮对内侧，产生摩擦力，从而实现对车组的制动。
(2) 缓解原理：打开二位三通电磁换向阀的电源开关使其通电，电磁铁吸动阀芯换位，关闭进油通道A并接通回油通道B，停车器立即缓解，处于自由状态，此时，在通过车辆的第一个台车轮对作用下，连通液压缸的部分油通过电磁阀的通道B、单向阀b，回到蓄能油箱2，停车。
3 主要技术指标
4 液压系统的保压防泄漏
液压系统的保压防泄漏问题是影响停车器使用性能的一个重要方面。YT系列液压可控停车器采取了以下几个方面的措施：
(1) 设计方面
采用静压负载制动的设计方案，液压缸活塞的工作行程短(仅14 mm)，液压系统中无泵参与，减少了因油液的剪切干扰导致油液变质、泄漏的可能性。
蓄能油箱耐压3.6 MPa，实际工作压力仅0.7 MPa左右，与连通液压缸的封闭油路形成一低压系统，在对车辆制动时，接近液压缸部分的系统才达到中高压状态(15 MPa左右)。蓄能油箱顶部密封，油箱内上部为气、下部为油，气的外逸通路在底部，油不漏完，气不外泄，故利于系统的保压。
采用集成控制阀块，加上对液压缸进行内外双道密封，进一步减少了油液泄漏的可能性。
(2)制造方面
保压防泄漏的关键在于管接头和密封件的质量。YT系列液压可控停车器选用了国产优质液压零部件和密封件。同时，对各液压件的质量等级采取实有功能高于所需功能半个档次的做法以增加防泄保压的可靠性。在中、高压工作条件下，为防止有些阀类可能引起的内泄，对所用阀类(如单向阀、换向阀)的型号、材质、制造工艺等作了严格规定和要求，而且其内泄临界压力较高，故内泄的可能性极小。
5 车轮挤出计算分析
评价减速器性能，除了要求减速器有足够的制动能力，以满足系统调速的要求，还要求车组受力合理，即对被制动车辆的车轮和车轴应无有害的作用力。
停车器制动时，制动轨摩擦面实际上不一定能与车轮内侧面均匀接触，平均地施加正压力于整个接触面。如果接触点在车轮前部，则制动力将使车轮绕挤出点顺时针转动，使车轮踏面脱离基本轨轨面而被挤出。因此，停车器设计时应保证制动力产生的挤出力矩小于轮重产生的附着力矩。
经过计算，为保证轻车车组车轮不被挤出，第一台停车器的压强应低于6.0 MPa。但是从使用结果来看，第一台停车器的压强即使在8 MPa左右，轻车也不会被挤出，其原因是：停车器的2根制动轨类似护轮轨，车轮一旦被挤出，其对制动轨的挤压力以及制动轨的反作用力会立即下降，制动力一减小，被挤出的车轮又会自动复轨，只出现沿主轨的瞬间跳动。因无横向力作用，故不会产生脱轨现象。
6 运营情况及效果
(1) YT系列液压可控停车器自1997年2月，以“2＋1”配置模式安装于郑州北站上编27道(改进产品又扩展到5～18道)后，经试用和各种典型试验，证明其主要技术指标均达到了设计要求，使用效果良好。
(2) 整个编组站安装使用YT型液压可控停车器，将与驼峰溜放系统自动化相辅相成，可提高驼峰车列编解效率约3～5%，可减少调车作业的编尾空道防护人员25%，而且能较大程度地改善空道防护人员的劳动条件，减轻劳动强度，基本杜绝调车作业人员人身伤亡事故的发生。
(3) 该停车器用途较为广泛，除作为编组场尾部停车装置外，还可作为中间站、货场专用线、装卸线、尽头线的停车防溜装置，其调速型还可用于驼峰头部脱鞋道岔、小能力驼峰等处，取代铁鞋等减速装置。
(4) 由于该停车器采用“2＋1”配置模式，故能解决同类产品尚未解决的对(拳)头钩车的防溜问题。(解决此问题的同类产品，其设备成本将较本停车器增加50%左右。)
(5) 该停车器结构简单合理，制造使用成本较低，与同类产品相比，在发挥同等功能的情况下，可降低成本20%左右。
(6) 该停车器与同类产品相比安装更简便易行，施工时只需调整停车器下面基本轨的轨枕间距和进行通常的管线过道作业即可。
7 结束语
经正常使用和各项测试，证明YT系列液压可控停车器能耗少、制动力大、整体设计新颖、结构简单、便于安装和维修、响应时间短、作业效率高、安全系数大、无故障使用期长等优点，为目前国内编组站比较适用的停车器。
(end)
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(6/4/2004) |
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