鐘衛(wèi)紅

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，北京 100073）

1 間隔控制的重要性

自動(dòng)化駝峰必須具備的兩個(gè)基本功能是溜放進(jìn)路自動(dòng)控制和溜放速度自動(dòng)控制。溜放進(jìn)路控制通過(guò)自動(dòng)選排分路道岔，控制自由溜放的車組從峰頂?shù)竭_(dá)要求的調(diào)車線股道；溜放速度控制通過(guò)間隔制動(dòng)實(shí)現(xiàn)溜放車組在駝峰溜放部分保持合理的間隔，旨在目的制動(dòng)實(shí)現(xiàn)溜放車組在調(diào)車線股道與前方車組安全連掛。

溜放車組間隔通常是指從峰頂至調(diào)車線始端減速器制動(dòng)位（通常稱三部位）的線路范圍內(nèi)兩溜放車組間具有一定距離，溜放車組間隔控制是溜放速度控制的主要功能模塊。

溜放車組間隔大小直接影響駝峰的解體能力和作業(yè)安全，一方面車組間隔越小，在溜放部分可同時(shí)走行的鉤車數(shù)量就越多，駝峰的解體能力就越高；另一方面由于鉤車走行性能存在差別，如果車組間隔太小，鉤車之間發(fā)生追鉤、側(cè)面沖撞的可能性加大，駝峰的作業(yè)安全將下降。因此在保證駝峰作業(yè)安全的條件下，盡可能縮小鉤車間隔，使溜放車組保持合理的間隔，是自動(dòng)化駝峰間隔控制的關(guān)鍵。

2 間隔控制的基本原理

大能力駝峰，設(shè)峰下減速器制動(dòng)位（通常稱一部位）、線束減速器制動(dòng)位（通常稱二部位）和調(diào)車線始端減速器制動(dòng)位，其中一部位和二部位又稱為間隔制動(dòng)位；中能力駝峰可設(shè)峰下減速器制動(dòng)位，也可不設(shè)。本文研究對(duì)象是設(shè)有間隔制動(dòng)位的大、中能力駝峰，溜放車組間隔控制實(shí)際上是通過(guò)調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)一、二部位減速器鉤車的出口速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，間隔控制可以歸結(jié)到如何確定鉤車在一、二部位的出口速度，即一、二部位定速。

確定一、二部位定速應(yīng)考慮兩個(gè)方面因素：一是要滿足溜放車組的合理間隔，其中一部位主要考慮從峰頂至二部位入口范圍內(nèi)的溜放間隔，二部位主要考慮從一部位出口到三部位入口范圍內(nèi)的溜放間隔；二是要保證車組進(jìn)入下一制動(dòng)位時(shí)的速度符合設(shè)計(jì)要求，其中一部位的定速要考慮二部位的制動(dòng)能高，二部位的定速要考慮三部位的制動(dòng)能高。

由于一、二部位間隔控制的原理和方法相似，因此，本文以TW-2型駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)為例，著重討論二部位間隔控制的基本原理，其步驟如下。

第一步，根據(jù)線路縱斷面、三部位的制動(dòng)能高、鉤車重量等級(jí)等因素確定本鉤車（進(jìn)入二部位的鉤車）的基本定速。

第二步，檢算本鉤車與前鉤車（已離開(kāi)二部位去往三部位的鉤車）的間隔，稱為“朝前看”間隔調(diào)整。如果存在間隔問(wèn)題，直接計(jì)算降低后二部位定速，跳過(guò)第三步，完成。

第三步，檢算本鉤車與后鉤車（離開(kāi)一部位未進(jìn)入二部位的鉤車）的間隔，稱為“朝后看”間隔調(diào)整，確定基本定速基礎(chǔ)上的加速量，計(jì)算二部位定速，完成。

3 基本定速的計(jì)算

根據(jù)鉤車重量等級(jí)、鉤車的目標(biāo)股道、三部位入口速度要求，以及二部位出口至三部位入口間高差、距離、曲線轉(zhuǎn)角、進(jìn)路上道岔數(shù)量等條件，計(jì)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離；

n：二部位到三部位間的道岔級(jí)數(shù)；

∑α：曲線轉(zhuǎn)角和（含道岔轉(zhuǎn)角）；

g′：車輛重力加速度；

ω0：車輛基本阻力。

車輛基本阻力和車輛重力加速度如表1、表2所示。

表1 典型的車輛基本阻力表（不同站場(chǎng)會(huì)有所變化）

表2 重力加速度表

4 “朝前看”間隔調(diào)整

當(dāng)本鉤車進(jìn)入二部位時(shí)，根據(jù)前鉤車的方向、距二部位出口的距離及二部位出口速度等，檢算并確定本鉤車的二部位定速。

4.1 計(jì)算共同徑路

共同徑路（Ls）：從二部位出口到本鉤車與前鉤車分歧道岔后警沖點(diǎn)的距離。當(dāng)本鉤車與前鉤車為同一股道時(shí)，其共同徑路最長(zhǎng)，一直到三部位減速器。TW-2系統(tǒng)將駝峰溜放部分的道岔區(qū)段、警沖標(biāo)區(qū)段、減速器區(qū)段及無(wú)軌道電路區(qū)段的實(shí)際長(zhǎng)度測(cè)量值存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，Ls（測(cè)量值）就是將共同路徑上的區(qū)段測(cè)量值累加起來(lái)。

不追鉤原則：在共同徑路內(nèi)，前后鉤車應(yīng)保持的最小間隔Lzg（經(jīng)驗(yàn)值）。

4.2 計(jì)算前鉤車的剩余走行時(shí)間（T1）

前鉤車出清距離：Lq=Tq×Vq×Cn，其中，Tq為前鉤車出清二部位的時(shí)間，Vq為前鉤車出清二部位的出口速度，Cn（經(jīng)驗(yàn)值）為不同重量等級(jí)的減速系數(shù)。

前鉤車剩余走行時(shí)間：當(dāng)Lq小于LS時(shí)，前鉤車離開(kāi)共同徑路的剩余走行時(shí)間：

T1=（LS－Lq）/（Vq×Cn）

4.3 計(jì)算后鉤車的走行距離

防追鉤距離：本鉤車按不追鉤原則允許走行距離為L(zhǎng)Z=LS-Lzg。

4.4 計(jì)算本鉤車的走行時(shí)間（T2）

本鉤車從進(jìn)入二部位減速器走行到LZ終點(diǎn)可能要經(jīng)過(guò)3個(gè)過(guò)程。

（1）放頭過(guò)程：其走行距離和時(shí)間表示為L(zhǎng)a和Ta。

（2）攔尾過(guò)程：其走行距離和時(shí)間表示為L(zhǎng)b和Tb。

（3）離開(kāi)后走行過(guò)程：其走行距離和時(shí)間表示為 Lc和 Tc。

若按鉤車快速通過(guò)減速器的理想情況考慮，則有：La=m×Lcar/4

其中：m為開(kāi)始控制軸數(shù)；Lcar為鉤車平均長(zhǎng)度（經(jīng)驗(yàn)值）。

Ta=La/Vr

其中：Vr為本鉤車入口速度。

Lb=Ln-La+Lj

其中：Ln為鉤車長(zhǎng)度，Ln=N×Lcar，N為本鉤車輛數(shù)；Lj為減速器長(zhǎng)度（測(cè)量值）。

Tb=Lb×2/(Vr+Vd)

其中：Vd為本鉤車定速。

Lc=LZ-N×Lcar

Tc=Lc/Vd

T2=Ta+Tb+Tc

4.5 計(jì)算本鉤車的二部位定速

（1）檢查前鉤車剩余走行時(shí)間T1與本鉤車的走行時(shí)間T2，如果T1≤T2，則沒(méi)有追鉤或側(cè)沖的間隔問(wèn)題，進(jìn)入“朝后看”間隔調(diào)整。

（2）若有追勾或有側(cè)沖的間隔問(wèn)題時(shí)，適當(dāng)降低二部位定速Vd。

在不考慮放頭（Ta=0）的情況下，用Tb+Tc=T1作檢算條件，即則有：

（3）將Vd與二部位設(shè)定的最低定速Vmin（經(jīng)驗(yàn)值）比較，Vd≥Vmin時(shí)，二部位定速取Vd，否則取Vmin。

5 “朝后看”間隔調(diào)整

只有二部位“朝前看”沒(méi)有間隔問(wèn)題時(shí)，才考慮“朝后看”，“朝后看”間隔調(diào)整的結(jié)果是必要時(shí)在基本定速的基礎(chǔ)上提高定速。考慮到三部位制動(dòng)能高，“朝后看”的加速量（dV）限制在dVmax=2 km/h。當(dāng)本鉤車進(jìn)入二部位時(shí)，計(jì)算本鉤車與后鉤車之間的距離，根據(jù)該距離確定dV值，其方法與步驟如下。

（1）計(jì)算減速器入口距后鉤車“當(dāng)前占用區(qū)段”入端的距離

由本鉤車向峰頂搜索到后鉤車，確認(rèn)后鉤車的“當(dāng)前占用區(qū)段”和該區(qū)段的“當(dāng)前占用時(shí)間”，根據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)的各區(qū)段長(zhǎng)度測(cè)量值，計(jì)算二部位減速器入口距后鉤車“當(dāng)前占用區(qū)段”入端的距離Ln。

（2）計(jì)算后鉤車進(jìn)入“當(dāng)前占用區(qū)段”的距離

根據(jù)“當(dāng)前占用時(shí)間”，計(jì)算后鉤車進(jìn)入“當(dāng)前占用區(qū)段”的時(shí)間t2。

設(shè)：該區(qū)段最大通過(guò)速度為Vm（經(jīng)驗(yàn)值）；

則：后鉤車進(jìn)入距離Lr=Vm×t2。

（3）計(jì)算兩鉤車之間的間隔

計(jì)算后鉤車前端至減速器入口的距離L2：

L2=Lm-Lr

計(jì)算本鉤車末端至減速器入口的距離L1：

L1=N×Lcar

其中：

N：本鉤車輛數(shù)；

Lcar：鉤車平均長(zhǎng)度（經(jīng)驗(yàn)值）。計(jì)算兩鉤車之間的間隔L：

L=L2-L1

（4）確定本鉤車速度提高量

通過(guò)本鉤車和后鉤車之間的間隔L，精確計(jì)算本鉤車的二部位定速比較困難，因?yàn)樵诙课磺埃^車的速度變化較大，還有一部位的作用，因此采用以下簡(jiǎn)化計(jì)算：

6 應(yīng)用情況

本文研究的TW-2系統(tǒng)溜放車組間隔控制原理和方法，最早于1999年底在南京東駝峰場(chǎng)投入使用。作為路網(wǎng)型編組站，當(dāng)時(shí)南京東駝峰的日均解體量都在120列以上，采用全新間隔控制的TW-2系統(tǒng)，無(wú)論在解體能力還是作業(yè)安全方面都很好地滿足了現(xiàn)場(chǎng)的要求。在其后TW-2系統(tǒng)的推廣過(guò)程中，間隔控制技術(shù)不斷總結(jié)、提高和完善，現(xiàn)已應(yīng)用在全路幾十個(gè)大、中能力駝峰場(chǎng)，包括鄭州北下行駝峰、徐州上下行駝峰、武漢北上下行駝峰等，多年現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明：TW-2系統(tǒng)采用的溜放車組間隔控制技術(shù)成熟，能夠滿足國(guó)內(nèi)最大能力駝峰的解體能力要求，提高了駝峰作業(yè)的安全性。