铁路编组站尾部摆动式停车顶和监控系统的研究

摘要

目前铁路编组站的解体作业当中，头部和中部的自动化程度较高，而尾部相对比较落后，广泛使用的自动化设备有停车器、普通停车顶和高速锁闭停车顶。由于设备和监控技术的制约，到目前为止，尾部作业还处在半自动化状态，研究一种可以控制的停车顶和尾部监控系统对杜绝安全隐患，实现真正的自动化具有重要意义。
　　摆动式停车顶是一种可以根据现场需要进行控制的停车顶，它的结构属于国内首创。它具有停车器通过控制进行制动和缓解（对车轮无阻力）的优点，弥补了停车器对薄轮、大组、油轮车辆制动能力不足的缺陷；具有停车顶单台制动、集群控制的优点，克服了停车顶对牵出车辆存在阻力的缺点。监控系统是发挥摆动式停车顶优点的重要组成部分，采用上、下两层控制结构。它的下位机面向摆动式停车顶和现场总线智能节点，通过对现场工况的判断，直接对摆动式停车顶进行控制。当车辆需要停车或止轮防溜时，停车顶被控制在工作位置，实现制动功能；当车辆需要无阻力通过时，停车顶被控制在非工作位置，让出车轮的走行空间。下位机通过与上位机的通讯，将现场情况反映到上位机的显示屏上，供调度室内用户及时了解现场情况。上位机直接面向用户，由它来实现各种数据的汇总、分析和报警记录的追踪。
　　本文对摆动式停车顶的结构、控制机构、安装方式和布置方法进行了理论研究。在建立数学模型的基础上对制动功做了理论推导，并根据结构设计参数得到沿钢轨平行面内不同安装角的理论制动功和示功图。将摆动式停车顶按照不同角度安装在试验线上，经过车辆的溜放试验，得到实测制动功和示功图。通过理论值和实测值的比较，验证了数学模型的正确性。为了推广该技术，本文还对停车顶内部的衬套进行了不同材质的磨耗试验。
　　为了建立完整的监控系统，进行了硬件电路设计，包括现场总线智能节点的IO口扩展，Lon总线和下位机直接进行通信的RS232-Lon接口电路和监控系统的硬件组成设计。还进行了监控软件开发。

目录

铁路编组站尾部摆动式停车顶和监控系统的研究

THE RESEARCH OF SWING ARRESTOR AND SUPERVISORY CONTROL SYSTEM AT THE TAIL OF MARSHALLING YARD

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外现状

1.2.1 国外停车止轮技术现状

1.2.2 国内停车止轮技术现状

1.2.3 国内外编组站监控技术现状

1.3 课题主要研究内容和工作

第2章 摆动式停车顶结构及其布置方法

2.1 摆动式停车顶的工作原理

2.2 摆动式停车顶安装方式的研究

2.3 摆动式停车顶极限运动位置

2.4 摆动式停车顶控制机构的研究

2.5 摆动式停车顶布置方法的研究

2.6 本章小结

第3章 摆动式停车顶制动功分析

3.1 制动功的理论分析

3.1.1 建立数学模型

3.1.2 受力分析

3.1.3 油缸的最大行程

3.1.4 压力阀开启瞬间油缸的行程

3.1.5 油缸上腔压力

3.1.6 摩擦力所做的功

3.1.7 减速功

3.1.8 回程功

3.2 平行钢轨平面内停车顶的安装角θ的分析

3.2.1 θ角对最大行程smax的影响

3.2.2 θ角对摩擦功WM的影响

3.2.3 θ角对减速功WJ的影响

3.2.4 θ角对回程功WH的影响

3.2.5 θ角对制动功WZ的影响

3.3 车辆溜放速度对回程功WH的影响

3.4 本章小结

第4章 监控系统的设计与实现

4.1 监控系统结构与组成

4.2 现场总线结构

4.2.1 集散型控制系统DCS和现场总线控制系统FCS的比较

4.2.2 现场总线种类

4.2.3 智能节点的设计

4.2.4 LON总线与RS232接口的设计

4.3 下位数据采集控制机的功能

4.3.1 测速踏板的数据处理

4.3.2 溜放车辆的数据处理

4.3.3 报警处理

4.4 上位监测机的功能

4.4.1 监测机应用程序界面

4.4.2 应用程序实现的功能

4.4.3 数据的处理

4.5 本章小结

第5章 摆动式停车顶的试验研究

5.1 制动功的研究

5.1.1 试验条件

5.1.2 理论制动功与实测制动功随θ角变化趋势的比较

5.1.3 理论示功图与实测示功图的比较

5.2 不同材质衬套的磨耗试验

5.2.1 试验条件

5.2.2 试验数据

5.2.3 衬套的比选

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

个人简历