铁路货运悬挂式自动摘钩装置设计与运动仿真

1 引言

    随着我国铁路运输业务的快捷化、重载化的提高，货物流通量的增加，使编组站所承载的运输压力与日俱增，从而造成我国铁路货物运输发送量与周转量形成了强烈的反差，如图1所示。由于编组站是促进货物流通、协调货物发送量和周转量的关键，所以编组站的工作效率直接影响整个货运周转环节的运作。如果编组站能提高工作效率，便能缩短货运时间，解决货运缓慢、流通积滞的难题。所以提高编组站的编组能力和效率将是我国编组站自动化发展的当务之急。据统计，货物列车一次全周转时间中，在车站作业和停留的时间约占70%。货车从装车到卸车，平均要进行(5～6)次调车作业，其中在编组站作业停留的时间占30%以上，而且驼峰作业中，提钩工作最费时，安全要求最高。有效地缩短提钩时间、提高正确摘钩率、降低提钩工作强度、加速编组站驼峰摘钩自动化建设，对提高编组站驼峰作业效率和缩短车辆周转时间有重要意义。为了缩短摘钩时间、提高摘钩正确率和降低劳动强度，设计了悬挂式自动摘钩装置，并对其进行了理论分析和运动仿真。

图1 我国铁路货运周转量与发送量对比图

2 传统人工摘钩过程

    目前货运编组摘钩工作是由人工完成的，摘钩人员手持调车作业计划单，沿着推峰路线，随着推峰列车，边走边记车辆通过数，按照作业单的要求，凭经验估计摘钩的位置（即摘钩点处在压钩坡上的位置），当所摘钩车达到力的平衡时，手握摘钩杆将钩舌销提开，压紧的车钩便在钩车自身重力的驱动下自动开启，完成摘钩工作。

    人工摘钩工况复杂、劳动强度大、安全事故发生率高，特别是在风、霜、雨、雪、雾等恶劣天气下，会损毁摘钩人员手中的调车作业单，致使解体车辆排序紊乱，溜放编码顺序与预订计划不符，造成错钩、漏钩的现象。为了排除错钩、漏钩等错误，需要抽调各个岗位上的工作人员对本次解体涉及的所有股道逐次排查，直至找到错钩车辆，在推峰机车的辅助下，拉回推峰段，重新进行编组作业，这样本次摘钩工作用去了双倍的时间，从而降低了驼峰解体效率。

3 悬挂式自动摘钩装置

    根据我国编组站驼峰解体的作业方式，自动摘钩装置主要可以采用两种结构形式。(1)采用地面行走小车，驱动自动摘钩装置工作。其行走轨道铺设在推峰线一侧，呈双轨布置。其特点是对地形要求比较严格，占用空间较大；(2)为悬臂梁结构，在推峰线上方铺设行走轨道，并悬挂自动摘钩装置，其轨道分布在列车两侧，与车间内天车结构类似。其特点是该装置充分利用了驼峰的空间，缩小了地面占用量，受地形影响小。根据比较，拟采用第二种设计方案，对悬挂式自动摘钩装置进行了设计。该装置分为行走系统和摘钩系统两部分，采用电液混合的工作方式。其结构，如图2所示。