淺談萬噸重載單元列車途中的制動調(diào)速

羅利錦

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300240)

淺談萬噸重載單元列車途中的制動調(diào)速

羅利錦

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300240)

以我國鐵路西煤東運戰(zhàn)略為起點,文章闡述了開行萬噸重載單元列車途中環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題,對監(jiān)控模式、線路條件、車輛特點、操作標(biāo)準(zhǔn)等限制因素進(jìn)行了探究,提出了“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的操縱應(yīng)對策略。

萬噸重載;單元列車;途中;制動調(diào)速

一、萬噸重載單元列車途中的關(guān)鍵問題

隨著我國鐵路提速戰(zhàn)略的實施和跨越式發(fā)展,鐵路牽引動力、車輛及列車制動技術(shù)裝備得到了很大發(fā)展。新技術(shù)、新材料、新工藝、新方法應(yīng)用更加迅速、廣泛。

目前,開行萬噸重載單元列車,采用SS4型機(jī)車,雙機(jī)重聯(lián),牽引 C80型敞車102輛,列車計長112.2,車輛空氣自動系統(tǒng)應(yīng)用120型制動機(jī)。從牽引、制動、車鉤緩沖裝置等技術(shù)裝備的運用情況進(jìn)行分析,盡管有不少待解決的問題,但基本上還是適應(yīng)的,其關(guān)鍵問題就是制動安全操縱問題。

列車運行主要分為起動、加速、途中運行、站內(nèi)停車幾個主要環(huán)節(jié),環(huán)環(huán)相扣,直接關(guān)系著鐵路的通過能力、運輸能力,影響著鐵路的經(jīng)濟(jì)效益。單就途中運行環(huán)節(jié)而言,由于牽引區(qū)段內(nèi)工務(wù)、電務(wù)、供電等部門的計劃施工,信號、道岔等線路條件的等級限速,遇此所實施的制動調(diào)速直接影響著列車的運行。雖然,120型空氣制動性能已達(dá)到國際較先進(jìn)水平,緊急制動波速已達(dá)250m/s,但從機(jī)車將制動減壓信號傳到最后一輛車至少需要12.5 s以上,往往由于制動操縱不當(dāng)導(dǎo)致前后部制動力不一致,產(chǎn)生劇烈的縱向沖動,造成列車斷鉤、脫軌事故。因此,制動調(diào)速就成為途中環(huán)節(jié)所要解決的首要問題,即萬噸重載單元列車運行途中的關(guān)鍵問題。

二、列車制動調(diào)速的限制因素

1.監(jiān)控模式設(shè)計思路

列車運行監(jiān)控裝置是列車安全運行的重要安全保障裝置。監(jiān)控裝置具有速度監(jiān)控功能,能有效防止列車運行中的“二冒一超”事故的發(fā)生,還具有實時記錄和運行數(shù)據(jù)分析處理功能。采用分級控制的監(jiān)控裝置和采用統(tǒng)一的速度監(jiān)控方式,均采用制動模式曲線。監(jiān)控模式曲線是應(yīng)用牽引計算的有關(guān)知識設(shè)計出的,其作用是保證列車在顯示停車信號的信號機(jī)前方的指定地點停車,以及在通過限速信號或限速地點時降到規(guī)定速度。

限速信號或限速地點前的制動模式曲線,是列車運行限度(制動初速與列車頭部距限速信號或限速地點間距離的關(guān)系線,這個距離就是列車制動減速到限速點的制動距離,不設(shè)安全保護(hù)距離。其模式曲線如圖所示

其計算參數(shù)如式

Sr=0.278 v0tk+4.17(v20-v2x)/(1000

2.牽引區(qū)段線路條件

萬噸重載列車運輸線路區(qū)段內(nèi)地形、地勢復(fù)雜,線路隧道多、橋梁多、彎道多,且線路起伏不定。線路縱斷面平均坡度較大,最大坡度達(dá)12‰,并在區(qū)段內(nèi)存有連續(xù)長大下坡道。

3.120型空氣制動機(jī)的特點

120型車輛空氣制動機(jī)的控制特點為“充風(fēng)緩解,排風(fēng)制動”,即根據(jù)制動管與副風(fēng)缸的壓差變化,來操縱制動裝置的制動和緩解。

該制動機(jī)由120型空氣制動控制閥、制動管、副風(fēng)缸等零部件組成。采用直接作用方式的二壓力機(jī)構(gòu)閥,具有良好的作用連續(xù)性;設(shè)有加速緩解閥,與加速緩解風(fēng)缸相配合,使緩解波速大大提高;在制動保壓時,機(jī)車對制動管漏泄有自動補(bǔ)風(fēng)(壓力保持)功能,從而使列車在長大下坡道上基本上保持勻速運行。

4.列車制動操作標(biāo)準(zhǔn)

在鐵路設(shè)計和運營管理中,列車制動問題非常重要,因為它不但關(guān)系到行車安全,而且關(guān)系到運輸能力。

司機(jī)施行常用制動時,應(yīng)考慮列車速度、線路情況、牽引輛數(shù)和噸數(shù)、車輛種類以及閘瓦壓力等條件,準(zhǔn)確掌握制動時機(jī)和減壓量,保持列車均勻減速。

在長大下坡道運行時,應(yīng)遵循“動力制動為主,空氣制動為輔”的操縱原則。當(dāng)動力制動不能滿足控制列車速度的要求時,再采用空氣制動調(diào)整列車運行速度。

施行空氣制動時,初次減壓量,不得少于50kPa。速度在15km/h以下時,不應(yīng)緩解列車制動。長大下坡道區(qū)段因受制動周期等因素限制,最低緩解速度不應(yīng)低于10km/h。重載貨物列車速度在30km/h以下不應(yīng)緩解列車制動。

施行周期性空氣制動時,其緩解速度要滿足充風(fēng)時間要求,確保下一次制動時有足夠的制動力。

三、萬噸重載單元列車制動調(diào)速的安全操作

近年來,隨著列車運行速度和牽引質(zhì)量的不斷提高,為保證列車的安全運行和準(zhǔn)確、及時地停車,對列車制動問題也提出了更高的要求。

萬噸列車編組輛數(shù)多,載重大,列車覆蓋面較長,整個列車處于多個變坡點上。司機(jī)在非萬噸條件下的操縱方法、作業(yè)習(xí)慣必須轉(zhuǎn)變。通過分析研究萬噸重載單元列車制動調(diào)速問題,其動力制動、空氣制動的安全操縱標(biāo)準(zhǔn),就是減小縱向沖動。所以,操縱萬噸列車必須樹立安全至上的理念,采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的操縱模式,優(yōu)化操作過程,保障列車行車安全。

1.定方案

鐵路機(jī)務(wù)現(xiàn)行的乘務(wù)方式為長交路、輪乘制、單司機(jī)值乘。該方式方便運用管理人員按照列車牽引計算規(guī)程,根據(jù)機(jī)車、車輛性能,結(jié)合地區(qū)條件,制定萬噸列車的操作方案。便于司機(jī)掌握列車操縱示意圖的前提下,熟悉牽引區(qū)段內(nèi)的站場設(shè)置、線路特點、設(shè)備狀況與監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上,規(guī)范列車的操作模式。

操縱萬噸列車的司機(jī),出勤時必須及時獲得相關(guān)行車信息,掌握行車主動權(quán)。開車前根據(jù)牽引總重、換長、調(diào)度命令對列車的要求,進(jìn)行充分預(yù)想,針對天氣狀況、線路條件確定最佳操縱方案?！岸ǚ桨浮本褪窃诖嘶A(chǔ)之上,針對制動調(diào)速環(huán)節(jié),結(jié)合列車特點,制定關(guān)鍵區(qū)段的具體操作方法。

如:SS4型機(jī)車牽引重載單元列車,總重 10200 t,編組 102輛,車型 C80型。擔(dān)當(dāng)區(qū)段103km550m處,因線路施工限速35km/h。通過分析,施工地點前線路縱斷面為-3‰左右的下坡道,減壓60kPa,65-35km/h走行距離為1189m。具體操作方案:距限速點1600m處,速度65km/h時施行聯(lián)合制動。距限速點300m前,降至規(guī)定速度時解除制動,使列車安全平穩(wěn)通過限速區(qū)段。

2.抓環(huán)節(jié)

SS4型機(jī)車采用恒速控制為主、恒勵磁電流控制為輔的兩級電阻制動控制方式,具有較寬的速度控制區(qū)域。在20-60km/h速度范圍內(nèi),能發(fā)揮出Bd=362.6kN的額定制動力,特別是在低速區(qū)有較大的制動力。

萬噸列車車輛采用120型空氣制動機(jī),其控制特點為“充風(fēng)緩解,排風(fēng)制動”。萬噸列車編組長,車輛制動系統(tǒng)用風(fēng)量明顯增大,列車充風(fēng)時間長,排風(fēng)時間長。受制動管充風(fēng)波速、排風(fēng)波速的限制,致使列車前后車輛制動與緩解形成了不同步性。在起伏線路上運行時,車輛的車鉤處于拉伸與壓縮的不規(guī)則變化之中,使得列車在制動或緩解時易發(fā)生強(qiáng)烈的縱向沖動,造成列車分離或斷鉤事故。

開行萬噸重載單元列車的主要問題是制動機(jī)的安全平穩(wěn)操縱,制動機(jī)的操縱關(guān)鍵問題是減輕列車縱向沖動,施行制動調(diào)速的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是動力、空氣制動的配合。為此,必須抓住制動調(diào)速的關(guān)鍵環(huán)節(jié),使全列車車鉤的拉伸、壓縮量緩和變化,減小車鉤的縱向作用力。

運行中調(diào)速時,必須堅持以動力制動為主,空氣制動為輔的操縱原則。調(diào)速時,將動力制動手柄提至“1”位,給流時應(yīng)早給少給,等初始電流產(chǎn)生后,再逐漸增加制動力,使列車車鉤呈壓縮狀態(tài)后,并使制動力Bd接近Bk之后,方可使用空氣制動。緩解列車制動時,應(yīng)先緩解空氣制動,待全列車緩解完畢后處于穩(wěn)定狀態(tài)時,再逐步解除動力制動。并保證制動勵磁電流的升、降要平穩(wěn)。

3.細(xì)掌握

對列車施行制動時,并不是全列車立即發(fā)生制動作用。因為列車制動機(jī)是靠空氣波的傳遞而發(fā)生作用的,即使機(jī)車本身也要經(jīng)過一個短暫的時間,制動缸才開始有空氣壓力,然后壓力逐漸上升,直至達(dá)到最大值。同理,車輛因前后位置不同,升壓的時間亦不相同,全列車的制動力,達(dá)到最大值亦有一個變化過程。

在一般情況下,也就是減壓最小時,車輛制動過程中所發(fā)生的沖動基本上能被車鉤緩沖裝置中的彈簧阻尼所吸收。當(dāng)初次減壓量過大時,制動初始的速度變化很大,車輛間的壓縮和伸張量超過車輛緩沖裝置的容量時,車輛間就會發(fā)生強(qiáng)大的沖擊力,此沖擊力就是沖動,其沖動大小與速度和減壓量有直接關(guān)系。初次減壓量的掌握既要克服制動裝置移動阻力外,還要考慮環(huán)境影響。綜上分析,初次減壓量不得小于機(jī)車操作規(guī)程規(guī)定的50kPa,盡量早減少減,保證全部車輛制動。為了減少列車縱向沖動,盡量不施行追加減壓,且必須準(zhǔn)確掌握制動初速與減壓量,便于列車安全平穩(wěn)降速的基礎(chǔ)上,準(zhǔn)確掌握制動距離。

萬噸列車制動問題解算的核心是制動距離計算,制動距離是綜合反映制動裝置性能和實際制動效果的重要指標(biāo)。根據(jù)列車運行速度、牽引質(zhì)量、制動技術(shù)水平和信號、閉塞制式等,探討列車的制動問題。根據(jù)列車換算制動率、坡度千分?jǐn)?shù)、制動初速、末速等要素,對列車制動距離進(jìn)行解算,理論與實踐相結(jié)合,針對性地制定出具體的安全平穩(wěn)操作方案。司機(jī)即可根據(jù)制動調(diào)速距離表,去準(zhǔn)確掌握列車制動初速、準(zhǔn)確掌握減壓量、準(zhǔn)確掌握制動時機(jī)。

制動調(diào)速距離表(m)

綜上所述,通過“定方案”規(guī)范了操作標(biāo)準(zhǔn),“抓環(huán)節(jié)”細(xì)化了操作過程,“細(xì)掌握”確保了列車安全。采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的列車操縱模式,可以在不違背監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上,掌控列車的速度,確保萬噸重載單元列車運行途中制動調(diào)速的安全。同時,理論與實際的結(jié)合,也為解決萬噸重載單元列車其他運用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題創(chuàng)造了條件。

四、結(jié)束語

通過展開對萬噸重載單元列車操縱模式的針對性研究,完善操作標(biāo)準(zhǔn);結(jié)合運用經(jīng)驗,優(yōu)化操作方案;理論與實際有機(jī)結(jié)合,建立適行的操縱模式,增強(qiáng)對萬噸重載單元列車的掌控能力。在確保萬噸重載單元列車安全運行的同時,掌握以機(jī)車同步操縱系統(tǒng)為核心的新技術(shù),實現(xiàn)由傳統(tǒng)牽引方式向分布式網(wǎng)絡(luò)化牽引方式的轉(zhuǎn)變,探討2萬噸重載組合列車的操縱方法,以求合理的提高鐵路的通過能力、運輸能力,保障鐵路的行車安全,創(chuàng)造鐵路最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]孫中央.列車牽引計算[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

[3]饒忠.列車牽引計算[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[4]劉志強(qiáng).鐵路機(jī)車車輛[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

A bs tra c t:The paper starts w ith China’s“Western Coal Eastw ards Transported”strategy,discusses the key p roblems that may occur in transit w hen running 10,000-ton heavy-load unit train and ex2 p lores a series of lim iting factors such asmonitor mode,line condition,vehicles’characteristic and oper2 ating standards.It also p roposes a coping strategy w hich is“Establish schemes,Stress links and M aster details”.

Ke y w o rd s:heavy-load;unit train;in transit;braking&speed regulating

A Few W o rds on the B raking&Speed Regulating of 10,000-ton Heavy-load U nit Train in Transit

LUO Li-jin

(Tianjin Railw ay Technical and Vocational College,Tianjin 300240 China)

U 268

A

1673-582X(2011)02-0059-04

2010-11-10

羅利錦(1964-),男,天津市人,天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車司機(jī)高級技師、助理實驗師,從事“列車牽引計算”“電力機(jī)車操縱”“鐵路機(jī)車車輛”“行車規(guī)章”等課程的教學(xué)及研究。