錢耀東,劉護(hù)憲
(1 大秦鐵路股份有限公司 太原車輛段,山西太原030045;2 太原鐵路局 車輛處,山西太原030013)
關(guān)于動車組冬季融冰除雪的分析與對策
錢耀東1,劉護(hù)憲2
(1 大秦鐵路股份有限公司 太原車輛段,山西太原030045;2 太原鐵路局 車輛處,山西太原030013)
冬季動車組大面積結(jié)冰積雪給動車組檢修運(yùn)用帶來了極大的生產(chǎn)組織混亂和運(yùn)輸安全隱患,針對融冰除雪中存在的問題,進(jìn)行了分析和總結(jié),有針對性的提出了改進(jìn)建議和措施。
動車組;冬季;融冰除雪;分析;對策
太原動車組運(yùn)用所是太原鐵路局的首個動車所,主要承擔(dān)大西(大同—西安)高鐵、石太客專動車組一、二級檢修任務(wù),在投產(chǎn)運(yùn)營半年后,因山西境內(nèi)普降大雪,造成在大西高鐵運(yùn)營的動車組嚴(yán)重凍結(jié)冰雪,動車組列車大面積晚點(diǎn),這是大西高鐵開通后初次遇嚴(yán)重冰雪天氣,其程度超出預(yù)測。由于動車組下部積雪、結(jié)冰降低了轉(zhuǎn)向架高速運(yùn)行性能,穩(wěn)定性降低,高速運(yùn)行時冰雪脫落會擊打地面應(yīng)答器、地面信號等設(shè)備,而且轉(zhuǎn)向架也會被雪塊擊打,嚴(yán)重影響動車組運(yùn)行和行車安全,尤其是給動車組的檢修帶來極大困難。
動車組每運(yùn)行4 000 km或者運(yùn)行48 h,需要進(jìn)入動車所進(jìn)行1次一級修,動車組積雪結(jié)冰時,首先需要快速去除車體底部和轉(zhuǎn)向架上附著的冰雪,要達(dá)到融冰除雪出庫標(biāo)準(zhǔn),以保證后續(xù)檢修作業(yè)的正常進(jìn)行。但由于太原動車所檢查庫溫度較低,融冰除雪設(shè)施設(shè)備不足,造成動車組融冰除雪作業(yè)困難,嚴(yán)重影響動車組檢修作業(yè),這暴露出了動車所檢查庫在設(shè)計建造上的不足和預(yù)想不周,沒有考慮冰雪天氣對動車組檢修的較大影響。為長期打算,徹底解決動車組的融冰除雪問題,我們專程到沈陽、哈爾濱動車段調(diào)研動車組融冰除雪情況,針對太原動車所的現(xiàn)狀,提出了解決的思路和措施,已運(yùn)用到冰雪天氣動車組的融冰除雪作業(yè)中,實(shí)踐證明措施得當(dāng)、成效明顯。
1.1 國內(nèi)高寒地區(qū)現(xiàn)狀
沈陽北動車所、哈爾濱西動車所融冰除雪情況,并比較得知:
(1)融冰除雪方式不同。沈陽北動車所融冰除雪主要靠融冰除雪庫完成,而哈爾濱西動車所1線融冰除雪庫單獨(dú)建設(shè),但不符合現(xiàn)場實(shí)際,基本不進(jìn)行使用,主要依靠人工和高壓清洗機(jī)對動車組進(jìn)行融冰除雪。
(2)融冰除雪投入不同。沈陽北動車所融冰除雪庫基礎(chǔ)設(shè)施投入巨大,費(fèi)用較高,但實(shí)現(xiàn)不了動車組的完全融冰除雪,還需要投入人工結(jié)合高壓清洗機(jī)進(jìn)行融冰除雪。哈爾濱西動車所投入的人力較多,配置的高壓清洗機(jī)較沈陽所多,但投入費(fèi)用低,也基本能保證動車組車融冰除雪作業(yè)。
(3)融冰除雪過程及融冰除雪后的措施不同。沈陽北動車所對動車組雪天的預(yù)警機(jī)制、融冰除雪生產(chǎn)組織及作業(yè)流程、除雪后動車組的防凍以及防動車組制動盤劃傷等措施比較齊全,可有效防止融冰除雪過程中和融冰除雪后次生問題的發(fā)生。哈爾濱西動車所只是制定了冰雪天氣的應(yīng)急預(yù)案,對動車組融冰除雪過程以及融冰除雪后動車組發(fā)生其他問題的防范措施不全。
1.2 國外現(xiàn)狀
目前國外列車的融冰除冰方法主要有熱水融冰、熱風(fēng)融冰和線路機(jī)械除冰,冬季高寒地區(qū)如北歐、俄羅斯等也有高速列車運(yùn)行,為確保列車冬季的正常運(yùn)行,在列車回庫后上述國家采取如化學(xué)除冰或高溫除冰等融冰除雪措施,也有個別方法如在線路上配備除雪裝置,因設(shè)備安裝和維護(hù)成本較高,在高寒地區(qū)所有線路上安裝可行性不高。日本的方法主要是車輛車體耐雪結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和使用各種除雪車,鐵路清除積雪和堅(jiān)冰大部分依靠的是機(jī)械,清雪設(shè)備包括鏟雪車、撒鹽車、融雪車、揚(yáng)雪機(jī)、運(yùn)雪車和除冰車。
1.3 太原動車所融冰除雪現(xiàn)狀
太原動車所融冰除雪主要以人工為主,通過組織大量作業(yè)人員集中打冰除雪,僅依靠部分工具和設(shè)備,采用人工敲打的方式直接敲碎并清除附著在動車組表面、車底的大量積雪積冰,這給生產(chǎn)組織帶來了極大的困難,不僅打破了正常的生產(chǎn)組織,耗費(fèi)大量的人力物力,而且影響動車組正常的檢修作業(yè),除冰效果和除冰速度都不盡人意,靠人力和簡單工具除雪已無法完成正常的檢修作業(yè),嚴(yán)重影響到動車組的正常上線運(yùn)行,造成高速鐵路運(yùn)輸組織的混亂。
動車組在冬季雪天行駛,由于車速較快,會卷吸起大量的冰雪并附著在車體底部和轉(zhuǎn)向架上,形成較密實(shí)的冰雪層,厚度通常在8 cm以上,致使轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部位結(jié)冰存雪嚴(yán)重,而積冰脫落對動車組走形部部件擊打極易造成關(guān)鍵部件的損壞,存在嚴(yán)重安全隱患。所以動車組入庫后,為防止故障被冰雪覆蓋,必須先清除轉(zhuǎn)向架等部件的積雪積冰,方可進(jìn)行一級修作業(yè)。分析太原動車所融冰除雪中存在的問題,主要有以下幾點(diǎn)原因。
2.1 融冰除雪設(shè)施設(shè)備嚴(yán)重不足
(1)冬季太原動車所四線檢查庫溫度低,庫內(nèi)溫度低是影響動車組融冰除雪的主要因素,太原地區(qū)冰雪寒冷天氣時,外溫一般在-10℃以下,而檢查庫的溫度僅7~9℃左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計時的16℃。
分析原因?yàn)椋阂皇菣z查庫內(nèi)暖氣為榆次市政集中供熱,檢查庫及邊跨建筑面積24 157 m2,檢查庫內(nèi)需加熱面積達(dá)到12 000 m2,市政供熱暖氣出水溫度為60℃以上,暖氣回水溫度為40℃以上,由于暖氣數(shù)量不足,且17道地溝因設(shè)有LU探傷裝置軌道未設(shè)暖氣管路,根本滿足不了庫內(nèi)采暖需求。結(jié)合某點(diǎn)溫度記錄發(fā)現(xiàn),16道地溝1列位暖氣不熱,2列位暖氣管路維持在26.2℃~33.2℃,15道地溝暖氣維持在23℃~33.1℃,14道地溝暖氣維持在25℃~32.4℃,所以要實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)溫度基本保持在16℃很難。二是太原地區(qū)在外溫較低時為-15℃左右,由于檢查庫大門多次打開進(jìn)行接送車作業(yè),導(dǎo)致實(shí)際庫內(nèi)溫度為8℃或更低,根本滿足不了融冰除雪需求。三是動車所四線庫大門處的熱風(fēng)幕采用吹暖氣的熱量形成風(fēng)幕,由于集中供熱暖氣溫度低,熱風(fēng)幕的效果基本沒有,并且為保證移動接觸網(wǎng)和電動提升門正常,在冬季也未啟用,不能對檢查庫保暖。
(2)專用設(shè)施設(shè)備準(zhǔn)備不足,無融冰除雪熱風(fēng)機(jī)、高壓水槍等設(shè)備,主要靠人力進(jìn)行除雪,融冰除雪效率不高。
(3)工具準(zhǔn)備不充分。融冰除雪工具準(zhǔn)備不足,現(xiàn)場約60%的作業(yè)人員工具不實(shí)用、不順手,清除冰雪慢且耗費(fèi)人力,制約除冰效率。
2.2 動車組轉(zhuǎn)向架嚴(yán)重積冰積雪
主要有兩方面原因:
(1)特殊天氣原因。將大西高鐵沿線冬季各主要?dú)庀笳居^測的氣象要素列表1。
表1 大西高鐵沿線冬季各主要?dú)庀笳居^測的氣象要素列表
從以上氣象數(shù)據(jù)來看,大西高鐵沿線冬季溫度在下雪期間溫度主要在-15℃~0℃范圍內(nèi),在此溫度范圍的積雪具有很強(qiáng)的濕黏性,且容易結(jié)冰,造成動車組轉(zhuǎn)向架各部位大量積冰積雪。
(2)車型結(jié)構(gòu)原因。太原局配屬的動車組主要為CRH2A、CRH380A/AL動車組,而CRH2A、CRH380A/AL動車組車底距離軌面的高度比CRH5A動車組車底距離柜面的高度低50~100 mm,且CRH2A、CRH380A/AL動車組轉(zhuǎn)向架下部空間較為狹窄,比CRH5A動車組更容易積冰雪。
(3)防雪擋雪設(shè)計不足。CRH2A、CRH380A/AL型動車組主要在我國中東部和南部擔(dān)當(dāng)運(yùn)行,屬非高寒動車組,對排雪裝置、擋雪板在車體上的設(shè)計考慮較少,防冰雪能力不足。
2.3 預(yù)想不足,應(yīng)急預(yù)案不完善
(1)預(yù)警機(jī)制建立不到位。調(diào)度對冰雪天氣、隨車機(jī)械師對動車組轉(zhuǎn)向架積冰積雪情況反饋不及時,信息掌握不全面。動車所注重停車場道岔的除雪,反而忽視了動車組的積冰積雪。
(2)除雪應(yīng)急組織不合理?,F(xiàn)場除冰過程中,一方面除冰應(yīng)急組織不合理,沒有預(yù)留時間讓庫內(nèi)較高溫度自行融雪,入庫即開始除雪。另一方面動車組入庫后作業(yè)人員一窩蜂齊上手,人員分工不明確且不間斷作業(yè),隨著除雪時間的延長,職工的體力在慢慢耗盡,疲勞導(dǎo)致除雪除冰不徹底。
(3)除冰雪方法不得當(dāng)。主要用工具鏟、撬或敲擊的方法來清除車體底部、轉(zhuǎn)向架處的冰雪,這樣容易導(dǎo)致動車組轉(zhuǎn)向架部分部件產(chǎn)生故障,影響動車組安全運(yùn)行。
結(jié)合太原動車所融冰除雪現(xiàn)狀,以實(shí)用性為主,前提是提高檢查庫溫度,利用融冰除雪設(shè)施設(shè)備,根據(jù)動車組積雪結(jié)冰情況實(shí)施快速除雪融冰。
3.1 動車所檢查庫冬季庫溫的保證
為確保太原動車所融冰除雪效率,可利用檢查庫采暖加水熱循環(huán),另外配備電加熱設(shè)備,保證在冬季融冰除雪時庫內(nèi)溫度維持在25℃~28℃范圍內(nèi)。主要有以下措施:(1)在檢查庫及地溝內(nèi)加設(shè)暖氣數(shù)量,保證庫內(nèi)溫度在冬季維持在16℃,達(dá)到設(shè)計庫溫。(2)實(shí)行“保溫除雪”原理,檢查庫建設(shè)改造時增設(shè)水強(qiáng)熱循環(huán)(水循環(huán)熱源),利用動車所內(nèi)給洗車庫供熱的4 t蒸汽鍋爐,將既有檢查庫4個門的水暖熱風(fēng)幕與后期新建兩線庫的水暖熱風(fēng)幕改造為鍋爐蒸汽供熱,提高檢查庫溫度,使庫內(nèi)溫度具備保持16℃以上的熱源供熱能量。(3)在既有4線檢查庫股道邊加設(shè)移動式電加熱器,按每輛車安裝4臺,16輛編組共計64臺移動式電加熱器。冬季大雪天氣提前1小時開啟電加熱器,使檢查庫內(nèi)溫度維持在25℃~28℃,為動車組融冰除雪做準(zhǔn)備,用熱輻射融冰除雪,對融冰除雪后的動車組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行風(fēng)干處理,但所有移動式電加熱器不得超過庫內(nèi)用電總功率。
3.2 動車組融冰除雪設(shè)施設(shè)備的配備
動車組融冰除雪設(shè)施、設(shè)備配置建議:
(1)完善檢查庫基礎(chǔ)設(shè)施
結(jié)合動車所擴(kuò)建和動車組運(yùn)用檢修設(shè)施及設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn),為提高融冰除雪效率,高效、快速的清除動車組積雪積冰,將2016年檢查庫新增12、13道兩線建成融冰除雪線,遠(yuǎn)期擴(kuò)建為10線庫時,將新增4線全部建成融冰除雪線,提高融冰除雪效率,交替開展檢修作業(yè),確保動車組檢修質(zhì)量。
(2)固定設(shè)施設(shè)備配備融冰除雪用熱風(fēng)機(jī),規(guī)格為長720 mm、高400 mm、寬105 mm,每臺功率為20 k W,供給電壓為380 V的交流電,每列位32臺同時使用,可同時對16輛動車組轉(zhuǎn)向架進(jìn)行干燥,保證動車組不帶積水出庫;另配備高壓熱水清洗機(jī)10臺,保證一組動車組8輛車可以同時進(jìn)行融冰除雪作業(yè),另外兩臺備用,要求動力干線滿足熱風(fēng)機(jī)及高壓熱水清洗機(jī)同時使用的用電負(fù)荷。
(3)應(yīng)急工具設(shè)備
配備除冰除雪專用橡膠鏟,具體要求為:手柄長1.5 m,前端分別為橡膠扁鏟頭、圓鏟頭、尖鏟頭、扁折頭;配備除冰除雪專用橡膠錘,主要用于敲擊冰雪,靈活順手,用專用工具除冰雪同時可防止損傷轉(zhuǎn)向架部件。
3.3 動車組冰雪天氣運(yùn)行應(yīng)急預(yù)警機(jī)制的建立
(1)收集冰雪天氣信息,啟動應(yīng)急處置預(yù)案。動車調(diào)度負(fù)責(zé)每日及時收集降雪區(qū)段和積雪情況,提供實(shí)時降雪信息,發(fā)布信息提示隨車機(jī)械師加強(qiáng)動車組狀態(tài)確認(rèn),安排動車技術(shù)人員進(jìn)行添乘,并到北京西站、太原南站、運(yùn)城北站駐站監(jiān)控,協(xié)助隨車機(jī)械師做好動車組狀態(tài)確認(rèn)及故障處置。
(2)建立實(shí)時除雪理念,運(yùn)行中如遇大雪,立即申請降速,減少走形部“吸入”的大量冰雪,同時安排進(jìn)入動車所洗車庫利用熱水蒸汽進(jìn)行洗車融雪。
(3)使用TEDS進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。動車所TEDS監(jiān)控中心實(shí)時監(jiān)控動車組積冰積雪情況,加強(qiáng)對動車組轉(zhuǎn)向架、積雪等情況的監(jiān)測分析,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架結(jié)冰需限速時,立即將車次及限速要求等匯報動車調(diào)度員。
(4)根據(jù)運(yùn)行情況及時降速。隨車機(jī)械師根據(jù)線路積雪嚴(yán)重情況、動車組有異常晃動情況、動車組車體有擊打異聲、受電弓受流不暢等情況時通知司機(jī)降速、限速運(yùn)行。
(5)防止動車組輪對擦傷及制動夾鉗凍結(jié)。冰雪天氣時,隨車機(jī)械師及時提醒擔(dān)當(dāng)值乘任務(wù)動車組司機(jī)在降速時提前施加制動進(jìn)行調(diào)速,提高動車組黏著利用,防止在低黏著工況下施加大級別制動造成動車組輪對擦傷,并在調(diào)速前施加兩次空氣制動,以清除制動盤與閘片間的冰雪,防止制動夾鉗凍結(jié)。
(6)及時調(diào)整冰雪堆積嚴(yán)重車體。動車組積冰雪嚴(yán)重時,動車所及時組織備用動車組替換積冰積雪嚴(yán)重的動車組擔(dān)當(dāng)后續(xù)交路。
(7)優(yōu)化生產(chǎn)組織和流程。融冰除雪按入庫動車組“先加熱,再設(shè)備除雪,最后人工除雪”的流程進(jìn)行,合理統(tǒng)籌人員組織,及時優(yōu)化調(diào)整作業(yè)計劃,減少除雪作業(yè)時間。
3.4 動車組融冰除雪后調(diào)車及停放的安全措施
3.4.1 融冰除雪后防止出現(xiàn)凍輪及制動力弱的措施
(1)防止出庫動車組停留線“凍輪”措施
①動車組完成融冰除雪出庫前,必須對制動盤、閘片進(jìn)行烘干或擦拭干凈,防止動車組出庫后停放時出現(xiàn)再次結(jié)冰現(xiàn)象。
②融冰除雪動車組出庫停留后,一級檢修班組指派專人檢查輪對與鋼軌是否有凍結(jié)情況,并及時組織地勤司機(jī)動車試驗(yàn)。
③備用4根撬棍,由一級修組在除冰除雪作業(yè)后發(fā)生凍輪的動車組進(jìn)行點(diǎn)動車輪,保證動車組正常啟動。
④動車組停放期間,司機(jī)配合定時進(jìn)行動車組動輪移動,防止輪軌接觸面、閘片與閘盤結(jié)冰凍實(shí)。
(2)防止出庫動車組制動力弱
①入庫動車組在庫內(nèi)融冰除雪作業(yè)不低于1 h,以充分回溫防止制動盤、閘片間結(jié)冰。
②融冰除雪后出庫停放的動車組在停放線停車前,司機(jī)在5,10,15 km/h速度時分別施加1次空氣制動,以清除可能存在制動盤、閘片間的結(jié)冰。
3.4.2 融冰除雪時檢查庫內(nèi)控制措施
(1)檢查庫內(nèi)作業(yè)防止高壓放電
冬季動車組檢修全部采用先斷電、后供電的生產(chǎn)模式,所有入庫動車組車頂主斷路器、絕緣子和高壓跨接線全部擦拭,防止緩霜造成絕緣降低引起放電,發(fā)生動車組閃絡(luò)現(xiàn)象。
(2)杜絕動車組帶冰雪出庫
①對入庫進(jìn)行一級修的動車組,在庫內(nèi)必須進(jìn)行徹底的融冰除雪,確保動車組積冰積雪清除后才能出庫上線運(yùn)行。
②對于進(jìn)入動車所停放的動車組,提前安排計劃將積冰積雪動車組調(diào)入庫內(nèi)進(jìn)行融冰除雪作業(yè)后方可安排上線運(yùn)行。
③對于在動車所停放的非本屬存在積雪結(jié)冰的動車組,按照本屬車對待,由調(diào)度安排調(diào)入檢查庫進(jìn)行融冰除雪作業(yè)。對于在外局動車所停放的積雪結(jié)冰動車組,由車輛段發(fā)函請求對停放動車組進(jìn)行融冰除雪作業(yè)。
(3)杜絕動車組帶冰雪進(jìn)行一級檢修車下作業(yè)
一級修作業(yè)嚴(yán)禁動車組帶冰雪進(jìn)行,必須在動車組進(jìn)行融冰除雪后進(jìn)行。并且在一級修完成后,由值班干部對融冰除雪后的動車組走行部進(jìn)行檢查,確保動車組走行部狀態(tài)良好后方可上線運(yùn)行。
(4)準(zhǔn)備備用動車組
動車所在降雪當(dāng)天和雪后兩天,將所有在所停留動車組提前進(jìn)行一級修,確保處于運(yùn)用狀態(tài),可隨時替換積冰雪嚴(yán)重動車組上線運(yùn)行。
3.5 大雪天氣防止動車組制動盤劃傷的措施
3.5.1 技術(shù)改進(jìn)措施
雪天高速運(yùn)行時,車體下部冰雪混合物越附越多,閘片與制動盤間的磨削物無法排出,在制動過程中,金屬磨削物的溫度比制動盤溫度高,局部會達(dá)到熔融狀態(tài),緩解后熔融狀態(tài)的金屬又很快冷卻,形成淬火效應(yīng),轉(zhuǎn)移到閘片表面或摩擦塊縫隙,形成了金屬鑲嵌物。當(dāng)再次制動時這些金屬鑲嵌物會進(jìn)一步切削制動盤,使制動盤表面產(chǎn)生環(huán)形異狀刻痕。所以,一是適當(dāng)增大動車組制動閘片與制動盤間隙,CRH5A動車組由原來的2~ 4 mm調(diào)整至3~6 mm,可減少制動盤劃傷;二是采用研磨子大間隙國產(chǎn)化閘片,代替進(jìn)口研磨子小間隙閘片。因?yàn)榇箝g隙閘片不容易聚集閘片與制動盤之間的磨削物,對制動盤的劃傷會大大減少。
3.5.2 運(yùn)用控制措施
(1)下雪當(dāng)天及雪后兩天,動檢車完成檢測任務(wù)后,不再擔(dān)當(dāng)后續(xù)交路,及時進(jìn)入動車所進(jìn)行融冰除雪作業(yè)。
(2)加強(qiáng)TEDS監(jiān)控及途中站臺走行部積雪情況巡視,發(fā)現(xiàn)動車組走行部積雪嚴(yán)重時及時更換車體擔(dān)當(dāng)后續(xù)交路。
(3)雪天運(yùn)行時,司機(jī)定期施加除雪制動,進(jìn)站前提前下閘制動調(diào)整速度,避免短時使用大級別制動。
太原動車所通過改善檢查庫溫?zé)嵫h(huán)和增加動車組融冰除雪裝置,較去年的融冰除雪已有了極大的提高,但仍需努力改進(jìn)動車組除雪技術(shù)方法。為避免再次發(fā)生大面積結(jié)冰積雪給動車組運(yùn)用檢修帶來的運(yùn)輸混亂和安全隱患,結(jié)合冰雪災(zāi)害天氣,努力總結(jié)積累動車組運(yùn)用檢修經(jīng)驗(yàn),下一步長遠(yuǎn)考慮,北方地區(qū)不僅要保證檢查庫溫度,在檢查庫增加融冰除雪線設(shè)計,增設(shè)融冰除雪固定設(shè)施設(shè)備,或建設(shè)專用融冰除雪庫、熱水融冰房進(jìn)行快速融冰除雪,而且要探索研究動車組融冰除雪車,以及動車組車體防雪設(shè)計和轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動防冰雪吹風(fēng)設(shè)計,極大地減少動車組運(yùn)行中冰雪的吸附,從而進(jìn)一步提高動車組融冰除雪效率。
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Analysis and Countermeasures on Ice-snow Removing in Winter for EMU
QIAN Yaodong1,LIU Huxian2
(1 Taiyuan Locomotive Depot,Daqin Railway Co.,Ltd.,Taiyuan 030045 Shanxi,China;2 Rolling Stock Section,Taiyuan Railway Bureau,Taiyuan 030013 Shanxi,China)
The large-area ice and snow in winter leads to great production organization chaos and hidden danger of transportation security.This paper analyzes and summarizes the existing problems of ice-snow removing,and proposes the improvement suggestions and measures.
EMU;winter;ice-snow removing;analysis;countermeasure
U266.2
A
10.3969/j.issn.1008-7842.2016.06.20
1008-7842(2016)06-0079-04
6—)男,工程師(
2016-06-11)