2萬t列車長大坡道試閘與制動力判斷研究

宋濤濤

摘 要：隨著我國鐵路的不斷發(fā)展，重載運(yùn)輸技術(shù)不斷創(chuàng)新，運(yùn)輸效率得到很大提高，但是這也給運(yùn)輸組織與列車操縱帶來眾多問題。本文論述了重載列車長大下坡道試閘目的，分析了試閘地點(diǎn)的選擇和試閘時判斷制動力的方法，以充分利用試閘數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行分析，提出具體建議。其目的是從根本上消除事故隱患，深化源頭治理、系統(tǒng)治理和綜合治理，強(qiáng)化底線思維和紅線意識，化解2萬t列車系統(tǒng)性重大風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：朔黃線;縱斷面;制動力;縱向力;再生制動

中圖分類號：U270.35文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）02-0105-03

Study on the Brake Test and Braking Force Judgment of 20 000-ton Train on Long and Big Ramps

SONG Taotao

（China Energy Shuohuang Railway Vehicle Branch，Suning Hebei 062350）

Abstract： With the continuous development of China's railways and continuous innovations in heavy-duty transportation technology， transportation efficiency has been greatly improved， but this also brings many problems to transportation organization and train operation. This paper discussed the purpose of the brake test of the heavy-duty train on long and big ramps， analyzed the selection of the test gate location and the method of judging the braking force during the test gate， so as to make full use of the test data for operation analysis and put forward specific suggestions. Its purpose is to fundamentally eliminate hidden dangers of accidents， deepen source governance， system governance and comprehensive governance， strengthen bottom line thinking and red line awareness， and resolve major systemic risks of 20 000-ton trains.

Keywords： Shuohuang Line;longitudinal section;braking force;longitudinal force;regenerative braking

自兩萬噸列車開行至今，朔黃鐵路一直保持安全平穩(wěn)運(yùn)行，目前日均開行重載列車30多列。但是，在實(shí)際開行過程中，受眾多因素影響，機(jī)車車鉤緩沖器失效漏泥、機(jī)車重聯(lián)渡板變形等問題時有發(fā)生。因?yàn)橹苿恿ε袛嗍д`造成列車停車緩風(fēng)頻次呈上升趨勢，加上2萬t操縱要求趨于模式化和精細(xì)化，所以制動減壓量不一致或制動力判斷失誤經(jīng)常會影響2萬t列車的操縱，這不僅增加了操縱難度，也對正常鐵路運(yùn)輸秩序造成一定影響。因此，人們要參考操縱數(shù)據(jù)判斷制動力大小，合理制定操縱辦法，降低人為失誤，從而減少不必要的停車[1]。本文就列車試閘、制動力判斷和平穩(wěn)操縱進(jìn)行分析，并提出列車操縱方面的優(yōu)化建議。

1 列車長大下坡道的試閘目的

列車進(jìn)入長大下坡道區(qū)段前要進(jìn)行試閘，以判斷列車管是否處于貫通狀態(tài)及制動力強(qiáng)弱，并且為本次列車乘務(wù)員操縱提供參考。在發(fā)生異常情況時，列車駕駛員能及時采取停車措施，保證列車運(yùn)行安全。

2 試閘地點(diǎn)選擇

為了選擇合適的試閘地點(diǎn)，人們應(yīng)充分考慮線路坡道、彎道、曲線、充風(fēng)時間、排風(fēng)時間、再生制動大小、緩解后的縱向力和橫向力大小變化，保證再生力調(diào)整時間充足。

2.1 試閘原則

試閘時原則上應(yīng)做到“五固定”，即固定試閘速度、試閘地點(diǎn)、減壓量、緩解地點(diǎn)、緩解再生力。

2.2 試閘地點(diǎn)的確定

朔黃鐵路節(jié)點(diǎn)較多，神池南出站后，列車處于長大下坡道，變坡地點(diǎn)比較多，加上列車編組長，試閘地點(diǎn)應(yīng)充分考慮線路坡道、彎道、曲線、排風(fēng)時間、再生制動力大小、緩解后受力大小、充風(fēng)時間來確定。目前，列車的充風(fēng)時間為180 s，排風(fēng)時間為50 s，再生制動力最大值為400 kN。

2.3 列車縱向受力分析

2.3.1 時間差因素。2萬t列車編組216輛，長度將近3 000 m。初制動緩解后，前120輛左右與后50輛存在9 s左右的時間差，造成前部車輛緩解快，后部車輛緩解慢;前部車輛緩解后，車鉤處于拉伸狀態(tài)，后部車輛緩解后，受線路坡度原因影響，加上下滑力作用，產(chǎn)生向前涌的現(xiàn)象，沖動也隨之產(chǎn)生。所以，列車緩解特性與坡道下滑力相疊加是造成編組列車出現(xiàn)較大縱向力的原因之一。

2.3.2 壓力差因素。列車減壓50 kPa停車后，機(jī)車再生力消除，列車制動力與下滑力基本一致，由于編組特性決定在列車制動過程中，列車車鉤緩沖器處于壓縮狀態(tài)。列車在制動后緩解存在壓力差，如果能調(diào)整再生力，就可以減小列車受力，如果盲目解除再生制動力，就會使列車產(chǎn)生沖動，如果操縱不當(dāng)，嚴(yán)重時會發(fā)生斷鉤分離，因此緩解后再生制動力必須保持整列車全部緩解，整列車的壓力差達(dá)到最小值，壓鉤力釋放后方可調(diào)整再生制動力。

2.3.3 列車充風(fēng)因素。整列車充風(fēng)時間比較長，全列均處于滿風(fēng)狀態(tài)，此時由于制動力的原因，制動力強(qiáng)產(chǎn)生沖動的概率較大，所有更應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇。

2.3.4 車輛制動力因素。列車編組長度較普列要長得多，隨著車輛編組的增長，漏風(fēng)節(jié)點(diǎn)會逐漸增多，若泄漏量大，則勢必會影響制動力，制動力強(qiáng)則會使列車受力增大。

2.4 再生制動力分析

神池南出站后，人們應(yīng)考慮試閘速度，在出站后利用9.5‰、8.0‰坡道進(jìn)行控速，最大限度地提高列車試閘速度，制動緩解再生制動力200～400 kN。當(dāng)再生制動力大于或等于后部列車的下滑力時，中部機(jī)車后部車輛會產(chǎn)生前堵后涌現(xiàn)象。在長大下坡道轉(zhuǎn)入較小坡道、平道或上坡道的臨界點(diǎn)時，由于后部車輛的擠壓和前部機(jī)車的阻力，中部機(jī)車后部車輛的車鉤上產(chǎn)生向上反作用力，大幅度減弱中部機(jī)車后部車輛的黏著系數(shù)，此時如果列車處于彎道，機(jī)車后部車輛就會在很大的離心力作用力下減弱黏著力，甚至懸空，從而大大增加脫軌系數(shù)。

3 試閘時如何判斷制動力

2016年3月9日以來，朔黃鐵路累計開行2萬t重載列車千余列。通過對上行2萬t列車數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析，筆者發(fā)現(xiàn)，乘務(wù)員對列車制動性能的評判將直接影響列車的運(yùn)行品質(zhì)，其中最為突出的體現(xiàn)在寧武西至龍宮區(qū)間。提示卡優(yōu)化后，該區(qū)間可以使用兩種操縱辦法，但是由于乘務(wù)員對制動力的判斷會有失誤，仍然存在龍宮機(jī)外或站內(nèi)停車的可能。通過統(tǒng)一乘務(wù)員操縱手法，統(tǒng)一制動力判斷方法及標(biāo)準(zhǔn)，人們可以實(shí)現(xiàn)重載列車的精細(xì)化操縱。

一般來說，試閘時根據(jù)緩解時速度的高低判斷制動力;若固定緩解速度，則根據(jù)排風(fēng)時間緩解地點(diǎn)的前后進(jìn)行判斷。神池南出站后，列車速度不超過40 km/h，列車速度受到控制，再生力給至400 kN，緩慢漲速。運(yùn)行到K9+800 m～K10+000 m處，速度為70 km/h，減壓50 kPa，運(yùn)行至K10+600 m～K11+500 m處，再生力保持在350 kN，排完風(fēng)后緩解。50 s后降低再生力，控制列車緩慢漲速。通過數(shù)據(jù)對比，按照模式化操縱，減壓后及時觀察列車降速及走行距離，當(dāng)具備緩解條件且速度超過55 km/h時，列車制動力適中偏弱;當(dāng)具備緩解條件且速度低于55 km/h時，列車制動力適中偏強(qiáng)。如特殊天氣再生制動力不能發(fā)揮作用或編組輛數(shù)縮減時，試閘后的緩解速度應(yīng)根據(jù)充風(fēng)時間來確定。

4 充分利用試閘數(shù)據(jù)

通過總結(jié)數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)，乘務(wù)員對制動性能的判斷將直接影響后續(xù)操縱，其中寧武西至龍宮區(qū)間最為明顯。通過優(yōu)化，該區(qū)間再生力調(diào)整對乘務(wù)員操縱影響較大。因此，重新梳理制動力判斷方法及標(biāo)準(zhǔn)，制定調(diào)整辦法，具有重要意義。

4.1 判斷方法

依據(jù)試閘緩解地點(diǎn)及降速，參照寧武西站速度55～60 km/h緩解列車，主車通過分相后及時將再生力給至200 kN，控制列車進(jìn)入寧武東隧道后增大再生力至400 kN，運(yùn)行至20 km+000 m～20 km+500 m處，速度為63～65 km/h，減壓50 kPa，再生力保持在400 kN。此時，乘務(wù)員無須調(diào)整再生力，通過緩解地點(diǎn)及降速情況判斷列車制動力強(qiáng)弱。

4.2 判斷標(biāo)準(zhǔn)

20 km～20 km+500 m處，列車速度為63～65 km/h，這時進(jìn)行減壓。如果帶閘至22 km+500 m～23 km，速度能夠降至40 km/h，列車制動力較強(qiáng);如果帶閘至23 km～24 km+300 m，速度降至40 km/h，列車制動力適中，同時，以23 km+500 m為界，緩解地點(diǎn)越過23 km不到23 km+500 m時為適中偏強(qiáng)，緩解地點(diǎn)越過23 km+500 m不到24 km+300 m時為適中偏弱;如果帶閘至24 km+300 m以后，速度降至40 km/h，列車制動力偏弱。

4.3 調(diào)整辦法

根據(jù)制動力判斷情況，有必要對長梁山第二把閘進(jìn)行調(diào)整。具體方法如下：制動力較強(qiáng)的列車減壓后，根據(jù)降速情況適當(dāng)調(diào)整再生力，控制列車靠近長梁山出隧道口前緩解并盡量提高緩解速度（建議35～40 km/h緩解），緩解后繼續(xù)控制充風(fēng)時間180～185 s減壓，根據(jù)速度情況調(diào)整再生力，盡量提高龍宮分相后緩解速度;制動力適中的列車優(yōu)先選擇三把閘操縱辦法，制動力適中偏強(qiáng)時，減壓后保持再生力400 kN，控制列車運(yùn)行至31 km+500 m前緩解，盡量杜絕追加減壓;制動力適中偏弱時，減壓后保持再生力400 kN，盡量杜絕追加減壓，如需使用追加時應(yīng)控制列車28 km前追加，在31 km前緩解并降低緩解速度，利用長梁山10‰坡道保證充風(fēng)時間，防止因充風(fēng)不足導(dǎo)致速度過高而追加減壓，造成龍宮站內(nèi)停車;制動力較弱的列車減壓后，保持再生力400 kN（模擬龍宮進(jìn)站前9‰坡道降速情況），如列車運(yùn)行至29 km處速度保持不變或有上漲趨勢，應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整再生力，使用兩把閘操縱辦法，如有下降趨勢，應(yīng)及時追加減壓，采用三把閘操縱辦法（與上述制動力適中偏弱列車操縱辦法一致），帶閘過程中應(yīng)密切注意33～35 km處降速情況，合理調(diào)整再生力，同時，注意龍宮過分相時速度不宜過高（建議控制在60～65 km/h）。

5 運(yùn)行分析

上行開行重載列車以來，未發(fā)生較大列車縱向沖動，說明按照既有條件進(jìn)行操縱，不違反《鐵路機(jī)車操作規(guī)程》（TG/JW104-2012）相關(guān)規(guī)定[2]，列車試閘常用制動減壓緩解后，能夠可靠平穩(wěn)運(yùn)行。以上操縱辦法中，充風(fēng)時間僅適用于整列C80車體，由于C80+C80B列車普遍制動力較強(qiáng)，人們應(yīng)根據(jù)情況控制充風(fēng)時間160～180 s，也可采用以上辦法進(jìn)行操縱。

5.1 運(yùn)行結(jié)果評價

經(jīng)過估算，列車50 kPa減壓量所產(chǎn)生的制動力為2 365 kN，在長大下坡道經(jīng)過循環(huán)制動后制動力衰減，實(shí)際值小于2 365 kN。運(yùn)行中或停車過程中，兩臺機(jī)車均使用再生力300～400 kN，列車總制動力為3 165 kN，最大12‰下坡道列車下滑力最大為2 240 kN，足以控制列車，保證列車運(yùn)行安全。神池南站編入C80（含C80B）型車輛，在保證同步網(wǎng)絡(luò)正常情況下，試閘地點(diǎn)選擇10 km處，其他條件不變化，減壓地點(diǎn)和緩解地點(diǎn)向前延伸500 m，線路縱斷面坡道變化減小，緩解后的縱向沖動大幅下降[3]。為了保證列車安全，區(qū)間接收紅黃燈時，掌握提前停車，距紅黃燈信號不得少于200 m，為可能發(fā)生的列車溜動做好預(yù)想;列車在長大下坡道區(qū)間停車后，立即追加減壓至70 kPa（減壓70 kPa時，列車獲取的制動力為5 147 kN，理論計算）;列車區(qū)間停車后，機(jī)車乘務(wù)員嚴(yán)禁離開司機(jī)室，并密切注意列車動態(tài)，發(fā)現(xiàn)列車有溜逸跡象，司機(jī)果斷追加減壓至100 kPa;列車減壓達(dá)到80 kPa，停車后，副司機(jī)下車檢查鉤緩裝置，密切注意本列車動態(tài)及鄰線列車，嚴(yán)禁緊貼機(jī)車下部，防止列車溜動發(fā)生人身傷害。

5.2 應(yīng)對措施及建議

一是線路縱斷面調(diào)整，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整制動周期的操縱方案，盡量選擇在緩坡處緩解，以降低縱向力;二是機(jī)車設(shè)備優(yōu)化，對機(jī)車的BCU進(jìn)行升級改造，減小列車的制動管壓差，保證主從車制動減壓量一致;三是重點(diǎn)部位排查，由于列車編組較長，縱向力一般均發(fā)生在中部機(jī)車附近，且中部機(jī)車承載部件存在超限制值范圍，建議加強(qiáng)對中部機(jī)車鉤緩裝置的檢查;四是分相地點(diǎn)優(yōu)化，由于朔黃線特殊，應(yīng)考慮充風(fēng)時間及操縱難度，建議將分相地點(diǎn)進(jìn)行移設(shè)，提高列車的通過能力及操縱難度。

6 結(jié)語

為確保2萬t列車運(yùn)行安全，人們應(yīng)對從控機(jī)車沖動嚴(yán)重、長大下坡道過分相操縱困難、小半徑曲線地段運(yùn)行品質(zhì)惡化等因素進(jìn)行優(yōu)化。朔黃人眾志成城，萬眾一心，克服困難，通過數(shù)據(jù)分析、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，持續(xù)進(jìn)行隱患排查和危險源辨識分級管理，結(jié)合朔黃線路情況，加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)卡控，優(yōu)化提示卡，逐漸完善模式化操縱，為乘務(wù)員提供參考數(shù)據(jù)，有效降低列車運(yùn)行中的縱向沖動，減少途停，提高2萬t列車的運(yùn)行品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鐵道部.鐵路機(jī)車操作規(guī)則：TG/JW 104—2012[S].北京：中國鐵道出版社，2012.

[3]孫中央.列車牽引計算實(shí)用教程[M].北京：中國鐵道出版社，2005：2.