朔黃鐵路試驗(yàn)開(kāi)行3萬(wàn)t重載列車方案研究

石斌

（國(guó)能朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司機(jī)輛分公司，河北 滄州 062350）

1 試驗(yàn)基礎(chǔ)條件

3萬(wàn)t重載列車由于編組較長(zhǎng)，目前朔黃管內(nèi)無(wú)站場(chǎng)線路能夠容納，其試驗(yàn)時(shí)應(yīng)充分考量所占用股道、到發(fā)線等因素對(duì)運(yùn)輸組織影響的程度。通過(guò)研究認(rèn)為神池南站利用頭部壓聯(lián)2線，在SL5信號(hào)機(jī)前試驗(yàn)對(duì)運(yùn)輸組織影響最小。肅寧北站利用尾部壓聯(lián)2線，頭部在二場(chǎng)9道出站信號(hào)機(jī)前進(jìn)行試驗(yàn)，影響9-13道5條到發(fā)線正常接車。黃驊港站影響港前1條到發(fā)線、1條聯(lián)絡(luò)線，港口4場(chǎng)1條到發(fā)線正常接車。

3萬(wàn)t重載列車受機(jī)車編組輛數(shù)的因素，在運(yùn)行過(guò)程中因充分考慮在一個(gè)供電臂內(nèi)追蹤及鄰線列車的供電性能，對(duì)可能出現(xiàn)牽引負(fù)荷取流過(guò)大或制動(dòng)饋電過(guò)大等情況，造成網(wǎng)壓超限而引起機(jī)車限功率或欠壓保護(hù)影響正常運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致的列車縱向力突變而誘發(fā)列車安全事故。因此就目前朔黃線牽引供電性能進(jìn)行分析，對(duì)典型的分相地點(diǎn)應(yīng)做好充分預(yù)想。

如采用30t軸重列車編組開(kāi)行3萬(wàn)t重載列車，因車輛軸重增大，相應(yīng)輪軌關(guān)系將出現(xiàn)新的變化，鋼軌及線路的垂向應(yīng)力也隨之增大，對(duì)線路承力能力應(yīng)提前辨識(shí)，特別對(duì)于個(gè)別橋涵、線路、道岔、曲線能否滿足30t軸重長(zhǎng)編組列車應(yīng)力需求會(huì)同工務(wù)部門充分驗(yàn)證。

3萬(wàn)t重載列車試驗(yàn)開(kāi)行，其網(wǎng)絡(luò)同步控制是極其關(guān)鍵的因素，因此要充分對(duì)同步的響應(yīng)、延時(shí)及性能進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，不斷提高同步控制系統(tǒng)的通訊可靠性。同時(shí)，對(duì)同步狀態(tài)異常情況的處置要制定預(yù)案。

2 確定編組方式

通過(guò)對(duì)不同編組方案3萬(wàn)t列車的仿真計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合以往2萬(wàn)t列車試驗(yàn)和開(kāi)行經(jīng)驗(yàn)以及借鑒大秦鐵路3萬(wàn)t列車試驗(yàn)開(kāi)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為采用“1+1+1+1組合3萬(wàn)t”編組方式從車鉤力、再充氣時(shí)間、制動(dòng)距離、牽引能力等綜合性能等因素都較為適宜（即3單元4機(jī)車牽引模式）。

對(duì)于機(jī)車選型上采用3臺(tái)神華8軸交流機(jī)車和1臺(tái)SS4B型直流機(jī)車共同牽引，列車尾部編掛1臺(tái)直流機(jī)車能夠具備充排風(fēng)功能，列車制動(dòng)、緩解一致性較好，其在常態(tài)運(yùn)行工況下的車鉤受力、安全性及通過(guò)能力均明顯優(yōu)于2萬(wàn)t列車及尾部加掛可控列尾編組方案的3萬(wàn)t列車。其次朔黃線具有1.6萬(wàn)t試驗(yàn)開(kāi)行的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，在交-直流機(jī)車間的匹配上技術(shù)相對(duì)成熟，因此具備該模式編組性能。

對(duì)于車輛的選型上，建議仍采用25t軸重的C80型車體，因?yàn)樵撥圀w有長(zhǎng)期開(kāi)行的經(jīng)驗(yàn)，乘務(wù)員在操縱方面對(duì)該車輛的性能相對(duì)熟悉。而30t軸重的KM98車體雖實(shí)際載重量較大，整列編組較短，但該車輛目前在朔黃線投入運(yùn)用的數(shù)量較少無(wú)實(shí)際運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)。且該車輛是集成制動(dòng)，其緩解制動(dòng)性能與C80存在一定差異性，在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)特殊情況時(shí)相對(duì)棘手。同時(shí)KM98車輛間的連接大部分是單輛一組用車鉤連接，整列車鉤間隙較大，不利于3萬(wàn)t重載列車試驗(yàn)開(kāi)行，待條件時(shí)機(jī)成熟可對(duì)KM98車輛編組的3萬(wàn)t重載列車組織試驗(yàn)。

3萬(wàn)t重載列車試驗(yàn)開(kāi)行最佳編組方式為：“1+1+1+1組合編組”，即神8機(jī)車(主控)+108輛C80+神8機(jī)車(從控1)+108輛C80+HXD1機(jī)車(從控2)+108輛C80+SS4B機(jī)車(從控3)，計(jì)長(zhǎng)369.2，車長(zhǎng)4061m，總重32400t。

3 試驗(yàn)方案研究

為保證3萬(wàn)t重載列車試驗(yàn)安全穩(wěn)妥、項(xiàng)點(diǎn)全面、數(shù)據(jù)詳實(shí)，以仿真計(jì)算結(jié)論為支撐，以大秦鐵路3萬(wàn)t列車試驗(yàn)數(shù)據(jù)為參考，按照循序漸進(jìn)、穩(wěn)步推進(jìn)的原則開(kāi)展試驗(yàn)。提出試驗(yàn)區(qū)段先東線后西線，試驗(yàn)車輛先25t后30t，試驗(yàn)編組先2.3/2.9萬(wàn)t后3萬(wàn)t，試驗(yàn)項(xiàng)目先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)內(nèi)容先單項(xiàng)后綜合，試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)及工況設(shè)置盡可能全面詳實(shí)。

3.1 靜置試驗(yàn)項(xiàng)目

同步性能測(cè)試，主要進(jìn)行主、從控機(jī)車間牽引與電制動(dòng)同步性測(cè)試和空氣制動(dòng)與緩解同步性測(cè)試兩方面內(nèi)容，驗(yàn)證從控機(jī)車數(shù)量的增加和間隔距離的增長(zhǎng)對(duì)同步性能的影響以及響應(yīng)時(shí)間等情況。

空氣制動(dòng)性能試驗(yàn)，測(cè)試不同減壓量下的制動(dòng)排氣時(shí)間、列車再充氣的時(shí)間及各風(fēng)缸壓力變化過(guò)程等情況，為列車操縱提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 運(yùn)行試驗(yàn)項(xiàng)目

機(jī)車牽引性能試驗(yàn)，通過(guò)列車運(yùn)行試驗(yàn)過(guò)程中，全程記錄運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)分、走行距離、機(jī)車的牽引/電制力、牽引電機(jī)電壓、牽引電機(jī)電流、網(wǎng)壓、網(wǎng)流等參數(shù)，測(cè)試列車在起動(dòng)加速和全線正常運(yùn)行時(shí)機(jī)車功率負(fù)荷、機(jī)車取流和饋壓對(duì)列車運(yùn)行的影響，全面評(píng)估試驗(yàn)列車的機(jī)車牽引性能。

列車制動(dòng)性能試驗(yàn)，通過(guò)列車運(yùn)行試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行電空配合調(diào)速、低速緩解、大減壓/緊急制動(dòng)停車、走停走等不同工況下，測(cè)試列車制動(dòng)系統(tǒng)工作性能，考核評(píng)估試驗(yàn)列車在長(zhǎng)大下坡道上控制列車速度的能力。

列車縱向動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)，在列車運(yùn)行試驗(yàn)過(guò)程中，利用測(cè)力設(shè)備、傳感器等裝置全程監(jiān)測(cè)列車在運(yùn)行過(guò)程中的縱向動(dòng)力學(xué)性能及參數(shù)，測(cè)試不同位置被試列車的車鉤力、車體縱向加速度、緩沖器位移等情況，評(píng)估試驗(yàn)列車在正常運(yùn)行工況和牽引及制動(dòng)工況的列車縱向動(dòng)力學(xué)性能，分析縱向力的變化規(guī)律，為優(yōu)化操縱提供建議。

機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)，在列車運(yùn)行試驗(yàn)過(guò)程中，全程測(cè)試被試機(jī)車所受縱向力狀況，牽引/電制和空氣制動(dòng)狀況，測(cè)試列車在重點(diǎn)試驗(yàn)工況、各種線路工況和速度工況條件下的輪軌間作用力，計(jì)算脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪軸橫向力等指標(biāo)，評(píng)估機(jī)車運(yùn)行安全性。

車輛動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)，測(cè)試車輛輪軌橫向、垂向力，計(jì)算輪軸橫向力、輪重減載率、脫軌系數(shù)的等參數(shù)，評(píng)估被測(cè)試列車的運(yùn)行安全性。

4 可能存在的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)及影響

機(jī)車間同步延時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，主從控機(jī)車間同步時(shí)間差的大小，是決定組合形式重載列車制動(dòng)或緩解過(guò)程列車安全的關(guān)鍵因素。3萬(wàn)t列車施行緊急制動(dòng)操作時(shí)，當(dāng)同步狀態(tài)異常，延時(shí)達(dá)到5s時(shí)，最大縱向力可達(dá)5500kN。該數(shù)量級(jí)車鉤力，足以造成機(jī)車、車輛脫軌、斷鉤等重大安全事故。

大減壓制動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，3萬(wàn)t列車運(yùn)行在不同線路坡度差的凹形坡道時(shí)，施行常用全制動(dòng)操作，列車車鉤力情況表明，隨著坡度差的增大，列車車鉤力隨之增大。當(dāng)坡度差大于8‰時(shí)，車鉤力值為平直線路相同工況的4倍。

凸型坡道機(jī)車動(dòng)力突變的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)列車使用牽引工況通過(guò)4‰與-4‰凸型坡道的線路變坡點(diǎn)時(shí)，若某臺(tái)從控機(jī)車發(fā)生牽引力突變，在突變機(jī)車與機(jī)前車輛位置處，列車縱向加速度瞬間增大，列車縱向車鉤力達(dá)到牽引工況下的最大值，此時(shí)該車鉤力可能導(dǎo)致列車斷鉤、脫鉤等分離事故。

異常制動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，列車運(yùn)行過(guò)程中，因機(jī)車、車輛某部發(fā)生故障、保護(hù)裝置動(dòng)作，某臺(tái)機(jī)車、車輛制動(dòng)機(jī)產(chǎn)生懲罰制動(dòng)或自動(dòng)減壓時(shí)，列車管將產(chǎn)生常用全制動(dòng)或緊急制動(dòng)，該工況下，可能伴隨同步中斷、制動(dòng)信號(hào)不傳遞等故障，制動(dòng)信號(hào)只能通過(guò)列車空氣管路進(jìn)行傳播，列車管減壓或緩解波速不能滿足列車安全運(yùn)行的要求，勢(shì)必會(huì)造成列車縱向車鉤力成倍增加，嚴(yán)重時(shí)影響列車運(yùn)行安全。

對(duì)3萬(wàn)t重載列車運(yùn)行速度要充分評(píng)估，其技術(shù)速度能否滿足運(yùn)輸組織的需求以及對(duì)行車組織的影響程度均要考量評(píng)估。

5 其他相關(guān)事宜

（1）為確保3萬(wàn)t列車試驗(yàn)工作穩(wěn)妥可靠，需要各專業(yè)配合聯(lián)勞協(xié)作，根據(jù)各自專業(yè)領(lǐng)域提前做好試驗(yàn)前各項(xiàng)準(zhǔn)備及論證，確保試驗(yàn)順利進(jìn)行。

（2）3萬(wàn)t列車運(yùn)行試驗(yàn)，在朔黃線尚屬首次，經(jīng)驗(yàn)缺乏、設(shè)備故障的可能性在所難免，為確保試驗(yàn)工作萬(wàn)無(wú)一失。需要制定試驗(yàn)列車事故應(yīng)急處置預(yù)案，明確救援裝備設(shè)置地點(diǎn)、應(yīng)急指揮流程、應(yīng)急處置方案及相關(guān)責(zé)任部門。

（3）需要購(gòu)置相關(guān)測(cè)試設(shè)備，并按照測(cè)點(diǎn)設(shè)置要求，完成機(jī)車車輛測(cè)試設(shè)備安裝及調(diào)試工作。

（4）會(huì)同通信專業(yè)，重點(diǎn)挑選參試機(jī)車，對(duì)參試機(jī)車的同步穩(wěn)定性及試驗(yàn)區(qū)段的LTE網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性進(jìn)行綜合測(cè)試，確保試驗(yàn)列車運(yùn)行安全。

6 結(jié)語(yǔ)

朔黃鐵路3萬(wàn)t重載列車的試驗(yàn)開(kāi)行將是一項(xiàng)龐大的工程，需要各部門的通力協(xié)作，強(qiáng)化專業(yè)管理與職能協(xié)調(diào)，才能推進(jìn)3萬(wàn)t重載列車的開(kāi)行。通過(guò)本文對(duì)試驗(yàn)條件、準(zhǔn)備工作等方面的研究，以期提供開(kāi)行前的基礎(chǔ)。對(duì)運(yùn)行方式、操縱技術(shù)、安全風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行全面細(xì)致的研究探討，才能確保朔黃鐵路3萬(wàn)t重載列車安全順利的試驗(yàn)開(kāi)行。