2萬t重載組合列車聯合制動時緩解后前涌的原因及對策

曹記勝，王奇鐘，李海龍

（1 太原鐵路局 太原機務段，山西太原030013；2 太原鐵路局 侯馬北機務段，山西侯馬043000；3 太原鐵路局 湖東電力機務段，山西大同037000）

2萬t重載組合列車聯合制動時緩解后前涌的原因及對策

曹記勝1，王奇鐘2，李海龍3

（1 太原鐵路局 太原機務段，山西太原030013；2 太原鐵路局 侯馬北機務段，山西侯馬043000；3 太原鐵路局 湖東電力機務段，山西大同037000）

針對2萬t重載組合列車聯合制動時普遍存在的緩解后前涌現象，對聯合制動時列車縱向力變化規律和機車司機操縱情況進行了綜合分析，找出了緩解前涌的操縱原因，明確了減緩緩解前涌的思路。在此基礎上，通過試驗分析，提出了減緩2萬t重載組合列車緩解前涌的操縱方法。

緩解前涌；聯合制動；電制動；最小有效減壓量；長大下坡道

2013年8月30日筆者添乘大秦線湖東站至涿鹿站間77085次重載組合列車，牽引204輛，計長228.4，總重20 400 t。列車編組情況：前部機車（HXD2 0154號）＋前列102輛＋中部機車（HXD1 0220）＋后列102輛＋可控列尾。列車采用Locotrol同步操縱系統，牽引或電制動時，主控機車、從控機車同步投入或解除；空氣制動時，主、從控機車及安裝在列車尾部的可控列尾同步減壓，可控列尾最大減壓量50 kPa（當主控機車減壓量小于50 kPa時按實際減壓量控制）。

列車在化稍營至涿鹿間長大下坡道地段循環制動調速時，采用空氣制動與電制動聯合制動方式，緩解后均有明顯的前涌感。對此，筆者先后詢問值乘司機、添乘指導司機及車間干部，普遍認為2萬t、1.5萬t及萬t重載列車比普通列車拉得多、編組長，緩解前涌現象較為常見。

列車緩解后前涌易造成車輛懸浮，增加脫軌系數，對列車平穩運行極為不利。尤其是萬噸以上重載列車運行中受力十分復雜，稍有不慎即會產生不良后果。因此，分析2萬噸重載組合列車聯合制動時緩解后前涌的原因，探求減緩緩解前涌的思路及操縱方法，很有必要。

1 聯合制動時列車縱向力分析

2萬t重載組合列車聯合制動時同時受到兩臺機車電制動力和主、從控機車及可控列尾同時排風所產生的空氣制動力，受力情況十分復雜。2萬t列車雖然采用Locotrol同步操縱系統，但空氣制動時，受制動波速的限制，列車中的各個車輛不可能同時產生制動力，其制動率也不盡相同。兩臺機車雖然可以同時投入或解除電制動，但其機械力傳遞到各個車輛也存在先后時差。2萬t列車長度近2 600 m，運行中有時要跨越多個變坡點，線路因素使其受力情況變得更加復雜。

（1）在主、從（前、中）兩臺機車電制動力的作用下，前列車鉤狀態是前部車輛車鉤在前部主控機車電制動力的作用下呈壓縮狀態，后部車輛車鉤在中部從控機車電制動力的作用下呈拉伸狀態，中部車輛呈隨機狀態。后列車輛車鉤在從控機車電制動力和車輛坡道下滑力的作用下呈壓縮狀態。全列車鉤總體呈壓縮趨勢。

（2）空氣制動時，前部主控機車排風，制動波從前往后依次傳遞，前列前部車輛車鉤被壓縮；中部從控機車排風，其制動波分別向前列后部和后列前部車輛依次傳遞，使前列后部車輛車鉤被拉伸，后列前部車輛被壓縮；可控列尾排風制動時，其制動波從后往前依次傳遞，后列后部車輛車鉤被拉伸。在空氣制動力的繼續作用下，整列車鉤呈壓縮趨勢。

（3）緩解空氣制動時，前、中兩臺機車同時給前列充風，前列首先緩解，對整列有拉伸趨勢；后列因中部機車對前列和后列兩頭充風，因此緩解滯后。換言之，前列首先緩解會產生拉伸趨勢，后列緩解后則會產生前涌趨勢。但由于此列車還受到兩臺機車強大的電制動力作用，列車不會產生拉伸沖動，而全列緩解后則會產生前涌趨勢。如果此時下坡道的坡度值變小，列車位能減幅較少時，其動能轉化率隨之減少，必然會加大列車壓縮趨勢，前涌現象將更加明顯。

2 列車緩解后前涌原因分析

2.1 司機操縱情況

77085次2萬t重載組合列車在化稍營出站后第一把閘緩解后出現明顯前涌后，筆者開始留意司機操縱方法，發現如下問題：一是減壓量小于最小有效減壓量即50 kPa，一般為40 kPa左右（如減壓前593 kPa，減壓后554 k Pa），可控列尾的減壓量則更少些，一般只有35 k Pa左右；二是制動時電制動投入過大，一般為70%～80%。筆者以為上述操縱方法是2萬t列車緩解前涌的主要原因。

2.2 緩解后列車前涌原因分析

（1）減壓量過小。減壓量為40 kPa左右時，后列后部車輛的實際減壓量則更小些，未能產生有效制動，至少是制動力微弱。因此，空氣制動期間，后列后部車輛即對整列有前牽引趨勢，但在兩臺機車電制動和前部車輛空氣制動力的作用下拱不動，沒有表現出來。列車緩解后，在前部車輛下滑力和后部車輛早已存在的集中下滑力作用下，必然會產生劇烈的前沖趨勢。

（2）制動前電制動力過大。兩臺機車75%左右的電制動力，使得整列車鉤一直處于壓縮狀態，空氣制動緩解后，在整列車過大的下滑力作用下，前阻后涌，故前沖感明顯。電制動力，尤其是制動前強大的電制動力對列車緩解后的前沖力沒有起到疏導、化解作用，而是起到蓄勢作用，加劇了電制動力與列車下滑力的沖突。

綜上所述，2萬t重載組合列車聯合制動時緩解后前涌的主要原因：一是減壓量過小，二是制動前電制動力過大。另外，還存在如上所述的線路因素。

2.3 當前操縱方法的弊端

通過添乘觀察、列車運行監控記錄裝置（LKJ）分析和詢問值乘司機及行車管理人員，上述操縱方法較為普遍。不少人認為減壓量越少越平穩，普遍為40 k Pa左右，有的制動距離長達5 km，甚至15 km以上；有的司機過分依賴電制動，認為制動容易產生沖動，多用電制動可以少制動，少制動則平穩。上述操縱思路及方法在一般情況下是對的，但對萬t以上重載列車則不盡然。

減壓量小些有利于列車平穩運行，但小于最小有效減壓量，有的車輛產生制動作用，有的不產生制動作用或制動力過小，無疑加大了列車中各個車輛制動率的差別，進而加大了車鉤伸縮沖動，不僅不利于列車平穩運行，還延長了制動時間和制動距離，存在不安全因素。

電制動具有“軟特性”，可以平穩施加或解除，易于操縱，便于控制。但如果突然施加過大的電制動力就會使列車前阻后涌，引起明顯的壓縮沖動，增加脫軌系數。在長大下坡道地段，萬噸，甚至2萬t列車緩解后會產生強大的下滑力，如果電制動力過大，同樣會產生劇烈的壓縮沖動。

3 減緩緩解后列車前涌的思路及操縱要點

3.1 減緩緩解后列車前涌的思路

減緩列車縱向沖動的基本思路是合理操縱，因勢利導，減緩、化解車鉤伸縮變化。針對2萬t列車緩解后前涌原因分析，減緩萬噸以上重載列車緩解前涌的基本思路一是制動前，適當減少電制動力，等候10 s以上，使車鉤壓縮力適當釋放，車鉤稍許伸張后再制動，以防車鉤緩沖裝置壓死而無緩沖前沖力之空間；二是制動時采用最小有效減壓量，使全列車與各車輛產生有效制動，不但可以減緩聯合制動時后列后部車輛的前拱作用，而且列車緩解時各個車輛逐次緩解，其坡道下滑力產生的前拱作用便會分散開來，也就容易被車鉤緩沖裝置逐一吸收、化解。三是緩解空氣制動后，隨即逐漸加大電制動力，使其與先后緩解的車輛下滑力相平衡，以減緩列車拉伸沖動。

3.2 試驗情況分析

上述分析和減緩緩解前涌的思路得到了湖東電力機務段運用車間領導的認可，先后于2013年9月13日、25日專門安排指導司機在化稍營—涿鹿、延慶—茶塢兩段長大下坡道地段進行了聯合制動試驗。試驗方案及操縱要點如下：

一是減壓量控制在50～55 kPa；二是制動前電制動力分別控制在70%，60%，50%，40%，30%；三是如制動前電制動力低于50%，則緩解后逐漸加大電制動力，整列緩解后加至75%左右。

試驗結果表明，制動前電制動力大于60%時，列車緩解后前涌感明顯，同時列車中部也有明顯的沖動，低于50%時則無前沖感，中部機車亦無沖動感。

3.3 減緩緩解后列車前涌的操縱要點

綜上所述，減緩2萬t及萬噸、1.5萬t重載組合列車緩解后前涌的操縱要點如下：一是制動前逐漸減弱電制動力，使其控制在30%～50%，等候10～15 s即減壓制動，減壓量控制在50～55 k Pa，使全列車各車輛產生有效制動；二是緩解后即逐漸加大電制動力，在列車開始緩解充風后40 s左右，即整列車緩解后將電制動加到70%左右（當下坡道坡度值變小時，電制動稍小些，反之稍大些），以抑制列車緩解前沖。

The Causes and Solutions for the Surge of 20 000 t Overloaded Unit Train During Braking Time

CAO Jisheng1，WANG Qizhong2，LI Hailong3
（1 Taiyuan Locomotive Depot，Taiyuan Railway Bureau，Taiyuan 030013 Shanxi，China；2 Houmabei Locomotive Depot，Taiyuan Railway Bureau，Houma 043000 Shanxi，China；3 Hudong Electric Depot，Taiyuan Railway Bureau，Datong 037000 Shanxi，China）

To solve the surge phenomenon of 20 000 t overloaded unit train during braking time，the variation of longitudinal force of train and the locomotive driver’s operation during braking time are analyzed，and the reason of the surge is found out，the thought of solving the surge has been cleared.On this basis，through the experimental analysis，the operation method to solve the surge of the 20 000 t overloaded unit train has been proposed.

level before flood；joint brake；dynamic braking；minimum effective decompression；grew up under the ramp

U260.35

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.03.24

1008－7842（2014）03－0097－02

4—）男，工程師（

2013－10－28）