電力機(jī)車用廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)代替正線試運(yùn)行可行性研究

黃成榮，宋永豐，周 毅，陸 陽(yáng)

(1 中國(guó)鐵路總公司 運(yùn)輸局，北京100844; 2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所，北京100081)

綜合技術(shù)研究

電力機(jī)車用廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)代替正線試運(yùn)行可行性研究

黃成榮1，宋永豐2，周 毅2，陸 陽(yáng)2

(1 中國(guó)鐵路總公司 運(yùn)輸局，北京100844; 2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所，北京100081)

機(jī)車試運(yùn)行是機(jī)車投入運(yùn)用前驗(yàn)收的關(guān)鍵項(xiàng)目，是保證新造或大修后機(jī)車安全可靠運(yùn)行的最后一道防線。正線試運(yùn)行存在組織困難、驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn)受線路限制影響等問(wèn)題，所以尋找一種新的方法解決試運(yùn)行困難是鐵路運(yùn)輸部門和機(jī)車工廠面臨的共同難題。本文提出了利用廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方式進(jìn)行試運(yùn)行，并對(duì)試運(yùn)行項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行了分析研究，論證了采用此方式試運(yùn)行取代正線試運(yùn)行的可行性。分析結(jié)果表明廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試運(yùn)行可以取代正線試運(yùn)行，部分項(xiàng)點(diǎn)試運(yùn)行具有明顯優(yōu)勢(shì)。

試運(yùn)行;正線;滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái);可行性

鐵路機(jī)車是鐵路運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，產(chǎn)量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直接關(guān)系著鐵路運(yùn)行的安全和可靠性，試運(yùn)行試驗(yàn)是機(jī)車出廠例行試驗(yàn)的一部分，它是機(jī)車安全可靠運(yùn)行的最后一道防線，具有重要意義［1］。

國(guó)內(nèi)新造和大修后機(jī)車試運(yùn)行試驗(yàn)有相當(dāng)部分項(xiàng)目采用正線試驗(yàn)的方法，給鐵路局等運(yùn)用單位造成組織難度和成本壓力。隨著工廠電力機(jī)車生產(chǎn)和檢修能力的不斷擴(kuò)大，機(jī)車產(chǎn)量也隨之增加，使得機(jī)車正線試運(yùn)行安排日趨緊張，與鐵路運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)運(yùn)輸計(jì)劃的沖突日趨嚴(yán)重［2］。

新造和大修機(jī)車數(shù)量急劇上升，試運(yùn)行需求的增加和正線試運(yùn)行組織困難，時(shí)間周期長(zhǎng)的矛盾迫切地需求尋找新的辦法來(lái)解決試運(yùn)行問(wèn)題，在此背景下主機(jī)廠和大修工廠嘗試以廠線和滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試運(yùn)行來(lái)代替正線試運(yùn)行。

1 試運(yùn)行主要試驗(yàn)項(xiàng)目

調(diào)研了國(guó)內(nèi)主要機(jī)車主機(jī)廠試運(yùn)行項(xiàng)目，以和諧電力機(jī)車為例，主要項(xiàng)目如表1所示。

2 正線試運(yùn)行存在的局限性分析

2.1 運(yùn)輸組織困難

在正線試運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，需提前與路局協(xié)商，找空隙的時(shí)間穿插進(jìn)行，等待時(shí)間長(zhǎng)。目前，各廠機(jī)車產(chǎn)量不斷增加，進(jìn)入大修階段機(jī)車數(shù)量持續(xù)上升，對(duì)正線試運(yùn)行的需求日趨旺盛，正線試運(yùn)行時(shí)間的不確定性對(duì)機(jī)車試運(yùn)行計(jì)劃帶來(lái)嚴(yán)重影響。鐵路長(zhǎng)交路運(yùn)營(yíng)模式的推廣，使機(jī)務(wù)，調(diào)度部門也難以對(duì)大修機(jī)車100 km交路的正線試運(yùn)行難以做出合理的交路安排。

表1 和諧電力機(jī)車試運(yùn)行主要項(xiàng)目

2.2 試運(yùn)行成本高

廠家需租用路局正線試運(yùn)行，且在正線運(yùn)行時(shí)，鐵路局出于安全考慮，隨車配鐵路局司機(jī)進(jìn)行操作，因此試運(yùn)行成本較高。

2.3 存在安全隱患

由于新造機(jī)車和大修后的機(jī)車試運(yùn)行是機(jī)車組裝后和大修后的首次上線運(yùn)行，一些性能處于驗(yàn)證階段，過(guò)程中有可能出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致停車或者擊破，但正線運(yùn)輸時(shí)間安排非常緊張，如果試運(yùn)行不能按計(jì)劃時(shí)間點(diǎn)完成，會(huì)干擾正線正常運(yùn)輸秩序，同時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。有的機(jī)車廠為了消除機(jī)車出現(xiàn)故障導(dǎo)致不能運(yùn)行的情況，在試運(yùn)行編組時(shí)候中間連掛內(nèi)燃機(jī)車，如果試運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，機(jī)車無(wú)法靠自身牽引力運(yùn)行時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)車牽引試運(yùn)行機(jī)車回廠。此方案雖然能解決試運(yùn)行機(jī)車故障帶來(lái)的問(wèn)題，但增加了試運(yùn)行的工作量和成本。

2.4 驗(yàn)證項(xiàng)目不夠完整

試運(yùn)行項(xiàng)目如表1所示，鐵路局正線有線路速度限制，貨運(yùn)線限速較低，一般無(wú)法驗(yàn)證機(jī)車最高運(yùn)行速度，因此牽引特性，電制特性，高速運(yùn)行考核等項(xiàng)目不能完全考核。試運(yùn)行項(xiàng)目中有緊急制動(dòng)和空電聯(lián)合制動(dòng)相關(guān)項(xiàng)目，鐵路局出于對(duì)安全運(yùn)輸和鋼軌的保護(hù)，一般不允許廠家在正線上進(jìn)行緊急制動(dòng)，以防止擦輪，損壞鋼軌;同時(shí)為了避免干擾正常運(yùn)輸，正線試運(yùn)行時(shí)不允許機(jī)車隨意停車。

出于以上幾點(diǎn)的考慮，研究一種更為適合管理要求和試運(yùn)行條件的試運(yùn)行方式來(lái)替代正線試運(yùn)行已經(jīng)被擺在了一個(gè)重要的位置，成為一個(gè)亟待解決的課題。

圖1 某機(jī)車廠廠線

3 廠線試驗(yàn)?zāi)芰熬窒扌苑治?/h2>

目前國(guó)內(nèi)主要機(jī)車廠廠線里程在3 km左右，有效試運(yùn)行距離在2.5 km左右，廠線限速一般為50 km/h左右。通過(guò)廠線試運(yùn)行可以完成手動(dòng)過(guò)分相，空電聯(lián)鎖控制試驗(yàn)，緊急制動(dòng)試驗(yàn)，無(wú)人警惕試驗(yàn)，定速試驗(yàn)，效果可以達(dá)到正線效果。

廠線試運(yùn)行時(shí)速度較低，無(wú)法考核在高速情況下電機(jī)滿負(fù)荷發(fā)揮狀態(tài)，無(wú)法達(dá)到2008年新版電力機(jī)車大修規(guī)程中高速運(yùn)行不少于45 km的要求［3］。廠線距離短，在廠線試運(yùn)行時(shí)需要來(lái)回?fù)Q端拉鋸運(yùn)行，無(wú)法持續(xù)考核機(jī)車的走行部性能和軸承溫升。

4 滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)芰熬窒扌?/h2>

滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)一般具備6對(duì)軌道輪，可以對(duì)六軸車和四軸單節(jié)機(jī)車進(jìn)行試驗(yàn)，主要工作原理為當(dāng)機(jī)車架于滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)后，軌道輪支撐機(jī)車輪對(duì)，通過(guò)輪對(duì)之間的黏著力，機(jī)車將牽引力傳遞給軌道輪，軌道輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)，將力傳遞給發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電回饋，如圖2所示［4］。

圖2 滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)工作原理

圖3 某機(jī)車廠滾動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)

機(jī)車在滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上滾動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流大小可以改變機(jī)車負(fù)載，模擬線路運(yùn)行時(shí)的各種工況，實(shí)際試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)具有使機(jī)車滿功率運(yùn)行、高速持續(xù)運(yùn)行試驗(yàn)?zāi)芰Γ梢酝瓿缮鲜鲈囘\(yùn)行項(xiàng)目中牽引特性試驗(yàn)，電制特性試驗(yàn)，定速試驗(yàn)，無(wú)人警惕試驗(yàn)。

由于滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是由于機(jī)車輪對(duì)和軌道輪相互作用，相互配合進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)空氣制動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證具有難度，配合不當(dāng)容易發(fā)生事故。所以空電聯(lián)合控制試驗(yàn)，緊急制動(dòng)試驗(yàn)無(wú)法在滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。

5 廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)試運(yùn)行可行性分析

5.1 試運(yùn)行距離分析

如表1所示，試運(yùn)行距離要求100 km，其中牽引運(yùn)行不少于20 km，電制運(yùn)行不少于20 km，高速運(yùn)行不少于45 km。機(jī)車在滾動(dòng)臺(tái)上試運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流可以控制機(jī)車工作在牽引或者電制工況。在滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)最高速度范圍內(nèi)，可以滿足機(jī)車高速持續(xù)運(yùn)行。

5.2 試運(yùn)行項(xiàng)點(diǎn)分析

從上述廠線和滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)?zāi)芰χ锌梢钥闯鰪S線具備滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)無(wú)法進(jìn)行的空氣制動(dòng)項(xiàng)點(diǎn)完成能力，滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)具備廠線無(wú)法達(dá)到的高速運(yùn)行和持續(xù)帶負(fù)載運(yùn)行的能力，兩者結(jié)合可以完成試運(yùn)行的全部項(xiàng)點(diǎn)。

5.3 試運(yùn)行速度分析

2.5 km有效廠線可以完成速度50 km/h以下工況。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)根據(jù)型號(hào)不同額定速度有所差異，最高速度可以達(dá)到200 km/h以上，可以滿足試運(yùn)行項(xiàng)目對(duì)速度的要求。

5.4 技術(shù)指標(biāo)符合性分析

嘗試滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和廠線進(jìn)行試運(yùn)行，并與正線試運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)比結(jié)果如表2所示。對(duì)比結(jié)果可以看出正線試運(yùn)行沒有優(yōu)勢(shì)。

表2 電力機(jī)車廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和正線試運(yùn)行考核項(xiàng)點(diǎn)對(duì)比

5.5 廠線結(jié)合滾動(dòng)臺(tái)代替正線優(yōu)勢(shì)和不足分析優(yōu)點(diǎn)

(1)減少了對(duì)鐵路運(yùn)輸組織的干擾，臨近機(jī)車工廠的車站和貨運(yùn)組織不用考慮工廠機(jī)車試運(yùn)行的安排［5］。

(2)效率高。新造機(jī)車和大修機(jī)車試運(yùn)行時(shí)間安排靈活，在正線試運(yùn)行時(shí)，需要提前與鐵路局組織安排，等待合適時(shí)間;采用廠線和滾動(dòng)臺(tái)試運(yùn)行，時(shí)間完全由廠家控制，可以提高試運(yùn)行效率。

(3)費(fèi)用低。在正線試運(yùn)行試驗(yàn)需要給鐵路局一定的費(fèi)用，在廠線和滾動(dòng)臺(tái)試運(yùn)行只需要基本的成本費(fèi)用即可，可以大幅度降低成本。

(4)安全隱患小。在廠線和滾動(dòng)臺(tái)試運(yùn)行時(shí)安全隱患大幅度降低，不再對(duì)正線運(yùn)輸產(chǎn)生安全隱患。

(5)考核速度范圍廣。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以滿足機(jī)車速度考核要求，正線線路有限速要求，往往無(wú)法驗(yàn)證高速下機(jī)車的性能。

(6)驗(yàn)證項(xiàng)目全。廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以完整驗(yàn)證所有試運(yùn)行項(xiàng)點(diǎn)。為機(jī)車到機(jī)務(wù)段運(yùn)用提供安全、可靠的保障。

(7)適用范圍廣。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以滿足不同軸距機(jī)車的考核要求，由于很多機(jī)車廠家出口國(guó)外的機(jī)車并非為標(biāo)準(zhǔn)軌距，在正線和廠線上無(wú)法進(jìn)行試運(yùn)行考核。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)可以根據(jù)需要調(diào)整軌距，方便對(duì)不同軌距的機(jī)車進(jìn)行試驗(yàn)。

不足

(1)耗時(shí)比較長(zhǎng)。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，需要將機(jī)車固定于臺(tái)位上，固定一般需要1天時(shí)間，耗時(shí)較長(zhǎng)。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為六軸試驗(yàn)臺(tái)，無(wú)法一次性完全考核八軸機(jī)車，需要廠家將八軸機(jī)車解編后，分2次試運(yùn)行考核，增加了試運(yùn)行工作量。

(2)對(duì)人員要求高。滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試運(yùn)行考核時(shí)候，對(duì)于牽引加速和電制需要緩慢加速，試驗(yàn)時(shí)需要滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制人員和司機(jī)協(xié)同匹配操作，對(duì)人員的技術(shù)水平要求較高。

6 結(jié)束語(yǔ)

鐵路干線交路運(yùn)輸繁忙，安排新造或大修機(jī)車正線試運(yùn)行難度較大，并存在驗(yàn)證項(xiàng)目不全面，伴隨各種安全隱患等缺點(diǎn)。本文提出使用廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)方式進(jìn)行試運(yùn)行，并分析了其可行性。分析結(jié)果表明，廠線結(jié)合滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的方式進(jìn)行試運(yùn)行完全取代正線試運(yùn)行，并且在高速帶載持續(xù)運(yùn)行、特性驗(yàn)證和制動(dòng)停車等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

［1］ TB/T 2381－93內(nèi)燃機(jī)車線路運(yùn)行試驗(yàn)［S］.

［2］ 黎英豪，謝讓皋，呂安庶，喻貴忠.JZD_2型機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置［J］.鐵道機(jī)車車輛，2008，28(1):61-64.

［3］ 電力機(jī)車大修規(guī)程匯編［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2011.

［4］ 喬爾寧，楊紹時(shí)，吉金平，高惠純.機(jī)車滾動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)綜述［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2011，4(122):65-68.

［5］ 容長(zhǎng)生，袁寒梅，郭樹詳.機(jī)車大修采用廠內(nèi)專用線代替正線試運(yùn)可行性研究［J］.鐵道機(jī)車車輛，2013，31(5):91-95.

Feasibility Study on Electric Locomotive Trial Operation in the Factory Dedicated line and Roller Test Rig Instead of Field

HUANG Chengrong1，SONG Yongfeng2，ZHOU Yi2，LU Yang2
(1 Transport Bureau，China Railway，Beijing 100844，China; 2 Locomotive＆Car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081 China)

Locomotive Trial Operation is the last line of defense and key acceptance project for new creation and overhaul locomotive＇s safety and reliability.Organization is difficulty and verification item is influenced by line limit for trial operation in the main line，so looking for a new approach to solve the issue is a common problem for the railway transport sector and locomotive factories.Trial operation in the plant line and roller test rig is put forward and test points are analyzed in this paper.The feasibility of using this method to replace trial operation of main line was demonstrated at the same time.The analysis results show that trial operation in the factory line combines roller test rig can replace main line，and effect of some points are better than in the main line.

trial operation;main line;roller test rig;feasibility

U269.5+3

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.02.01

1008－7842(2015)02－0001－04

6—)男，研究員(

2014－11－20)