朔黃鐵路萬噸列車上坡道起車研究

王志毅　王靖華

摘 要：國家能源集團(tuán)朔黃鐵路公司開行萬噸重載列車以來，上坡道起車失敗，被迫救援，時(shí)有發(fā)生，甚至因起車操縱不當(dāng)，發(fā)生列車溜逸、打傷鋼軌的行車事故，給行車安全帶來隱患。通過分析線路條件、列車起動(dòng)能力、實(shí)際案例等措施，深入的研究和探討合理有效的坡道起車辦法，同時(shí)給乘務(wù)員提供明確操縱依據(jù)，進(jìn)而保證列車運(yùn)行安全，提高運(yùn)行能力顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：長大上坡道 列車起動(dòng)能力 坡道起車 注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0066-03

朔黃鐵路西高東低，線路落差大，最大坡道12‰，橋隧相連，最小曲線半徑400m，同時(shí)線路運(yùn)行密度大，最高日開行120多對(duì)列車，在此背景下，萬噸列車一旦因前方接車不暢等原因區(qū)間停車，就需要面臨上坡道起車的問題，如何科學(xué)、快速起動(dòng)列車，杜絕列車溜逸、打傷鋼軌事件發(fā)生，減少區(qū)間救援，提高線路運(yùn)行能力，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

1 朔黃鐵路線路條件和坡道起車?yán)щy區(qū)段

1.1 朔黃鐵路線路條件

朔黃鐵路西起山西神池縣，東至河北黃驊港，運(yùn)營里程近600km，其中神池南至肅寧北400km范圍內(nèi)，線路落差達(dá)1500多m，肅寧北至黃驊港間最大為4‰的起伏坡道。

1.2 朔黃鐵路機(jī)車起動(dòng)牽引力

朔黃鐵路使用的機(jī)車為SS4B電力機(jī)車（起動(dòng)牽引力628kN），HXD1型神華八軸電力機(jī)車（起動(dòng)牽引力760kN），HXD1型神華十二軸電力機(jī)車（起動(dòng)牽引力1140kN，因牽引力足夠，本機(jī)車不存在起動(dòng)困難的情況，文中不在贅述）。

1.3 朔黃鐵路起動(dòng)困難列車類型及區(qū)段

朔黃鐵路列車在實(shí)際開行過程中，由于上坡道起車不成功，導(dǎo)致救援事件時(shí)有發(fā)生，具體起動(dòng)編組困難情況如表1所示。

2 上坡道起車列車受力分析

列車阻力是與列車運(yùn)行方向相反、阻礙列車運(yùn)行的、司機(jī)不可控制的外力。長大上坡道起動(dòng)列車受到的阻力包括基本阻力和附加阻力。

基本阻力是指列車運(yùn)行中永遠(yuǎn)存在的阻力。列車起動(dòng)基本阻力產(chǎn)生的原因和影響因素主要有以下幾個(gè)方面。

（1）機(jī)車、車輛長時(shí)間停留后，滑動(dòng)軸承與軸頸間的潤滑油被壓出，流入軸箱下部，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下所形成的潤滑油膜被破壞。因此，機(jī)車、車輛在起動(dòng)的瞬間，滑動(dòng)軸承與軸頸間的滑動(dòng)摩擦近乎于干摩擦，使摩擦系數(shù)急劇增大，導(dǎo)致摩擦阻力增大；

（2）列車長時(shí)間停留，輪軌接觸處在軸載荷重力的作用下，彈性變形增加，列車起動(dòng)時(shí)滾動(dòng)阻力較列車運(yùn)行時(shí)更大；

（3）車輛長時(shí)間停留后，軸箱溫度降低，潤滑油黏度增大，摩擦阻力增加。這些因素均使機(jī)車、車輛起動(dòng)時(shí)的基本阻力比正常運(yùn)行時(shí)大得多。

附加阻力是指列車在特殊情況下所產(chǎn)生的阻力，分別為：坡道阻力、曲線阻力、隧道阻力等。

列車在長大上坡道運(yùn)行時(shí)，不但存在基本阻力，而且存在附加阻力。在長大上坡道起動(dòng)時(shí)，這些阻力成倍增加，這就造成了列車起動(dòng)困難甚至無法啟動(dòng)。

3 HXD1型神華八軸電力機(jī)車及SS4B型電力機(jī)車起動(dòng)能力分析

3.1 起動(dòng)重量計(jì)算

HXD1型神華八軸電力機(jī)車及SS4B型電力機(jī)車不同坡道起動(dòng)重量計(jì)算結(jié)果如表2、表3所示。

3.2 上行起動(dòng)能力計(jì)算

上行HXD1型神華八軸電力機(jī)車牽引108輛C70重車、108輛C80重車在4%的上坡道停車后，其起動(dòng)阻力分別為811KN與813KN。

HXD1型神華八軸電力機(jī)車起動(dòng)牽引力為760kN（機(jī)車牽引力使用系數(shù)按0.9計(jì)算，最大僅為684kN），小于116輛C70貨車重車的起動(dòng)列車所需的起動(dòng)牽引力811kN及108輛C80貨車重車的起動(dòng)列車所需的起動(dòng)牽引力813kN，因此起動(dòng)困難。

通過表1可以得出，HXD1型神華八軸電力機(jī)車4‰上坡道僅能起動(dòng)9300t的列車，小于116輛C70貨車重車總重10788t及108輛C80貨車重車總重10800t，因此起動(dòng)困難。

3.3 下行起動(dòng)能力計(jì)算

下行HXD1型神華八軸電力機(jī)車牽引132輛C64空車在12%的長大上坡道停車后，其起動(dòng)阻力為495kN；下行SS4B型電力機(jī)車牽引132輛C64空車在12%的長大上坡道停車后，其起動(dòng)阻力為492kN。

HXD1型神華八軸電力機(jī)車及SS4B型電力機(jī)車牽引132輛C64空車（116輛C70空車及108輛C80空車總重，小于132輛C64空車總重，此處不再贅述），所需起動(dòng)阻力均為490kN左右，小于HXD1型神華八軸電力機(jī)車起動(dòng)牽引力760kN（機(jī)車牽引力使用系數(shù)按0.9計(jì)算，最大為684kN），也小于SS4B型電力機(jī)車起動(dòng)牽引力628kN（機(jī)車牽引力使用系數(shù)按0.9計(jì)算，最大為565kN），因此理論上滿足起動(dòng)需求。

通過表1可以得出，HXD1型神華八軸電力機(jī)車在12‰上坡道能起動(dòng)4266t的列車重量，通過表3可以得出，SS4B型電力機(jī)車在12‰上坡道能起動(dòng)3513t的列車重量，均大于132輛C64空車的總重3036t，因此理論上也滿足起動(dòng)需求。

通過理論計(jì)算，下行空車均滿足坡道起車需求，但在實(shí)際運(yùn)行中，受到機(jī)車、天氣、線路曲線、隧道、橋梁、粉塵等因素的影響，導(dǎo)致附加阻力增大，致使部分列車未能正常起動(dòng)，最終請(qǐng)求救援，嚴(yán)重干擾了運(yùn)輸秩序，因此仍需對(duì)坡道起車的問題進(jìn)行重點(diǎn)研究。

4 案例分析

案例一：2013年7月21日，7075號(hào)機(jī)車擔(dān)當(dāng)肅寧北至神池南間16973次牽引任務(wù)，總重3036t，輛數(shù)132，計(jì)長158.4。

肅寧北站7時(shí)17分26秒發(fā)車，13時(shí)06分50秒運(yùn)行至龍宮至寧武西間接收239#信號(hào)紅燈，列車速度42km/h，常用制動(dòng)減壓50kPa，停于24km+131m處（整列10‰上坡道），停車后追加至490kPa，13時(shí)08分12秒機(jī)車信號(hào)接收綠燈，13時(shí)12分48秒緩解列車，準(zhǔn)備開車，13時(shí)20分16秒起車失敗，大閘減壓110kPa，13時(shí)23分47秒再次緩解列車，二次起車失敗，于13時(shí)30分13秒請(qǐng)求救援。

案例二：2014年8月3日，7082號(hào)機(jī)車，擔(dān)神池南至肅寧北間17018次牽引任務(wù)，牽引116輛，總重10788t，換長139.2。

神池南站16時(shí)19分開車，20時(shí)38分27秒運(yùn)行至三汲站過完分相后，“CCU通信中斷”，速度72km/h跳主斷，自動(dòng)降弓并自動(dòng)減壓70kPa，列車停于三汲至靈壽間259km+421m處（整列4‰上坡道），恢復(fù)正常后，20時(shí)59分25秒發(fā)車，區(qū)間停車19min19s。

分析：案例一中整列車停于長梁山隧道內(nèi)24km+131m處，整列處于10‰長大上坡道，通過HXD1型神華八軸電力機(jī)車起動(dòng)重量計(jì)算表中可以得出該機(jī)車在10‰長大上坡道能起動(dòng)4928t的重量，該次列車牽引重量僅為3036t，卻未能正常起動(dòng)列車，導(dǎo)致了一次被迫救援事件的發(fā)生。

案例二中整列車多數(shù)停于4‰上坡道，僅尾部少數(shù)車輛停于3.5‰上坡道，通過HXD1型神華八軸電力機(jī)車起動(dòng)重量計(jì)算表可以得出該機(jī)車在4‰上坡道能起動(dòng)重量為9300t的重量，而該次列車牽引重量為10788t，司機(jī)卻能正常起動(dòng)列車。

案例一與案例二中兩位司機(jī)停車前采取的停車措施有很大區(qū)別車前，案列一中列車速度42km/h，司機(jī)直接減壓50kPa，未采取任何其它措施；案例二中CCU通信中斷，列車速度72km/h跳主斷，自動(dòng)降弓并自動(dòng)減壓70kPa，由于自動(dòng)降弓，列車牽引力切除，司機(jī)在列車速度降至40km/h時(shí)將小閘至制動(dòng)位，充分壓縮了車鉤，為起車做好準(zhǔn)備，這是兩案列中最大的區(qū)別。

案例一中地面信號(hào)僅在停車后1分多鐘就開放好了，司機(jī)對(duì)列車在限制坡道上的操縱的預(yù)想不到位，停車前未能考慮列車所停線路條件。由于隧道內(nèi)煤灰粉塵較多，機(jī)車輪周上的切線力大于輪軌間的粘著力，機(jī)車動(dòng)輪與鋼軌間的粘著被破壞，牽引力使用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值0.9，機(jī)車牽引力不能正常發(fā)揮；且停車前未能采取有效的壓縮車鉤措施，使整列車車鉤成伸展?fàn)顟B(tài)，起動(dòng)時(shí)無法達(dá)到逐輛啟動(dòng)目的，造成起車失敗。

5 列車上坡道起車辦法

通過分析以上案例，同時(shí)結(jié)合朔黃鐵路具體情況，制定上坡道起車辦法。

5.1 停車

列車停車過程中速度30km/h以上，人為控制機(jī)車閘缸壓力不低于300kPa或再生力不低于400kN或制動(dòng)電流600A，再大閘減壓，使車鉤處于壓縮狀態(tài)；如遇速度低于30km/h需要停車時(shí)，人為控制機(jī)車閘缸壓力不低于300kPa或再生不低于400kN或電制電流600A，一次減壓80kPa，車未停穩(wěn)之前適當(dāng)撒砂，為起車提供良好的粘著條件；接收黃燈，如大閘減壓后，及時(shí)利用再生制動(dòng)或電制電流，使車鉤處于壓縮狀態(tài)。停車后追加減壓至100kPa，提高尾部開緩時(shí)間，便于列車起動(dòng)。如減壓達(dá)到170kPa或非常停車，由于尾部開緩時(shí)間增長，應(yīng)持續(xù)牽引保持9min以上，并隨時(shí)監(jiān)聽走行部狀態(tài)。

5.2 起車

起車前將總風(fēng)打滿，緩解機(jī)車制動(dòng)，牽引力給至400kN或牽引電流給至600A，再緩解大閘，在保證不發(fā)生空轉(zhuǎn)的前提下逐步提牽引手柄。緩解大閘之后10s內(nèi)逐步增加牽引力600kN～650kN或牽引電流750A，如果不發(fā)生空轉(zhuǎn)，可繼續(xù)增大牽引力，使車輛逐輛啟動(dòng)，當(dāng)機(jī)車向前移動(dòng)時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行點(diǎn)式撒砂，防止空轉(zhuǎn)。

起車前天氣良好時(shí)關(guān)閉撒砂閥，列車起動(dòng)后及時(shí)打開砂閥。天氣不良時(shí)，人為清理軌面并進(jìn)行人工鋪砂。緩解過程中壓縮機(jī)置強(qiáng)泵打風(fēng)位置，并打開兩側(cè)窗戶，副司機(jī)監(jiān)聽觀察有無空轉(zhuǎn)或其他異狀。

5.3 二次起車

當(dāng)?shù)谝淮纹饎?dòng)失敗時(shí)，只要列車不向后溜，保持機(jī)車牽引力，列車充滿風(fēng)，先大閘減壓50kPa保壓，然后牽引手柄退回零位，進(jìn)行壓縮車鉤后立即追加減壓至100kPa，準(zhǔn)備二次強(qiáng)迫起動(dòng)。若列車向后溜，則直接減壓100kPa停車后再起。當(dāng)二次起動(dòng)不成功時(shí)，直接減壓100kPa后，手柄回零并立即請(qǐng)求救援。起車過程中嚴(yán)禁手柄先回零后減壓，造成列車溜逸；禁止直接大減壓，造成不能壓縮車鉤。

5.4 朔黃線關(guān)鍵地段操縱注意事項(xiàng)

（1）上行東冶站內(nèi)靠標(biāo)停車，盡量停于距出站信號(hào)機(jī)較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)，列車尾部過標(biāo)即可，為起車留有一定的加速距離。

（2）上行東冶站-南灣站134km～137km+800m為連續(xù)3～4‰上坡道，列車運(yùn)行至該地段時(shí)，乘務(wù)員須提前預(yù)想、聯(lián)控，避免將列車停于坡道上。

（3）上行西柏坡～三汲～靈壽站252km+800m～256km+200m、258km～260km+400m為連續(xù)3～4‰上坡道，三汲站提前聯(lián)控控制好速度，在確知前方閉塞分區(qū)占用，可將列車停于252km處，避免三汲站內(nèi)停車，防止將列車停于困難區(qū)段。西柏坡至三汲間，為避免將列車停于坡道上，應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)控，掌握前行閉塞分區(qū)占用情況，遇黃燈時(shí)，應(yīng)立即降速，延長區(qū)段運(yùn)行時(shí)分，避免將列車停于起動(dòng)困難的坡道上。

（4）朔黃線管內(nèi)下行線32km+500m、48km+500m、50km+200m、52km+500m、54km、59km、157km、159km、169km列車停車后起動(dòng)較困難，停車時(shí)提前預(yù)想，盡量避開此地點(diǎn)。

5.5 坡道起車辦法使用效果

通過2017年、2018年數(shù)據(jù)分析，上坡道區(qū)段停車后，認(rèn)真執(zhí)行上述坡道起車辦法，均未發(fā)生救援、打傷鋼軌及列車溜逸事件的發(fā)生，取得了良好的效果，同時(shí)降低乘務(wù)員的操縱難度，受到了乘務(wù)員的普遍歡迎。

6 結(jié)語

上坡道起車要保證起車成功，需要關(guān)口前移，停車前做好預(yù)想，盡量避免停止停車后起動(dòng)困難的區(qū)段，不得已停車時(shí)，也需要盡可能壓縮車鉤，起車時(shí)保持車輛逐輛啟動(dòng)，提高起車成功率。上坡道起車時(shí)，尤其要注意，寧可起車不成功，造成救援，也要避免因安全措施不到位，盲目起車，造成打傷鋼軌或列車溜逸，造成事故擴(kuò)大化。

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