HXD1C機車坡道起動困難原因分析及解決措施

張麗麗

摘? 要：機車在限制坡道上的起動能力直接影響區段牽引定數。本文通過牽引計算及列車緩解過程的縱向受力分析，定性分析了雙機HXD1C機車在12‰坡道上牽引試驗起動失敗的原因，并提出了坡起時機車的操縱方法及注意項點。

關鍵詞：HXD1C，坡道起車，牽引計算，操縱方法

0? 引言

昆明機務段擔當南昆線昆明到威舍間貨運列車牽引任務，該運行區段最大坡度為13‰，牽引定數為5000噸（雙機HXD1C）。據悉，該區段運用的雙機HXD1C型機車在牽引4500噸以上的貨物列車在12‰～13‰坡道上停車后，出現起車困難情況，具體表現為機車在坡道起動過程中出現前后往復運動，并伴著牽引力不斷波動（機車實際牽引力發揮曲線如圖1黃線所示），縱向沖擊很大。

1 牽引試驗情況

2019年9月15日到9月18日，中國鐵路昆明局集團有限公司組織在局管內金秧線（金馬村-秧田沖）進行了雙機HXD1C機車坡起試驗，該線路最小曲線半徑500m，試驗段坡度包括10.5‰、9.6‰、12‰、10‰、11.5‰等多段。試驗列車牽引噸位均在4000噸以上，試驗期間共發生8次起車失敗，其中7次采用緊急制動停車，緊急制動時機車速度分別為3.5km/h、23km/h、29.4km/h、30km/h、36km/h、38km/h、52km/h，在起動時均采用先施加防車輛后溜牽引力，在緩解列車同時增大牽引力的操縱方法。

通過牽引試驗發現，在速度較高時采用緊急制動停車，施加防止車輛后溜的牽引力后緩解列車，在車輛逐步緩解過程中，機車縱向沖動較明顯，多次前后往復運動后造起車失敗而后溜。而在后溜數米后采用緊急制動停車，再次施加和前一次相同的防后溜牽引力后緩解列車，在車輛緩解過程中，機車縱向沖動很小，能保持靜止狀態，再將牽引力增加到起車需要的牽引力時，列車平穩起動。

2 牽引理論計算

根據TB/T 1407.1-2018《列車牽引計算? 第1部分：機車牽引式列車》中列車起動限制條件計算公式，對雙機HXD1C在13‰的坡道上起動能力進行了核算。在黏著條件較好，且不考慮列車緩解過程車鉤間隙引起的縱向沖擊力的情況下，雙機HXD1C在13‰坡道上能夠起動的理論牽引質量為6011噸，計算方法如下：

該區段運用HXD1C機車是軸重25t，機車計算重量150t，起動牽引力570kN。在運用過程中，兩節機車通過重聯線進行同步控制，根據牽規計算得出：

3 試驗現象原因分析

從試驗現象分析，較大速度采用緊急制動停車和列車后溜數米之間最大差異在于車輛車鉤狀態，前者起車時各車輛間車鉤為壓縮狀態，后者起車時各車輛間車鉤為拉伸狀態。

速度較高時緊急制動停車會導致車鉤壓縮，列車緩解時車輛是從機后第1位到最后1位逐漸緩解。在列車緩解階段前期，機車和前部緩解車輛受到防后溜牽引力（與運行方向相同）和車輛阻力（與運行方向相反）的共同作用向前加速運動。當前部緩解車輛車鉤完全拉伸時，會突然受到后部未緩解車輛的制動力（與運行方向相反）和后部車輛阻力（與運行方向相反）的作用，導致前部車輛受到一個較大的縱向沖擊，前部緩解列車出現后溜現象，并伴隨著車輛后溜，機車牽引力減載。在前部車輛后溜且后部車輛還未運動時，前部車輛間的車鉤又呈現壓縮狀態，在逐步恢復機車牽引力時，機車又重新開始向前運行，并周而復始的重復上述過程，導致機車產生來回往復運動現象，且縱向沖擊逐漸增大。

當車輛后溜后停車，整列車的車鉤呈拉伸狀態。當機車牽引力大于列車阻力和未緩解車輛的制動力時，列車開始加速運動，由于此過程不會受到車輛間車鉤間隙影響而造成縱向沖擊，列車平穩起動。

4 起車操縱方法優化及注意事項

通過研究分析，在大坡道上停車緩解列車過程中施加牽引，會因車鉤間隙的影響導致緩解到某一節車時出現較大縱向沖擊，從而較大概率的引起坡起失敗，因此研究起動過程中如何消除列車車鉤間隙造成起車不利影響的操縱方法尤為重要。

因機車制動力始終是阻止機車發生運動的力，即當機車牽引力大于緩解車輛的阻力時，機車制動力方向與運行方向相反;當機車牽引力小于緩解車輛阻力以及列車緩解過程中車鉤間隙引起的縱向沖擊力時，機車制動力方向與運行方向相同，其值會也隨著列車運動趨勢的變化而動態調節。利用這一特點，研究出一種在車輛緩解時，同時施加機車牽引力和機車全制動力以保持機車靜止，待車輛完全緩解、車鉤完全拉伸后增大牽引力、緩解機車制動力的操縱方法進行列車起動，并在金秧線上試驗驗證，效果良好，除幾次因機車牽引封鎖導致車輛后溜外，坡起成功率明顯上升。

運用這種操縱方法時，需注意以下事項：

在列車緩解前將機車總風壓力充到最大值，盡可能縮短列車緩解時間;

結合列尾風壓查詢，合理掌握增大牽引力、緩解機車制動時機，此過程要注意HXD1C機車在牽引力和機車制動力同時施加時間超過2min后會觸發牽引封鎖，因此在牽引制動同時施加2分鐘內必須要緩解機車制動至少一次;

根據列車輛數確定車輛副風缸再充風時間，防止多次連續制動后因車輛副風缸缺風而導致制動力不足引發事故;

在列車緩解過程中，因為車鉤間隙的影響，尾部車輛會向后溜數米，要防止后溜過程中傷亡事故的發生;

關注起車過程中的電機溫升。

5 總結

本文通過分析金秧線雙機HXD1C機車坡道起車牽引試驗現象，分析出坡道起車失敗的主要原因，并研究出采用列車緩解過程中同時施加牽引和機車單獨制動的坡道起車操縱方法，并根據機車控制要求和安全風險提出了該方法起車時的注意事項，可供機車運用部門參考。

參考文獻：

[1]TB/T 1407.1-2018，列車牽引計算? 第1部分：機車牽引式列車[S].