淺談朔黃鐵路2 萬噸重載列車操縱優(yōu)化及應(yīng)對(duì)措施

黃建民

（國(guó)家能源集團(tuán)朔黃鐵路機(jī)輛分公司，河北 肅寧 062350）

1 2 萬噸列車運(yùn)行概況

朔黃鐵路2 萬噸編組方式為：1 臺(tái)HXD1 交流機(jī)車+108輛C80/C80B 貨 車+1 臺(tái)HXD1 交 流 機(jī) 車+108 輛C80/C80B 貨車+可控列尾，總重21600 噸、車長(zhǎng)2683.6 米。主要在神池南至黃驊港間運(yùn)行，上行限制坡道4‰，下行限制坡道12‰，行駛線路主要特點(diǎn)為海拔落差大、曲線半徑小、彎道橋梁隧道多。長(zhǎng)大下坡道主要集中在神池南至西柏坡區(qū)間，尤其是寧武西～原平南和南灣～小覺，線路坡度在10‰～12‰，是2 萬噸列車循環(huán)制動(dòng)的重點(diǎn)區(qū)段，也是安全控制的關(guān)鍵區(qū)段。

圖1 朔黃鐵路神池南～肅寧北海拔高度曲線圖

2 2 萬噸列車運(yùn)行現(xiàn)狀分析及操縱優(yōu)化過程

2.1 2 萬噸列車優(yōu)化操縱過程

2.1.1 2 萬噸列車車鉤力測(cè)試數(shù)據(jù)及分析

2014 年鐵科院負(fù)責(zé)編組232 輛的2 萬噸重載列車動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，共進(jìn)行34 次空-電聯(lián)合調(diào)速試驗(yàn)，產(chǎn)生的最大車鉤力為2142kN，遠(yuǎn)大于試驗(yàn)建議性指標(biāo)（正常運(yùn)行工況車鉤力不大于1000kN），接近試驗(yàn)規(guī)定的車鉤力安全限度控制值2250kN。如圖2 所示，34 次調(diào)速過程產(chǎn)生的最大車鉤力分布情況，從圖2 可知出現(xiàn)大于1000kN 以上的次數(shù)占比約為73.5%，大于1500kN 的次數(shù)占比為20.6%。2015 年鐵科院負(fù)責(zé)的編組216 輛2 萬噸列車動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，共計(jì)19 次空-電聯(lián)合調(diào)速制動(dòng)，其中11 次出現(xiàn)大于1000kN 車鉤力，占比約58%，最大壓鉤力為1429kN、最大拉鉤力為1358kN。

2.1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

通過數(shù)據(jù)分析，2015 年216 輛編組的2 萬噸列車制動(dòng)、緩解時(shí)列車縱向力較2014 年232 輛編組明顯減小，但從列車制動(dòng)、緩解特性上沒有根本改變，列車受力復(fù)雜，在列車緩解過程中受減壓量、線路縱斷面、再生力的影響較大，縱向力的產(chǎn)生未發(fā)生明顯改變。

圖2 車鉤力統(tǒng)計(jì)圖

2.1.3 優(yōu)化操縱效果

隨著2 萬噸列車不斷地增量開行，逐步暴露出列車縱向力過大，帶來的從控機(jī)車重聯(lián)渡板變形、車鉤緩沖器失效等問題，通過數(shù)據(jù)跟蹤分析，優(yōu)化操縱后設(shè)備損壞情況明顯下降，列車運(yùn)行品質(zhì)得到改善，但是，車鉤縱向力增大對(duì)機(jī)車設(shè)備的影響并未徹底消除，依然存在較大安全隱患。

3 2 萬噸列車高坡區(qū)段循環(huán)制動(dòng)產(chǎn)生沖動(dòng)的原因分析

3.1 列車縱向受力情況

2 萬噸列車在高坡區(qū)段循環(huán)制動(dòng)過程中，產(chǎn)生較大縱向力的主要原因是2 萬噸列車受“1+1”編組方式的影響，在初制動(dòng)緩解后雖然整列車在20s 內(nèi)產(chǎn)生緩解作用，但因從控機(jī)車分別向列車前后部車輛進(jìn)行充風(fēng)，造成前部130 輛左右的車輛與后部剩余車輛存在較大的緩解時(shí)間差，其中前130輛在8s 內(nèi)全部產(chǎn)生緩解作用，后50 輛貨車在18 ～20s 之間產(chǎn)生緩解作用（如圖3 所示）。由于列車長(zhǎng)度約2.6km，導(dǎo)致整列車緩解充風(fēng)緩慢且開始緩解時(shí)間較為集中，整列車在130 輛左右的位置處被分割成前后兩部分，在坡道下滑力的作用下，造成貨車車鉤的拉壓變化，由此產(chǎn)生較大的縱向車鉤力。受循環(huán)制動(dòng)緩解過程中從控機(jī)車再生制動(dòng)力的影響，2 萬噸列車最大拉鉤力發(fā)生在從控機(jī)車前部，而最大壓鉤力則發(fā)生在從控機(jī)車后部。

3.2 造成列車縱向力產(chǎn)生的主要因素

（1）通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，由于列車在循環(huán)制動(dòng)過程中，充風(fēng)時(shí)間規(guī)定為不低于180s，充風(fēng)地點(diǎn)的選擇尤為重要，當(dāng)列車充風(fēng)時(shí)間延長(zhǎng)以后，制動(dòng)力將隨之增大。

（2）操作人員在操縱過程中，對(duì)列車制動(dòng)性能掌握不熟，在制動(dòng)力判斷方面存在一定的差異化，由于人員離散型和列車制動(dòng)離散性影響，在操縱過程中，難免存在因緩解地點(diǎn)限制從而導(dǎo)致的誤緩解現(xiàn)象。

（3）由于天窗點(diǎn)后施工慢行影響，打亂制動(dòng)周期現(xiàn)象較多，給列車操縱帶來一定難度。

（4）閉塞設(shè)備的長(zhǎng)期服役，開行對(duì)數(shù)的增加，運(yùn)輸壓力的增大，最終導(dǎo)致區(qū)間接收非綠燈信號(hào)增多而形成的停車緩風(fēng)概率增加，打亂正常操縱制動(dòng)周期。

圖3 兩萬噸列車不同減壓量緩解過程示意圖

4 朔黃鐵路2 萬噸列車長(zhǎng)大下坡道循環(huán)制動(dòng)操縱優(yōu)化方案

4.1 控制充風(fēng)時(shí)間，合理調(diào)整列車制動(dòng)周期

熟練掌握列車制動(dòng)性能及漲速情況，配合列尾裝置風(fēng)壓及機(jī)車流量計(jì)，合理使用再生制動(dòng)，同時(shí)，適當(dāng)提高緩解速度，壓縮充風(fēng)時(shí)間，保證列車制動(dòng)作用的同時(shí)，減小列車制動(dòng)力對(duì)模式化操縱的影響。

4.2 合理調(diào)整制動(dòng)周期，減少臨時(shí)慢行對(duì)操縱的影響

天窗點(diǎn)收集施工限速命令，根據(jù)限速地點(diǎn)及列車制動(dòng)性能等條件，制定2 萬噸列車臨時(shí)慢行操縱辦法，為司乘人員提供參考依據(jù)。

4.3 合理控制列車運(yùn)行速度，減少區(qū)間接收綠黃燈信號(hào)的頻次

為減少區(qū)間運(yùn)行中機(jī)車信號(hào)接收綠黃燈對(duì)列車操縱的影響，建議在長(zhǎng)波浪制動(dòng)過程中根據(jù)列車制動(dòng)力情況合理調(diào)整列車運(yùn)行速度，降低運(yùn)行平均速度，與前行列車保持適當(dāng)距離，減少綠黃燈停車后對(duì)模式化操縱的影響。

4.4 優(yōu)化后縱向力對(duì)比分析

通過對(duì)優(yōu)化操縱前后2萬噸上行列車沖動(dòng)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)表明采取平穩(wěn)操縱優(yōu)化方案的2 萬噸列車，在長(zhǎng)大下坡道區(qū)段運(yùn)行中的沖動(dòng)明顯減小，但是，A 等級(jí)沖動(dòng)較優(yōu)化前增多，主要原因?yàn)檫\(yùn)行中緩解速度以及追加后對(duì)列車受力的增大影響，通過調(diào)整操縱方案其他等級(jí)沖動(dòng)明顯程下降趨勢(shì)（如圖4）。

圖4 2 萬噸列車操縱優(yōu)化對(duì)比效果圖

4.5 優(yōu)化操縱方案減少列車縱向受力

（1）將試閘地點(diǎn)由原來的9.5km 調(diào)整至10km 處，緩解地點(diǎn)隨之發(fā)生變化，極大的減小了中部機(jī)車的車鉤受力。緩解時(shí)再生力不發(fā)生變化的情況下，由原來的最大車鉤受力平均值1636kN 降低至調(diào)整緩解地點(diǎn)后的最大車鉤受力平均值807kN，有效地降低了該處列車緩解后的縱向力。

（2）通過優(yōu)化再生力使用方式和提高緩解速度，通過調(diào)整操縱方法能夠有效降低該地段循環(huán)制動(dòng)緩解過程中產(chǎn)生的列車縱向力。

（3）受北大牛至原平南區(qū)間線路環(huán)境影響，車體制動(dòng)力發(fā)生變化后，由于該地段只有500 米的允許緩解范圍，在該地段要做到精準(zhǔn)緩解比較困難，所以，在該地段頻繁出現(xiàn)追加減壓控速以滿足操縱要求，一定程度上加劇了列車縱向力見表1，同時(shí)，原平南進(jìn)站前為長(zhǎng)大下坡道，列車側(cè)線進(jìn)站控速困難，一把閘操縱方式既減小了列車縱向力，又便于列車側(cè)線進(jìn)站操縱，減少了因列車側(cè)線進(jìn)站造成的區(qū)間停車緩風(fēng)。

表1 74km 處受力情況

5 關(guān)鍵操縱區(qū)段，減少區(qū)間停車緩風(fēng)的操縱建議

5.1 寧武西至龍宮區(qū)間

寧武西站內(nèi)提高緩解速度（掌握排完風(fēng)后60km/h 以上緩解）盡量縮短充風(fēng)時(shí)間，主車通過分相后再生力掌握200kN，運(yùn)行至寧武東隧道再生力逐漸增加至350kN，控制列車運(yùn)行至20km 處64 ～65km/h 減壓，根據(jù)列車降速情況調(diào)整再生力，列車頭部到達(dá)23km 處提高緩解速度（37 ～39km/h），控制充風(fēng)時(shí)間，掌握充風(fēng)180 秒，運(yùn)行至25km處提高初制動(dòng)初速，減小閘瓦與車輪間摩擦系數(shù)，從而合理控制列車制動(dòng)力，列車排完風(fēng)后根據(jù)速度情況調(diào)整再生制動(dòng)，延長(zhǎng)待閘距離掌握一把閘通過龍宮分相。帶閘過程中，發(fā)現(xiàn)列車有降速趨勢(shì)時(shí)及時(shí)控制列車速度，保證列車在出長(zhǎng)梁山隧道前緩解，將制動(dòng)周期調(diào)整至模式化操縱周期，提高龍宮分相后的緩解速度。

5.2 龍宮至北大牛區(qū)間

由于操縱不當(dāng)或車體原因在龍宮站內(nèi)停車后，建議追加減壓至100kPa，排完風(fēng)后緩解列車開車，目的為增大列車管減壓量延長(zhǎng)所需充風(fēng)時(shí)間，出站后根據(jù)列尾風(fēng)壓、列車速度、流量計(jì)情況合理掌握減壓時(shí)機(jī)，使列車在龍宮至北大牛區(qū)間能夠恢復(fù)至模式化操縱方案中，減少后續(xù)停車，降低對(duì)運(yùn)輸秩序的干擾。

5.3 特殊情況停車后的操縱辦法

列車在運(yùn)行因追蹤綠黃燈或其他原因在區(qū)間停車后，在確保安全的前提下，停車后采取適當(dāng)追加減壓（建議追加至不超過70kPa）或動(dòng)車后減少再生制動(dòng)的方式，合理控制充風(fēng)時(shí)間，使列車盡快恢復(fù)至模式化操縱方案，減少后續(xù)停車。

6 結(jié)語

（1）神池南至寧武西區(qū)間試閘處通過將試閘地點(diǎn)向東移動(dòng)，可以有效降低縱向力。

（2）寧武西至龍宮間第一次循環(huán)制動(dòng)緩解后縱向力大的問題，通過提高緩解速度和規(guī)范再生力使用值，在一定程度上可以降低列車縱向力。

（3）長(zhǎng)梁山隧道內(nèi)第二次循環(huán)制動(dòng)緩解和寺鋪尖隧道內(nèi)循環(huán)制動(dòng)緩解縱向力較大的問題，通過優(yōu)化再生力使用值，規(guī)范再生力使用過程，使列車基本處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，可以降低該地點(diǎn)緩解后縱向力較大現(xiàn)狀。

（4）北大牛至原平南區(qū)間采用一把閘的操縱方式，可以避免74km 處因緩解需要頻繁追加縱向力增大的問題，同時(shí)，降低了原平南進(jìn)側(cè)線操縱難度。