長大下坡道重載列車管壓異常變化導致列車制動力突變的思考

劉釗

（國家朔黃鐵路公司機輛分公司，河北 滄州 062350）

1 事件概況

朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，東至河北省黃驊市黃驊港車站，線路全長603km，歷經普通貨物列車、組合萬噸、單元萬噸、1.6 萬噸、1.74 萬噸、2萬噸重載列車，目前3 萬噸列車開行已提上日程，面臨的安全壓力與日俱增。近期，朔黃鐵路上行龍宮至北大牛間50～64km 處，發生10 起列車管壓力異常波動，導致列車被迫停車事件。其中，5 起管壓異常波動造成速度快速上漲，乘務員被迫采取最大減壓量停車；5 起因列車管壓力異常下降，導致制動力增強。

2 制動故障的類型及危害

朔黃鐵路重載列車編組形式分為1+1 組合及2+0單元萬噸，2 萬噸列車為機車+車輛+機車+車輛+可控列尾，萬噸列車為機車+機車+車輛+可控列尾。每臺電力機車都具備獨立的制動機系統，直流機車為DK-1 制動機系統，交流機車為DK-2 制動機系統。在正常運行過程中，從控機車制動機接收主控機車經無線同步系統發送的相關指令后，產生制動或緩解作用。當機車制動機某部發生故障時，列車將產生不同的制動作用。

對列車制動機故障類型及現象進行梳理：

一是故障類型：按照制動機結構分為電器部件故障、機械部件故障、空氣管路故障。

二是故障現象：緊急制動、制動失效、緩解失效、自動制動、自動緩解。

近期，朔黃鐵路發生的10 起典型制動系統狀態不良事件。在運行中，列車部分車輛制動力突然增強或減弱，導致車鉤頻繁拉、壓變化，橫向力、縱向力突然增大。當司機施行追加減壓時，受制動延時的影響，列車將產生較大的縱向力，存在一定的安全隱患。若司機采取措施不及時或制動機嚴重不良，列車長時間超速運行，通過小曲線半徑、橋梁、隧道等困難區段，將大大增加列車脫軌、顛覆的危險系數，嚴重影響列車運行安全。

3 故障分析的排查情況

3.1 線路情況分析

龍宮-北大牛區間上行線K50-K60 線路信息：橋梁5 座、隧道17 座、涵洞27 個、曲線10 條（R=500m 曲線7 條、R=600m 曲線1 條、R=1000m 曲 線1 條、R=2000m 曲線1 條）、10‰～12‰下坡道。

3.2 乘務員操縱情況分析

列車運行至龍宮站內42～43km 處緩解，再充風運行至43～45km 處，速度51～57km/h，列車減壓50kPa 調速，乘務員采用長波浪制動操作，機車再生力120～230kN。全列帶閘運行11～13km 后，其中5 列出現列車管壓5～20s 異常波動，上漲3～5kPa。乘務員發現列車快速上漲，被迫采取最大減壓量停車；另外5 列出現列車管壓力12～65s 下降8～18kPa，導致制動力增強。操縱符合《鐵路機車操作規則》（TG/JW104—2012）、《列車操縱示意圖》及列車操縱提示卡相關要求。

3.3 機車、設備數據分析

3.3.1 機車類型分析

此次事件涉及19 臺機車，涵蓋神華號、和諧號交流機車，SS4G 直流機車3 種車型，相關機車近期分別進行了C1、C2、3X 等修程，修后走行1222～73092km不等。近期，機車無線重聯裝置、控制系統未做過改動。在檢修過程中，按照檢修工藝范圍對機車制動系統進行檢查及試驗，作業正常，近期無類似故障提票。

3.3.2 機車制動控制單元數據分析

（1）列車管壓異常上升。通過機車BCU、CCU 數據分析，列車管壓力波動時主車比從車快3～5s，故障時刻列車管壓力出現壓力波動過程。列車管壓力波動時，主控機車大閘在制后中立位保壓，電信號無異常、P01 目標值、均衡風缸無變化，主從車通信正常。同時，流量監控器無充風流量，且列車管壓波動前，列車速度已處于異常上升狀態，上升速率為7km/h（與列車在長大下坡道緩解后再生工況下加速度相當）。

（2）列車管壓力異常下降。通過主從控機車BCU數據分析顯示，制動保壓狀態下，大閘在中立位，目標值和均衡風缸無變化，網絡數據顯示正常（見圖1）。

圖1 BCU 數據分析

3.3.3 列尾裝置數據分析

通過對列尾主機以及列尾車載數據分析，重載列車列尾在跟隨排風過程中，尾部管壓呈持續下降趨勢。排風完成后，尾部管壓恒定在目標值。當列車管出現異常變化時，列尾裝置無排風記錄，無異常漏風記錄。

3.4 車輛情況分析

此次事件涉及列車編組車輛為二七車輛廠、內蒙古一機廠、齊齊哈爾車輛廠、株洲車輛廠生產的混編C80 車輛，裝設120-1 型車輛制動機。通過列車編組情況分析，其中發生列車管壓力異常上升的5 列車，均最少有54 輛車體增設C80 自動防溜裝置；發生列車管壓力異常下降的5 列車，其中4 列增設C80 自動防溜裝置。

3.5 模擬試驗情況

3.5.1 還原試驗

對發生異常的兩列重載列車進行靜態試驗，模擬龍宮至北大牛列車操縱情況，其中一列車前部58 輛，共有5 輛車在保壓10min 左右發生自然緩解，分別為機 后20 位、24 位、28 位、36 位、54 位；另一列未見異常。

3.5.2 專項試驗

（1）通過對裝有防溜裝置和未裝防溜裝置的列車循環制動減壓50kPa，對比分析充排風時間，其中充風時間延長7s、排風時間延長18s。

（2）通過機車制動機補風功能、遮斷閥竄風、機車連接處泄漏三項試驗，發現在機車制動機處于非正常的情況下，列車管壓力均不會產生回風或波動現象。

（3）通過對裝設車輛防溜器編組列車進行試驗，在常用制動50kPa 保壓情況下，分別開關5 輛、10 輛、20 輛、30 輛自動防溜裝置調節閥塞門，列車管壓力有回升，最小1kPa，最大3kPa，車輛未發生緩解現象。

（4）模擬72 位車輛列管泄漏，初制動減壓后保壓10min，列車管壓力在549kPa～526kPa～545kPa 范圍內波動，并出現95 輛車輛緩解，其余車輛制動正常。其中模擬111 位車輛列管泄漏，初制動減壓后保壓10min，列車管壓力在545kPa～536kPa～542kPa 范圍內波動，并出現103 輛車輛緩解[12、41-45、47-70（53、58 制動）、81-118、129-143、145-168（162 制動）、216]，其余車輛制動正常。

（5）模擬列尾故障排風試驗。列車初制動減壓后保壓10min 時，列尾裝置電磁閥故障打開10s，列車管列車下降7kPa，出現機后129 位至216 位88 車輛緩解。

3.6 120-1 型車輛制動機加速制動和緊急增壓作用原理

與120 閥相比，120-1 閥增加了常用加速制動和緊急增壓等性能，加速制動作用明顯縮短了常用制動減壓時間，縮短了制動距離，減小了列車沖動，有利于重載列車運行。這兩個功能都是通過對滑閥的結構改動實現的。常用加速制動是通過在滑閥底面增加一個孔，與一局減孔相連。制動位時，此孔與滑閥套列車管相通，將列車管壓縮空氣通過局減聯絡槽始終排大氣，加快列車管排風速度。當制動保壓后，節制閥切斷排大氣通路，加速制動作用結束。120-1 閥緊急增壓作用是通過增加加緩風缸和副風缸溝通孔來實現的。當緊急制動時，通過此孔將滑閥套加緩風缸通路與滑閥室副風缸連通，制動缸壓力有所上升。

3.7 車輛防溜器作用原理

對制動停車后的列車和車輛采取防溜作業時，作業人員只需緩慢排空列車制動主管風壓，車輛自動防溜器檢測到主管風壓為零的信號后，自動防溜器作用，鎖住制動缸活塞桿，阻止回縮，使其通過基礎制動裝置始終對閘瓦保持適當壓力，實現自動防溜，達到和人工擰緊人力制動機相同的防溜效果。該裝置在列車制動主管引出制動支管，增設容積為1L 的延時風缸和孔徑為0.8mm 的絲堵，通過延時風缸、絲堵和雙向比較閥實現列車管與防溜裝置風壓一致，保障列車制動、緩解作用良好（見圖2）。

圖2 自動防溜器原理及現場圖片

3.8 故障分析判斷情況

通過對列車管壓力、機車類型、運行速度、充風時間、線路狀態、車輛類型、車輛編號等7 個項點的數據變化規律分析發現，事件發生的地點集中在龍宮至北大牛區間54～57km 處、列車管壓力變化情況基本一致（異常上升3～5kPa、異常下降8～18kPa）、運行速度接近（管壓異常下降時速度在60～70km/h 間，管壓異常上升時速度為70km/h 以上）、制動時尾壓一致（584～588kPa）、管壓上升的車輛編組有同類（編組列車內均裝設防溜器車輛）。綜合機車、車輛制動性能及專項模擬試驗結果判斷，在整列車制動狀態下，發生自然緩解的原因是列車管系漏泄導致列車管壓力波動，引起前、后部車輛壓力流動均衡。

4 安全保障措施

一是持續做好機車車輛相關設備數據梳理，對機車同步、BCU、可控列尾數據及控制模式、車輛狀態信息進行深入分析，從邏輯關系控制指令層面杜絕重聯列車前后指令不跟隨、不同步的現象。二是120-1 閥較傳統120 閥對比增加了一個局減孔，制動保壓時始終與列車管溝通，只靠節制閥切斷，車輛部門利用修程加強節制閥的維保。同時重點對各結合面膠墊及O 型圈、局減閥模板、滑閥、主閥模板及O 型圈進行泄露試驗，增加動態仿真模擬，避免運行中車輛泄露超標導致部分車輛自然緩解。三是進入長大下坡道區段的始發重載列車發車前，應結合區段內列車操縱情況針對性開展制動保壓試驗，充分考慮困難區段線路狀態，核定保壓試驗時間及漏泄量標準，避免長波浪制動周期中漏泄超標導致自然緩解發生。四是相關單位做好防溜器的維護保養，重點對風管連接處、雙向電磁閥等關鍵部件狀態進行檢查，避免出現因漏泄、卡滯等原因導致的列車管壓力波動。五是加強化尾裝置日常維護保養，重點對列尾排風閥口開閉狀態進行檢查，同時增大電磁控制閥抗干擾補強，避免運行中錯誤接收指令導致列尾排風。六是加強線路狀態的維護保養，重點對三角坑、左側磨、鋼軌傷損等不安全因素進行排查整治，做好小曲線半徑、橋隧地段日常巡檢，保障優質運行條件。七是列車在試風和長大下坡道運行時，密切注意列車管壓力變化情況；運行至山區、隧道、小曲線半徑等困難區段，密切關注無線傳輸狀態，發現異常果斷采取控速措施。

5 結語

以上內容是對列車管壓力波動導致制動力變化被迫停車事件的分析理解。導致此次事件，可能是由一個誘因與一個或多個惡劣環境的耦合所產生。相關單位應以此為契機，綜合研判重載列車長大下坡道運行安全隱患，梳理優化設備故障、技術尺寸相互臨界、線路條件等技術標準、參數，始終堅持“精心組織、綜合謀劃、系統提升、精準施策、穩妥可靠、萬無一失”安全管理理念，牢固樹立2 萬噸“敬畏”之心，不斷夯實重載列車安全基礎。