大秦線重載組合列車從控機車渡板變形故障的分析與研究

高磊

摘 要：本文對2014年全年大秦線2萬噸重載組合列車，從控機車發(fā)生渡板變形的故障進行統(tǒng)計分析，分別從機車設(shè)備本身、機車乘務(wù)員操縱、組合列車主從配置、運行環(huán)境等幾個方面分析，查找共性原因，提出科學(xué)的、符合實際的解決方法和針對性措施。

關(guān)鍵詞：重載運輸；組合列車；渡板變形

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0062-02

1 引言

大秦重載鐵路自2008年開行兩萬噸重載組合列車以來，一直采用“1+1+可控列尾”編組模式，既1臺主控機車牽引102輛車輛+1臺從控機車牽引102輛車輛運用，隨著運量不斷提高，新型機車故障不斷涌現(xiàn)出來，從控機車渡板變形就是其中之一。重載組合列車從控機車發(fā)生渡板變形，反映出列車在運行過程當(dāng)中縱向、橫向沖擊力過大，可能造成機車車鉤、緩沖器、油壓減震器等走行部關(guān)鍵部件幾何尺寸發(fā)生改變、甚至失效。本文通過多年對渡板變形現(xiàn)象的跟蹤分析研究，通過現(xiàn)象深層次挖掘引起從控機車渡板變形的多方面原因，并提出針對性的解決方案。

2 渡板的概念

渡板是聯(lián)接機車A、B節(jié)通道的走行地板。每臺機車有兩片渡板，分別在A、B節(jié)機車中部風(fēng)擋處向中間延伸，以橋狀姿勢重疊放置，如圖1所示。

3 渡板變形的危害

渡板發(fā)生變形意味著重載列車在運行中受到了非正常的縱向、橫向力，在實際中就曾發(fā)生過車鉤緩沖器、二系橫向油壓減震器、二系圓簧失效等危險情況，給重載組合列車安全運行帶來極大隱患。

4 渡板變形故障情況

2014年大秦線全年開行2萬噸重載組合列車20650趟次，共發(fā)生中部機車渡板變形161件。按照重載組合列車編組分類，“HX2+HX1”編組發(fā)生155件，占96.3%；“HX1+HX1”編組發(fā)生6件，占3.7%。按發(fā)生渡板變形區(qū)段看，主要在大秦重車線大同縣-陽原、化稍營-涿鹿、涿鹿-沙城東、延慶-茶塢4個區(qū)段，共發(fā)生139件，占86.3%。

5 渡板變形原因分析

重載組合列車中部機車渡板變形是個復(fù)雜而綜合的問題，車底（統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明C80P底較非P底容易渡板變形）、列車緩解速度、列車緩解時的坡道和線路曲線、主從控機車同步時延等諸多因素都會對列車產(chǎn)生影響，列車在運行中，各方面因素共同發(fā)生作用，就可能會造成中部機車渡板變形。在這里，本文主要對幾個主要因素進行分析。

5.1 渡板結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致渡板變形

從重載組合列車中部機車渡板變形發(fā)生的直接原因進行分析，列車運行調(diào)速過程中，由于中部機車A、B節(jié)渡板發(fā)生碰撞導(dǎo)致變形較多，主要為渡板邊角碰撞（圖2）導(dǎo)致變形和渡板正面碰撞（圖3）導(dǎo)致變形兩種。

5.1.1 渡板搭接量不足導(dǎo)致變形

在自然狀態(tài)下，車鉤中心線到車體后墻的距離為170mm。渡板前端到后墻的距離254mm，如圖4。無壓縮拉伸狀態(tài)下渡板的搭接量為：（254-170）×2=168mm，HXD1機車最大拉伸距離為185.5mm（緩沖器最大行程166 mm+車鉤間隙19.5mm），大于渡板的最大搭接量168mm，當(dāng)機車被拉伸時兩渡板間會出現(xiàn)17.5mm（185.5-168=17.5mm）的間隙。拉伸后恢復(fù)時，可能會發(fā)生渡板碰撞變形。

5.1.2 渡板邊角撞擊車體導(dǎo)致變形

在自然狀態(tài)下，機車兩個后墻的距離344mm，渡板前端到本節(jié)后墻的距離是254mm，如圖4。渡板前端到另外一節(jié)車體后墻的距離為344-254=90mm。根據(jù)渡板設(shè)計圖紙可知，渡板前端越過另一節(jié)后墻長度為：373-294.5=78.5mm，如圖5，既渡板紅線以上部分已經(jīng)過了另一節(jié)車后墻，從而得知，此時渡板可能與車體發(fā)生的碰撞點為A點和B點。

在壓縮狀態(tài)下，車鉤緩沖器的極限工作行程是83mm，車鉤間隙19.5mm。當(dāng)緩沖器壓縮到極限位置時，渡板前端相對另外一節(jié)車體后墻的位移為83×2+19.5=185.5mm。而實際在自然狀態(tài)下，渡板前端到另外一節(jié)車體后墻的距離為344-254=90mm，當(dāng)緩沖器壓縮到極限位置時，就會造成渡板前端超出另外一節(jié)車體后墻的位移為185.5-90= 95.5mm。對比渡板設(shè)計圖紙尺寸，可以計算出，此時渡板可能與車體發(fā)生的碰撞點為D點和E點。

自然狀態(tài)下，現(xiàn)場測量渡板C點到機車后墻最短距離為52mm，根據(jù)圖紙計算結(jié)果可知，碰撞點A點或B點與后墻碰距離為52+（690-504）/2=145mm，既機車在運行中，如果渡板與車體相對位移超過145mm時，就會發(fā)生渡板與車體碰撞。在壓縮狀態(tài)時，碰撞點D點或E點與后墻碰撞距離小于145mm。通過大秦線實際運用試驗分析，機車在運行中牽引桿最大會產(chǎn)生±3.610的偏轉(zhuǎn)角，車鉤最大會產(chǎn)生±170的擺角，在極限的位置A/B節(jié)車體會產(chǎn)生567mm的橫向位移。只要橫向位移量大于145mm時，機車渡板就會與車體碰撞，從而導(dǎo)致渡板變形。

5.2 編組不同造成渡板變形

2萬噸重載組合列車按照“HX1+HX1”編組時，發(fā)生中部機車渡板變形的比例遠低于“HX2+HX1”編組時的比例。造成這種情況的主要原因是HX1型機車與HX2型機車制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信接口等均有所不同，以及LOCOTROL分布式控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理上存在延時。整個傳輸過程LOCOTROL系統(tǒng)要進行多次數(shù)據(jù)的編碼、傳輸、解碼，因HX1型、HX2型機車的通訊物理接口不同，造成LOCOTROL系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸上以及主從控機車在牽引力、再生制動力的發(fā)揮上有了2%的誤差，最終導(dǎo)致2萬噸重載組合列車在“HX2+HX1”編組模式下發(fā)生從控機車渡板變形的概率增大。

5.3 重載組合列車操縱不當(dāng)造成渡板變形

大秦線東起大同，西至秦皇島，全長653公里，線路區(qū)段多在山區(qū)，重車方向線路最大-12‰下坡和4‰，連續(xù)長大下坡道118.4公里，對機車的操縱提出極高的要求。經(jīng)過多年摸索和實踐，雖然總結(jié)出了一套模塊化的操縱方式，但是遇到線路堵塞，如果對緩解地點、緩解速度和緩解時機操縱把握不當(dāng)，極易造成中部機車發(fā)生渡板變形。

6 解決措施

6.1 對渡板進行技術(shù)改造

2015年以來，太原局機務(wù)部門通過對HX1型機車渡板減少渡板邊角進行技術(shù)改造（如圖6），降低渡板邊角與車體的碰撞概率。2015年2月17日，在HXD1-0117號機車上試驗了新型渡板，通過添乘情況觀察，整體效果良好。由于該渡板邊角比較小，降低了碰撞車體的概率，但是渡板在拉開時產(chǎn)生的縫隙會比普通渡板大，所以采用了1100×600×300（mm）的橡膠墊覆蓋在渡板上，填補了渡板兩側(cè)的縫隙。

6.2 優(yōu)化機車操縱方式

就目前運行情況來看，操縱方式還有進一步的優(yōu)化和改進空間。因此機務(wù)部門要加強機車乘務(wù)員列車操縱培訓(xùn)，不斷探索和優(yōu)化列車操縱方式，尤其是遇到線路堵塞時，加強對列車非正常操縱起停車和優(yōu)化操縱困難區(qū)段操縱方式，通過優(yōu)化操縱減少渡板變形情況的發(fā)生。

6.3 狠抓檢修、整備工藝范圍落實

機務(wù)部門通過機車狠抓檢修、整備作業(yè)，進一步加大對范圍工藝的落實，查找鉤緩裝置、機車本身存在的質(zhì)量缺陷，杜絕因設(shè)備質(zhì)量問題造成渡板變形的情況發(fā)生。

參考文獻

[1]張曙光.HXD1型電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[2]耿志修.大秦鐵路重載運輸技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2009.