羅利錦

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300240)

淺談萬噸重載單元列車途中的制動(dòng)調(diào)速

羅利錦

(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津市 300240)

以我國鐵路西煤東運(yùn)戰(zhàn)略為起點(diǎn),文章闡述了開行萬噸重載單元列車途中環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題,對(duì)監(jiān)控模式、線路條件、車輛特點(diǎn)、操作標(biāo)準(zhǔn)等限制因素進(jìn)行了探究,提出了“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的操縱應(yīng)對(duì)策略。

萬噸重載;單元列車;途中;制動(dòng)調(diào)速

一、萬噸重載單元列車途中的關(guān)鍵問題

隨著我國鐵路提速戰(zhàn)略的實(shí)施和跨越式發(fā)展,鐵路牽引動(dòng)力、車輛及列車制動(dòng)技術(shù)裝備得到了很大發(fā)展。新技術(shù)、新材料、新工藝、新方法應(yīng)用更加迅速、廣泛。

目前,開行萬噸重載單元列車,采用SS4型機(jī)車,雙機(jī)重聯(lián),牽引 C80型敞車102輛,列車計(jì)長112.2,車輛空氣自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用120型制動(dòng)機(jī)。從牽引、制動(dòng)、車鉤緩沖裝置等技術(shù)裝備的運(yùn)用情況進(jìn)行分析,盡管有不少待解決的問題,但基本上還是適應(yīng)的,其關(guān)鍵問題就是制動(dòng)安全操縱問題。

列車運(yùn)行主要分為起動(dòng)、加速、途中運(yùn)行、站內(nèi)停車幾個(gè)主要環(huán)節(jié),環(huán)環(huán)相扣,直接關(guān)系著鐵路的通過能力、運(yùn)輸能力,影響著鐵路的經(jīng)濟(jì)效益。單就途中運(yùn)行環(huán)節(jié)而言,由于牽引區(qū)段內(nèi)工務(wù)、電務(wù)、供電等部門的計(jì)劃施工,信號(hào)、道岔等線路條件的等級(jí)限速,遇此所實(shí)施的制動(dòng)調(diào)速直接影響著列車的運(yùn)行。雖然,120型空氣制動(dòng)性能已達(dá)到國際較先進(jìn)水平,緊急制動(dòng)波速已達(dá)250m/s,但從機(jī)車將制動(dòng)減壓信號(hào)傳到最后一輛車至少需要12.5 s以上,往往由于制動(dòng)操縱不當(dāng)導(dǎo)致前后部制動(dòng)力不一致,產(chǎn)生劇烈的縱向沖動(dòng),造成列車斷鉤、脫軌事故。因此,制動(dòng)調(diào)速就成為途中環(huán)節(jié)所要解決的首要問題,即萬噸重載單元列車運(yùn)行途中的關(guān)鍵問題。

二、列車制動(dòng)調(diào)速的限制因素

1.監(jiān)控模式設(shè)計(jì)思路

列車運(yùn)行監(jiān)控裝置是列車安全運(yùn)行的重要安全保障裝置。監(jiān)控裝置具有速度監(jiān)控功能,能有效防止列車運(yùn)行中的“二冒一超”事故的發(fā)生,還具有實(shí)時(shí)記錄和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析處理功能。采用分級(jí)控制的監(jiān)控裝置和采用統(tǒng)一的速度監(jiān)控方式,均采用制動(dòng)模式曲線。監(jiān)控模式曲線是應(yīng)用牽引計(jì)算的有關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出的,其作用是保證列車在顯示停車信號(hào)的信號(hào)機(jī)前方的指定地點(diǎn)停車,以及在通過限速信號(hào)或限速地點(diǎn)時(shí)降到規(guī)定速度。

限速信號(hào)或限速地點(diǎn)前的制動(dòng)模式曲線,是列車運(yùn)行限度(制動(dòng)初速與列車頭部距限速信號(hào)或限速地點(diǎn)間距離的關(guān)系線,這個(gè)距離就是列車制動(dòng)減速到限速點(diǎn)的制動(dòng)距離,不設(shè)安全保護(hù)距離。其模式曲線如圖所示

其計(jì)算參數(shù)如式

Sr=0.278 v0tk+4.17(v20-v2x)/(1000

2.牽引區(qū)段線路條件

萬噸重載列車運(yùn)輸線路區(qū)段內(nèi)地形、地勢復(fù)雜,線路隧道多、橋梁多、彎道多,且線路起伏不定。線路縱斷面平均坡度較大,最大坡度達(dá)12‰,并在區(qū)段內(nèi)存有連續(xù)長大下坡道。

3.120型空氣制動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

120型車輛空氣制動(dòng)機(jī)的控制特點(diǎn)為“充風(fēng)緩解,排風(fēng)制動(dòng)”,即根據(jù)制動(dòng)管與副風(fēng)缸的壓差變化,來操縱制動(dòng)裝置的制動(dòng)和緩解。

該制動(dòng)機(jī)由120型空氣制動(dòng)控制閥、制動(dòng)管、副風(fēng)缸等零部件組成。采用直接作用方式的二壓力機(jī)構(gòu)閥,具有良好的作用連續(xù)性;設(shè)有加速緩解閥,與加速緩解風(fēng)缸相配合,使緩解波速大大提高;在制動(dòng)保壓時(shí),機(jī)車對(duì)制動(dòng)管漏泄有自動(dòng)補(bǔ)風(fēng)(壓力保持)功能,從而使列車在長大下坡道上基本上保持勻速運(yùn)行。

4.列車制動(dòng)操作標(biāo)準(zhǔn)

在鐵路設(shè)計(jì)和運(yùn)營管理中,列車制動(dòng)問題非常重要,因?yàn)樗坏P(guān)系到行車安全,而且關(guān)系到運(yùn)輸能力。

司機(jī)施行常用制動(dòng)時(shí),應(yīng)考慮列車速度、線路情況、牽引輛數(shù)和噸數(shù)、車輛種類以及閘瓦壓力等條件,準(zhǔn)確掌握制動(dòng)時(shí)機(jī)和減壓量,保持列車均勻減速。

在長大下坡道運(yùn)行時(shí),應(yīng)遵循“動(dòng)力制動(dòng)為主,空氣制動(dòng)為輔”的操縱原則。當(dāng)動(dòng)力制動(dòng)不能滿足控制列車速度的要求時(shí),再采用空氣制動(dòng)調(diào)整列車運(yùn)行速度。

施行空氣制動(dòng)時(shí),初次減壓量,不得少于50kPa。速度在15km/h以下時(shí),不應(yīng)緩解列車制動(dòng)。長大下坡道區(qū)段因受制動(dòng)周期等因素限制,最低緩解速度不應(yīng)低于10km/h。重載貨物列車速度在30km/h以下不應(yīng)緩解列車制動(dòng)。

施行周期性空氣制動(dòng)時(shí),其緩解速度要滿足充風(fēng)時(shí)間要求,確保下一次制動(dòng)時(shí)有足夠的制動(dòng)力。

三、萬噸重載單元列車制動(dòng)調(diào)速的安全操作

近年來,隨著列車運(yùn)行速度和牽引質(zhì)量的不斷提高,為保證列車的安全運(yùn)行和準(zhǔn)確、及時(shí)地停車,對(duì)列車制動(dòng)問題也提出了更高的要求。

萬噸列車編組輛數(shù)多,載重大,列車覆蓋面較長,整個(gè)列車處于多個(gè)變坡點(diǎn)上。司機(jī)在非萬噸條件下的操縱方法、作業(yè)習(xí)慣必須轉(zhuǎn)變。通過分析研究萬噸重載單元列車制動(dòng)調(diào)速問題,其動(dòng)力制動(dòng)、空氣制動(dòng)的安全操縱標(biāo)準(zhǔn),就是減小縱向沖動(dòng)。所以,操縱萬噸列車必須樹立安全至上的理念,采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的操縱模式,優(yōu)化操作過程,保障列車行車安全。

1.定方案

鐵路機(jī)務(wù)現(xiàn)行的乘務(wù)方式為長交路、輪乘制、單司機(jī)值乘。該方式方便運(yùn)用管理人員按照列車牽引計(jì)算規(guī)程,根據(jù)機(jī)車、車輛性能,結(jié)合地區(qū)條件,制定萬噸列車的操作方案。便于司機(jī)掌握列車操縱示意圖的前提下,熟悉牽引區(qū)段內(nèi)的站場設(shè)置、線路特點(diǎn)、設(shè)備狀況與監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上,規(guī)范列車的操作模式。

操縱萬噸列車的司機(jī),出勤時(shí)必須及時(shí)獲得相關(guān)行車信息,掌握行車主動(dòng)權(quán)。開車前根據(jù)牽引總重、換長、調(diào)度命令對(duì)列車的要求,進(jìn)行充分預(yù)想,針對(duì)天氣狀況、線路條件確定最佳操縱方案?！岸ǚ桨浮本褪窃诖嘶A(chǔ)之上,針對(duì)制動(dòng)調(diào)速環(huán)節(jié),結(jié)合列車特點(diǎn),制定關(guān)鍵區(qū)段的具體操作方法。

如:SS4型機(jī)車牽引重載單元列車,總重 10200 t,編組 102輛,車型 C80型。擔(dān)當(dāng)區(qū)段103km550m處,因線路施工限速35km/h。通過分析,施工地點(diǎn)前線路縱斷面為-3‰左右的下坡道,減壓60kPa,65-35km/h走行距離為1189m。具體操作方案:距限速點(diǎn)1600m處,速度65km/h時(shí)施行聯(lián)合制動(dòng)。距限速點(diǎn)300m前,降至規(guī)定速度時(shí)解除制動(dòng),使列車安全平穩(wěn)通過限速區(qū)段。

2.抓環(huán)節(jié)

SS4型機(jī)車采用恒速控制為主、恒勵(lì)磁電流控制為輔的兩級(jí)電阻制動(dòng)控制方式,具有較寬的速度控制區(qū)域。在20-60km/h速度范圍內(nèi),能發(fā)揮出Bd=362.6kN的額定制動(dòng)力,特別是在低速區(qū)有較大的制動(dòng)力。

萬噸列車車輛采用120型空氣制動(dòng)機(jī),其控制特點(diǎn)為“充風(fēng)緩解,排風(fēng)制動(dòng)”。萬噸列車編組長,車輛制動(dòng)系統(tǒng)用風(fēng)量明顯增大,列車充風(fēng)時(shí)間長,排風(fēng)時(shí)間長。受制動(dòng)管充風(fēng)波速、排風(fēng)波速的限制,致使列車前后車輛制動(dòng)與緩解形成了不同步性。在起伏線路上運(yùn)行時(shí),車輛的車鉤處于拉伸與壓縮的不規(guī)則變化之中,使得列車在制動(dòng)或緩解時(shí)易發(fā)生強(qiáng)烈的縱向沖動(dòng),造成列車分離或斷鉤事故。

開行萬噸重載單元列車的主要問題是制動(dòng)機(jī)的安全平穩(wěn)操縱,制動(dòng)機(jī)的操縱關(guān)鍵問題是減輕列車縱向沖動(dòng),施行制動(dòng)調(diào)速的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是動(dòng)力、空氣制動(dòng)的配合。為此,必須抓住制動(dòng)調(diào)速的關(guān)鍵環(huán)節(jié),使全列車車鉤的拉伸、壓縮量緩和變化,減小車鉤的縱向作用力。

運(yùn)行中調(diào)速時(shí),必須堅(jiān)持以動(dòng)力制動(dòng)為主,空氣制動(dòng)為輔的操縱原則。調(diào)速時(shí),將動(dòng)力制動(dòng)手柄提至“1”位,給流時(shí)應(yīng)早給少給,等初始電流產(chǎn)生后,再逐漸增加制動(dòng)力,使列車車鉤呈壓縮狀態(tài)后,并使制動(dòng)力Bd接近Bk之后,方可使用空氣制動(dòng)。緩解列車制動(dòng)時(shí),應(yīng)先緩解空氣制動(dòng),待全列車緩解完畢后處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),再逐步解除動(dòng)力制動(dòng)。并保證制動(dòng)勵(lì)磁電流的升、降要平穩(wěn)。

3.細(xì)掌握

對(duì)列車施行制動(dòng)時(shí),并不是全列車立即發(fā)生制動(dòng)作用。因?yàn)榱熊囍苿?dòng)機(jī)是靠空氣波的傳遞而發(fā)生作用的,即使機(jī)車本身也要經(jīng)過一個(gè)短暫的時(shí)間,制動(dòng)缸才開始有空氣壓力,然后壓力逐漸上升,直至達(dá)到最大值。同理,車輛因前后位置不同,升壓的時(shí)間亦不相同,全列車的制動(dòng)力,達(dá)到最大值亦有一個(gè)變化過程。

在一般情況下,也就是減壓最小時(shí),車輛制動(dòng)過程中所發(fā)生的沖動(dòng)基本上能被車鉤緩沖裝置中的彈簧阻尼所吸收。當(dāng)初次減壓量過大時(shí),制動(dòng)初始的速度變化很大,車輛間的壓縮和伸張量超過車輛緩沖裝置的容量時(shí),車輛間就會(huì)發(fā)生強(qiáng)大的沖擊力,此沖擊力就是沖動(dòng),其沖動(dòng)大小與速度和減壓量有直接關(guān)系。初次減壓量的掌握既要克服制動(dòng)裝置移動(dòng)阻力外,還要考慮環(huán)境影響。綜上分析,初次減壓量不得小于機(jī)車操作規(guī)程規(guī)定的50kPa,盡量早減少減,保證全部車輛制動(dòng)。為了減少列車縱向沖動(dòng),盡量不施行追加減壓,且必須準(zhǔn)確掌握制動(dòng)初速與減壓量,便于列車安全平穩(wěn)降速的基礎(chǔ)上,準(zhǔn)確掌握制動(dòng)距離。

萬噸列車制動(dòng)問題解算的核心是制動(dòng)距離計(jì)算,制動(dòng)距離是綜合反映制動(dòng)裝置性能和實(shí)際制動(dòng)效果的重要指標(biāo)。根據(jù)列車運(yùn)行速度、牽引質(zhì)量、制動(dòng)技術(shù)水平和信號(hào)、閉塞制式等,探討列車的制動(dòng)問題。根據(jù)列車換算制動(dòng)率、坡度千分?jǐn)?shù)、制動(dòng)初速、末速等要素,對(duì)列車制動(dòng)距離進(jìn)行解算,理論與實(shí)踐相結(jié)合,針對(duì)性地制定出具體的安全平穩(wěn)操作方案。司機(jī)即可根據(jù)制動(dòng)調(diào)速距離表,去準(zhǔn)確掌握列車制動(dòng)初速、準(zhǔn)確掌握減壓量、準(zhǔn)確掌握制動(dòng)時(shí)機(jī)。

制動(dòng)調(diào)速距離表(m)

綜上所述,通過“定方案”規(guī)范了操作標(biāo)準(zhǔn),“抓環(huán)節(jié)”細(xì)化了操作過程,“細(xì)掌握”確保了列車安全。采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的列車操縱模式,可以在不違背監(jiān)控模式的基礎(chǔ)上,掌控列車的速度,確保萬噸重載單元列車運(yùn)行途中制動(dòng)調(diào)速的安全。同時(shí),理論與實(shí)際的結(jié)合,也為解決萬噸重載單元列車其他運(yùn)用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題創(chuàng)造了條件。

四、結(jié)束語

通過展開對(duì)萬噸重載單元列車操縱模式的針對(duì)性研究,完善操作標(biāo)準(zhǔn);結(jié)合運(yùn)用經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化操作方案;理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合,建立適行的操縱模式,增強(qiáng)對(duì)萬噸重載單元列車的掌控能力。在確保萬噸重載單元列車安全運(yùn)行的同時(shí),掌握以機(jī)車同步操縱系統(tǒng)為核心的新技術(shù),實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)牽引方式向分布式網(wǎng)絡(luò)化牽引方式的轉(zhuǎn)變,探討2萬噸重載組合列車的操縱方法,以求合理的提高鐵路的通過能力、運(yùn)輸能力,保障鐵路的行車安全,創(chuàng)造鐵路最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]孫中央.列車牽引計(jì)算[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

[3]饒忠.列車牽引計(jì)算[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[4]劉志強(qiáng).鐵路機(jī)車車輛[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

A bs tra c t:The paper starts w ith China’s“Western Coal Eastw ards Transported”strategy,discusses the key p roblems that may occur in transit w hen running 10,000-ton heavy-load unit train and ex2 p lores a series of lim iting factors such asmonitor mode,line condition,vehicles’characteristic and oper2 ating standards.It also p roposes a coping strategy w hich is“Establish schemes,Stress links and M aster details”.

Ke y w o rd s:heavy-load;unit train;in transit;braking&speed regulating

A Few W o rds on the B raking&Speed Regulating of 10,000-ton Heavy-load U nit Train in Transit

LUO Li-jin

(Tianjin Railw ay Technical and Vocational College,Tianjin 300240 China)

U 268

A

1673-582X(2011)02-0059-04

2010-11-10

羅利錦(1964-),男,天津市人,天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)車司機(jī)高級(jí)技師、助理實(shí)驗(yàn)師,從事“列車牽引計(jì)算”“電力機(jī)車操縱”“鐵路機(jī)車車輛”“行車規(guī)章”等課程的教學(xué)及研究。