容長生，袁寒梅，郭樹祥

（1 中國鐵道科學(xué)研究院 研究生部，北京100081；2 南車洛陽機(jī)車有限公司，洛陽471002）

機(jī)車大修是機(jī)車進(jìn)行全面檢查修理，恢復(fù)機(jī)車基本性能的修程［1］。機(jī)車大修時(shí)，在完成部件檢修、總體組裝、性能調(diào)試、廠線走行后必須進(jìn)行正線試運(yùn)，以檢驗(yàn)機(jī)車牽引、制動(dòng)、軸重轉(zhuǎn)移補(bǔ)償?shù)忍匦?，試?yàn)電氣系統(tǒng)性能參數(shù)及安全保護(hù)功能，檢驗(yàn)機(jī)車走行部運(yùn)行及軸承溫度變化是否符合要求。隨著鐵路運(yùn)輸模式的變化、大修工廠生產(chǎn)任務(wù)的增加，正線試運(yùn)對(duì)鐵路運(yùn)輸計(jì)劃的干擾，以及對(duì)驗(yàn)證項(xiàng)目的限制，使大修工廠對(duì)正線試運(yùn)的替代方案提出迫切的需求。

本文通過分析機(jī)車大修試運(yùn)行的管理和技術(shù)規(guī)定，以某機(jī)車大修工廠廠內(nèi)3.1km專用線為實(shí)例，內(nèi)燃機(jī)車以DF4D型機(jī)車，電力機(jī)車以SS8型機(jī)車為分析對(duì)象，論證了采用廠內(nèi)專用線替代正線試運(yùn)的可行性，并與目前的另一種方案——機(jī)車負(fù)載定置試驗(yàn)裝置進(jìn)行了對(duì)比，提出了進(jìn)一步優(yōu)化和完善的建議。

1 機(jī)車大修后正線試運(yùn)的基本要求

1.1 制度及管理要求

（1）機(jī)車大修規(guī)程有關(guān)規(guī)定

機(jī)車大修規(guī)程是鐵道部制定的檢修規(guī)范性文件，我國鐵路機(jī)車檢修周期和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)［2］。各型機(jī)車大修規(guī)程中均要求機(jī)車大修檢修過程中必須進(jìn)行正線試驗(yàn)。

鐵道部2008年發(fā)布的新版內(nèi)燃機(jī)車大修規(guī)程［3］的第11.4條對(duì)正線試運(yùn)行做出了具體規(guī)定。對(duì)正線試運(yùn)行距離及試運(yùn)行方式規(guī)定為：內(nèi)燃機(jī)車試運(yùn)行往返里程不少于200km，往返試運(yùn)行中允許有一次單機(jī)運(yùn)行，允許掛帶有電阻制動(dòng)裝置的機(jī)車在運(yùn)行中實(shí)行電阻制動(dòng)考核被試機(jī)車的牽引性能［4］。同時(shí)規(guī)定；"在具備條件的工廠，允許取消正線試運(yùn)，取消正線試運(yùn)后的機(jī)車不再執(zhí)行規(guī)程中正線試運(yùn)的有關(guān)條款，相應(yīng)的技術(shù)條件經(jīng)報(bào)鐵道部批準(zhǔn)后實(shí)施［4］。

2008年發(fā)布的新版電力機(jī)車大修規(guī)程［5］規(guī)定：電力機(jī)車試運(yùn)走行公里不少于100km；其中牽引負(fù)荷運(yùn)行不少于20km，電制動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行不少于20km，以線路允許的最高速度運(yùn)行不少于45km［6］。

（2）中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定

TB／T 2381-93《內(nèi)燃機(jī)車線路運(yùn)行試驗(yàn)》要求：關(guān)于試驗(yàn)線路和牽引方式，“5.3.1一般應(yīng)在鐵路干線上進(jìn)行牽引試驗(yàn)，裝有動(dòng)力制動(dòng)裝置的機(jī)車可以采用多機(jī)連掛模擬牽引試驗(yàn)而不牽引列車”。關(guān)于運(yùn)行里程，“5.3.2牽引試驗(yàn)的里程應(yīng)為100km左右，在長于100km的路程中允許其中一個(gè)單程不牽引列車”。

電力機(jī)車尚無類似內(nèi)燃機(jī)車專門的線路試運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，只有GB／T 3318-2006《電力機(jī)車制成后投入使用前的試驗(yàn)方法》，規(guī)定了電力機(jī)車制成后投入使用前的試驗(yàn)方法，對(duì)試驗(yàn)線路和試驗(yàn)里程沒有具體要求。

1.2 主要技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目

按照機(jī)車大修規(guī)程正線試運(yùn)行的規(guī)定，內(nèi)燃和電力機(jī)車正線試運(yùn)行的主要驗(yàn)證項(xiàng)目見表1～表2。

以上分析表明，機(jī)車大修后開展正線試運(yùn)的主要目的是驗(yàn)證機(jī)車牽引工況和制動(dòng)工況負(fù)載運(yùn)行技術(shù)性能，走行部各關(guān)鍵部件負(fù)載運(yùn)行技術(shù)性能是否符合設(shè)計(jì)要求，是機(jī)車投入運(yùn)用前的安全性和可靠性試驗(yàn)環(huán)節(jié)。

表1 DF4D型內(nèi)燃機(jī)車大修正線試運(yùn)行主要技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目

表2 韶山系列電力機(jī)車正線牽引試運(yùn)行主要技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目

2 正線試運(yùn)行的現(xiàn)狀及困境

2.1 正線試運(yùn)行現(xiàn)狀

（1）內(nèi)燃機(jī)車

試運(yùn)行區(qū)段為焦枝線某區(qū)間，附掛在貨物列車的補(bǔ)機(jī)位，往返200km，牽引運(yùn)行約100km。受貨物列車限速80km／h的制約，最高運(yùn)行速度為70～75km／h。DF4D型機(jī)車的磁場(chǎng)削弱過渡點(diǎn)無法驗(yàn)證，最高速度100～120km／h無法運(yùn)行。

（2）電力機(jī)車

試運(yùn)行區(qū)段為隴海線某區(qū)間，附掛在貨物列車補(bǔ)機(jī)位，運(yùn)行里程近300km，滿負(fù)荷運(yùn)行約100km。受線路限速要求的制約，試運(yùn)機(jī)車最高運(yùn)行速度為70～75 km／h。受線路影響，電力機(jī)車的牽引、電制動(dòng)工況驗(yàn)證部分級(jí)位，SS4，SS8，SS9型機(jī)車部分磁場(chǎng)削弱項(xiàng)目難以驗(yàn)證。

2.2 目前面臨的困境

（1）運(yùn)輸組織困難

運(yùn)輸組織方式不利于組織大修機(jī)車正線試運(yùn)。鐵路長交路運(yùn)營模式的推廣，使機(jī)務(wù)、調(diào)度部門難以對(duì)大修機(jī)車100，50km（單程）交路的正線試運(yùn)行做出合理的交路安排。

（2）試運(yùn)行工作量不斷增加

該工廠機(jī)車產(chǎn)量的增加，對(duì)正線試運(yùn)行的需求日趨旺盛，日均正線試運(yùn)機(jī)車1.5臺(tái)，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。

（3）試運(yùn)行時(shí)間難掌控

試運(yùn)行時(shí)間難以掌控，試運(yùn)行成本不斷上升。在交路計(jì)劃順暢情況下，電力機(jī)車廠外正線試運(yùn)行平均需要2天，內(nèi)燃機(jī)車平均需要3天，而且正線試運(yùn)行需要鐵路機(jī)務(wù)部門的乘務(wù)員擔(dān)當(dāng)帶道，需要支付勞務(wù)費(fèi)用。

（4）安全隱患難以消除

安全隱患難以消除。試運(yùn)行機(jī)車畢竟是檢修總裝后的第一趟上線運(yùn)行，整車的性能處于驗(yàn)證階段，而且由于試運(yùn)行時(shí)間過長，要單機(jī)出入鐵路站場(chǎng)，若發(fā)生質(zhì)量故障或其他問題，影響鐵路運(yùn)輸秩序。

（5）驗(yàn)證項(xiàng)目有限

驗(yàn)證項(xiàng)目不能完全覆蓋。如2.1（1）所述，即使開展正線試運(yùn)行，仍受制于線路和列車運(yùn)行速度限制，并不能對(duì)所有驗(yàn)證項(xiàng)目全面驗(yàn)證。

因此繼續(xù)研究一種更為適合管理要求和現(xiàn)場(chǎng)需要的試運(yùn)行方式替代目前的正線試運(yùn)行，是我國鐵路運(yùn)輸部門及所有機(jī)車工廠面臨的共同課題。

3 采用廠內(nèi)專用線試運(yùn)行的可行性分析

3.1 某工廠廠內(nèi)專用線簡(jiǎn)介

某工廠利用業(yè)務(wù)擴(kuò)展時(shí)機(jī)，在廠區(qū)內(nèi)建成了3.1 km的電氣化鐵路專用線。線路等級(jí)為國鐵II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中直線段2.4km，設(shè)計(jì)速度100km／h，最小曲線半徑1 000m（試運(yùn)線始端R=270m小曲線半徑處，作為加速區(qū)段）為試運(yùn)行專用線。該線路經(jīng)過鐵路專業(yè)部門驗(yàn)收合格，準(zhǔn)予使用。專用線布置如圖1所示。

圖1 某廠內(nèi)專用線布置圖

3.2 廠內(nèi)專用線替代正線試運(yùn)行的試驗(yàn)方法

廠線試運(yùn)行合格的機(jī)車采用雙機(jī)連掛方式在廠內(nèi)專用線上進(jìn)行試運(yùn)行，在試運(yùn)行機(jī)車后附掛一臺(tái)配有電阻制動(dòng)裝置的機(jī)車，作為陪試機(jī)車，互為牽引或負(fù)載，往返運(yùn)行。加掛陪試機(jī)車的目的：調(diào)整試運(yùn)行機(jī)車實(shí)現(xiàn)負(fù)荷工況的持續(xù)時(shí)間，驗(yàn)證試運(yùn)行機(jī)車制動(dòng)工況性能、控制機(jī)車運(yùn)行速度，保證行車安全。

被試機(jī)車先作為牽引機(jī)車牽引陪試機(jī)車進(jìn)行單向牽引試驗(yàn)，此時(shí)陪試機(jī)車實(shí)施電阻制動(dòng)，根據(jù)限速要求調(diào)節(jié)手柄，調(diào)整柴油機(jī)轉(zhuǎn)速或機(jī)車級(jí)位，控制機(jī)車速度，從而進(jìn)行被試機(jī)車牽引工況的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)檢查驗(yàn)證。當(dāng)被試機(jī)車運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，陪試機(jī)車作為牽引機(jī)車反方向進(jìn)行牽引運(yùn)行，被試機(jī)車實(shí)施電阻制動(dòng)，從而對(duì)被試機(jī)車進(jìn)行電阻制動(dòng)工況的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)檢查驗(yàn)證。

3.3 廠內(nèi)專用線替代正線試運(yùn)行里程和速度控制

專用線總長3.1km，考慮安全因素單程試驗(yàn)區(qū)段控制在2.2km內(nèi)（機(jī)車加速點(diǎn)和機(jī)車折返點(diǎn)間）。機(jī)車廠內(nèi)專線試運(yùn)行最高速度75km／h（達(dá)到正線貨物列車運(yùn)行最高速度）。電力機(jī)車試運(yùn)行里程115km（往返運(yùn)行25次），符合電力機(jī)車大修規(guī)程規(guī)定100km，內(nèi)燃機(jī)車試運(yùn)行里程202km，符合內(nèi)燃機(jī)車大修規(guī)程規(guī)定200km（往返運(yùn)行42次）。

3.4 安全性分析

（1）專用線試運(yùn)行安全保證措施

整條試運(yùn)專線全線封閉，分別在起點(diǎn)、終點(diǎn)兩端設(shè)置多個(gè)安全距離警示標(biāo)志和限速標(biāo)志（如圖2所示），并有土檔裝置。并同國內(nèi)專業(yè)機(jī)車安全控制企業(yè)合作開發(fā)了適合專用線試運(yùn)的機(jī)車安全防控裝置。試運(yùn)機(jī)車配有通訊設(shè)備，保持試運(yùn)操作人員信息及時(shí)有效溝通。

試運(yùn)行人員均具有相關(guān)操縱資質(zhì)，并經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)。

（2）專運(yùn)線試運(yùn)行的安全驗(yàn)證

為保證安全，對(duì)主型內(nèi)燃機(jī)車DF4D、DF8B和電力機(jī)車SS4、SS8機(jī)車按照TB／T1407-1998《列車牽引計(jì)算規(guī)程》，分別計(jì)算了單機(jī)試運(yùn)行的加速距離、制動(dòng)距離、恒速距離（計(jì)算過程略）。計(jì)算結(jié)論表明：

（1）從0～80km／h，加速需要的最長距離：DF4D是520m。

（2）從80～0km／h，制動(dòng)需要的最長距離：SS4是745m。

（3）加速及制動(dòng)最長為520+745=1 265m，可勻速行駛1 108m，以75km／h的限速可持續(xù)運(yùn)行53.2 s，并留有727m的安全距離，可滿足單機(jī)試運(yùn)行要求。

為確認(rèn)在專用線雙機(jī)連掛試運(yùn)行的安全制動(dòng)距離，以SS8機(jī)車和SS9機(jī)車雙機(jī)連掛為例，實(shí)施了雙機(jī)連掛試運(yùn)行減速和制動(dòng)距離測(cè)試，測(cè)試表明，雙機(jī)連掛機(jī)車實(shí)施電阻制動(dòng)是有效的減速方式，從75km／h速度減速至停車的制動(dòng)距離在270m，小于線路設(shè)置的安全距離700m。

以上計(jì)算和試驗(yàn)情況表明，在廠內(nèi)專用線進(jìn)行模擬正線試運(yùn)行可以保證安全性。

圖2 安全距離警示標(biāo)志和限速標(biāo)志

3.5 技術(shù)性能指標(biāo)符合性分析

該工廠積累了內(nèi)燃、電力機(jī)車雙機(jī)連掛廠內(nèi)專用線試運(yùn)行和正線試運(yùn)行項(xiàng)目和數(shù)據(jù)，綜合分析、對(duì)比如表3、表4。

通過詳細(xì)對(duì)比正線試運(yùn)行和專運(yùn)線技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目情況，由于廠內(nèi)專用線試運(yùn)行非連續(xù)加載或持續(xù)運(yùn)行，除“走行部溫升”的數(shù)值低于正線試運(yùn)行外，其余驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn)均與正線試運(yùn)行效果相同或優(yōu)于正線。

表3 內(nèi)燃機(jī)車鐵路正線附掛試運(yùn)行與廠內(nèi)試運(yùn)行專線雙機(jī)連掛試運(yùn)行考核項(xiàng)點(diǎn)對(duì)比

表4 SS8電力機(jī)車鐵路干線附掛試運(yùn)行與廠內(nèi)專線雙機(jī)連掛試運(yùn)行考核項(xiàng)點(diǎn)對(duì)比

3.6 技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)措施

經(jīng)對(duì)廠內(nèi)、外試運(yùn)行技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目的對(duì)比分析，除“走行部軸承溫升”的驗(yàn)證結(jié)果與正線略有差異外（溫升低于正線8～10℃），其余各項(xiàng)均可在廠內(nèi)專用線上得到驗(yàn)證。為彌補(bǔ)此項(xiàng)不足，可以采用機(jī)車輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置地面試驗(yàn)監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備（如圖3所示），適當(dāng)延長磨合時(shí)間，對(duì)走行部各軸承進(jìn)行在線檢測(cè)，不斷修訂和完善軸承振動(dòng)門限值，提前診斷并發(fā)現(xiàn)走行部軸承組裝不良或自身缺陷的問題。通過長期試驗(yàn)，采用該設(shè)備后磨合試驗(yàn)時(shí)預(yù)警的軸承故障信息甚至多于2010年和2011年同期通過正線試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的軸承故障信息，可以有效彌補(bǔ)專用線試運(yùn)行難以模擬正線持續(xù)加載模式下走行部軸承溫升的不足。

3.7 廠內(nèi)專用線替代正線試運(yùn)行優(yōu)勢(shì)和不足

（1）優(yōu)點(diǎn)

①減少了對(duì)鐵路運(yùn)輸組織的干擾，臨近機(jī)車工廠的車站和貨運(yùn)組織完全不用考慮鐵路機(jī)車試運(yùn)行的特殊交路安排。

②機(jī)車工廠生產(chǎn)組織不受外界限制，可有效壓縮機(jī)車大修停時(shí)（按平均壓縮1.5天計(jì)，2012年全鐵路可多提供2 625臺(tái)日的機(jī)車供給）。

③節(jié)約生產(chǎn)成本，試運(yùn)行成本將大幅下降。

圖3 機(jī)車輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置地面試驗(yàn)監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備

④安全隱患大幅降低，不再對(duì)鐵路正線運(yùn)輸生產(chǎn)構(gòu)成質(zhì)量和安全隱患。

⑤提高試運(yùn)行效率，可一次完成兩臺(tái)大修機(jī)車的試運(yùn)行項(xiàng)目驗(yàn)證。

⑥基本可以驗(yàn)證目前正線試運(yùn)行可以試驗(yàn)的所有項(xiàng)目，部分項(xiàng)目試驗(yàn)條件和效果優(yōu)于正線試運(yùn)行。

（2）不足

①無法模擬正線持續(xù)負(fù)載運(yùn)行，走行部軸承溫升的考核與正線試運(yùn)行略有差異。

②受線路長度限制，試驗(yàn)最高速度為75km／h，難以驗(yàn)證機(jī)車按設(shè)計(jì)速度運(yùn)行的技術(shù)狀況（正線試運(yùn)行也不能做到）。

③目前廠內(nèi)專線無安全監(jiān)控裝置，完全依靠乘務(wù)員操控，不利于保證安全。

④作業(yè)人員工作簡(jiǎn)單反復(fù)，易疲勞和厭倦。

3.8 可行性分析

機(jī)車工廠利用3.1km廠內(nèi)專用線替代鐵路正線試運(yùn)行，在保證線路達(dá)標(biāo)、操縱安全、技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)措施的情況下，可以驗(yàn)證最高速度75km／h以下的所有正線試運(yùn)行驗(yàn)證的技術(shù)項(xiàng)目。鑒于目前機(jī)車檢修后的正線試運(yùn)行主要為附掛貨物列車，其最高限速為80km／h，實(shí)際運(yùn)行最高速度在75km／h以下。因此利用3.1km廠內(nèi)專用線替代鐵路正線試運(yùn)行在當(dāng)前形勢(shì)下是可行的。

4 下一步研究方向和有關(guān)建議

（1）為更好滿足試運(yùn)行要求，應(yīng)進(jìn)一步研究廠內(nèi)專運(yùn)線試運(yùn)行最佳線路長度及線路布置方式，試運(yùn)行效果和投資規(guī)模要同時(shí)兼顧。

（2）研究線路的安全防護(hù)措施和標(biāo)準(zhǔn)。

（3）研究試運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和傳輸辦法，減少試運(yùn)行數(shù)據(jù)人工記錄。

（4）研究運(yùn)行專用線試運(yùn)行自動(dòng)操縱和安全防護(hù)設(shè)備，解決專運(yùn)線試運(yùn)行勞動(dòng)方式單一，作業(yè)人員易疲勞、厭倦的問題。

（5）建議采用機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置和廠內(nèi)試運(yùn)行專用線相結(jié)合的方式完全取代正線試運(yùn)行。

機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置（如圖4所示）基本原理是用軌道輪將機(jī)車輪對(duì)支撐起來，機(jī)車輪對(duì)在軌道輪對(duì)上滾動(dòng)，模擬機(jī)車在線路上運(yùn)行。改變測(cè)功發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，相當(dāng)于調(diào)節(jié)機(jī)車的速度和牽引力［7］。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是：①具備機(jī)車滿功率負(fù)載試驗(yàn)功能。②該裝置設(shè)計(jì)試驗(yàn)速度可達(dá)200km／h，可模擬機(jī)車最高速度下的運(yùn)行。該裝置的不足是：①機(jī)車空氣制動(dòng)及電阻制動(dòng)試驗(yàn)困難［7］。②試驗(yàn)車型相對(duì)單一，一套設(shè)備難以滿足多種車型不同軸距的需求（否則結(jié)構(gòu)將過于復(fù)雜）。

圖4 機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置

該裝置可以彌補(bǔ)專用線試運(yùn)行無法持續(xù)負(fù)載運(yùn)行，以及專用線和正線試運(yùn)行均難以驗(yàn)證機(jī)車按照設(shè)計(jì)速度運(yùn)行時(shí)技術(shù)參數(shù)的不足。若兩者結(jié)合，則可以全面驗(yàn)證機(jī)車技術(shù)和安全性能，提升機(jī)車試運(yùn)行水平。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)有的鐵路運(yùn)輸形勢(shì)下，在已有的保障措施下，利用3.1km以上的廠內(nèi)專用線可實(shí)現(xiàn)與正線相同的試運(yùn)行效果。因此在機(jī)車工廠專用線滿足一定的安全長度、制定了完善的技術(shù)和安全措施的前提下，可以替代正線試運(yùn)行。若條件容許，采用廠內(nèi)專用線結(jié)合機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置的復(fù)合方案可完全替代正線試運(yùn)行，而且在驗(yàn)證實(shí)際速度運(yùn)行方面優(yōu)于正線試運(yùn)行效果。

［1］運(yùn)裝機(jī)檢〔2008〕558號(hào).機(jī)車大修管理辦法［S］.

［2］鐵道部令第29號(hào).鐵路技術(shù)管理規(guī)程［S］.

［3］鐵運(yùn)〔2008〕215號(hào).關(guān)于重新發(fā)布東風(fēng)4B型等12種內(nèi)燃機(jī)車大修（輕大修）規(guī)程的通知［S］.

［4］內(nèi)燃機(jī)車大修規(guī)程匯編［M］.北京：中國鐵道部出版社，2011.

［5］鐵運(yùn)〔2008〕211號(hào).關(guān)于重新發(fā)布韶山3型等9種電力機(jī)車大修（輕大修）規(guī)程的通知［S］.

［6］電力機(jī)車大修規(guī)程匯編［M］.北京：中國鐵道部出版社，2011.

［7］張 浩，等.鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)車整車試驗(yàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置技術(shù)條件》介紹［J］.鐵道技術(shù)監(jiān)督，2009，37（5）：5-6.