周鵬飛

（國(guó)能朔黃鐵路機(jī)輛分公司，河北 肅寧 062300）

0 引言

為應(yīng)對(duì)運(yùn)量持續(xù)高位運(yùn)行，提高重載組合列車編組靈活性，提高機(jī)車車輛周轉(zhuǎn)效率，朔黃鐵路公司先后對(duì)交、直流機(jī)車互聯(lián)互通性能進(jìn)行了20 余項(xiàng)優(yōu)化，并邀請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重載組合列車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了交流機(jī)車與直流機(jī)車互聯(lián)互通、C80 型車體萬(wàn)噸列車與C64 或C70 型車體普通貨物列車混編，緩解神池南站“咽喉”區(qū)段接發(fā)車能力緊張的壓力。

1 交直混編1.6 萬(wàn)噸列車開行現(xiàn)狀

1.1 列車編組方式

HXD1交流機(jī)車+108 輛C80 重 車+SS4B直流機(jī)車+66 輛C64 或C70 重車+可控列尾。總重16542t、輛數(shù)174 輛、計(jì)長(zhǎng)198.0m。

1.2 線路運(yùn)行條件

朔黃線西起山西省神池縣神池南站，與神朔鐵路相連，東至河北省滄州市黃驊港口貨場(chǎng)。正線總長(zhǎng)近598km，主要特點(diǎn)是橋隧相連、海拔落差大、曲線半徑小，寧武西—原平南、南灣—小覺(jué)區(qū)段，是10～12‰的連續(xù)長(zhǎng)大下坡道。最高海拔1543m（見圖1），連續(xù)下坡道近143km 含R500 曲線11 處，全線合計(jì)77 個(gè)隧道，238 座橋梁。

圖1 朔黃線海拔落差圖

1.3 交、直流機(jī)車設(shè)備梳理

1.3.1 基于LTE-R 4G 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)并搭載無(wú)線遠(yuǎn)程重聯(lián)同步控制系統(tǒng)TEC-TROMS03。

1.3.2 交流機(jī)車搭載DK-2 型制動(dòng)機(jī)，直流機(jī)車搭載DK-1 改型制動(dòng)機(jī)。

1.3.3 交流機(jī)車搭載JD160 型電機(jī)，直流機(jī)車搭載ZD114-A 型電機(jī)。

2 交直混編1.6 萬(wàn)噸列車操縱突出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

2.1 機(jī)車動(dòng)力學(xué)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

參照機(jī)車車輛運(yùn)行安全性的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并借鑒以往重載列車試驗(yàn)中對(duì)從控機(jī)車的動(dòng)力學(xué)性能控制指標(biāo)，確定機(jī)車運(yùn)行安全性參數(shù)的限度值如下。

脫軌系數(shù)：≤0.90；

輪重減載率：≤0.65；

輪軸橫向力：≤1099kN(HXD1 型機(jī)車)、≤90kN（SS4型機(jī)車）；

最大車鉤力：≤2250kN；

車鉤偏轉(zhuǎn)角：≤6。

2.2 交直流機(jī)車同步性的差異

在直流機(jī)車牽引風(fēng)機(jī)和制動(dòng)風(fēng)機(jī)在未啟動(dòng)的條件下，交流機(jī)車從0 位開始進(jìn)行級(jí)位調(diào)整時(shí)，由于風(fēng)機(jī)起動(dòng)需要一定時(shí)間，使得直流機(jī)車級(jí)位調(diào)整存在6s延時(shí)，影響主從機(jī)車牽引、再生力發(fā)揮的一致性。

2.3 列車車鉤受力分析

列車在長(zhǎng)大下坡道停車后重新起動(dòng)前，由于中部機(jī)車前后的車輛緩解較快，第45 位附近的車輛緩解較慢，緩解后的車輛受重力作用下滑，與未緩解的車輛產(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，形成了很大的壓鉤力，最大壓鉤力的位置在第23 位和45 位貨車（見圖2），最大值分別為1213kN 和1149kN（見表1）。

表1 下坡道起動(dòng)各斷面最大車鉤力

圖2 下坡道起動(dòng)各斷面最大車鉤力

2.4 小曲線半徑對(duì)列車受力的影響

列車在線路最小曲線半徑R400m 施加450kN 的再生力，各個(gè)車輛車鉤均產(chǎn)生不斷程度的壓鉤力。其中，第1 位及第109 位車輛壓鉤力均在500kN 以上。列車在小曲線半徑及道岔側(cè)向運(yùn)行時(shí)，車鉤偏轉(zhuǎn)角最大5.1，接近≤6的安全值（見表2）。

表2 列車輪軸橫向力及輪重減載率與脫軌系數(shù)關(guān)系表

2.5 可控列尾裝置對(duì)列車受力的影響

列車尾部掛可控列尾，長(zhǎng)大下坡道循環(huán)制動(dòng)緩解時(shí)會(huì)產(chǎn)生600～800kN 車鉤力。制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的拉鉤力，最大值在中部機(jī)車前后，出現(xiàn)在主控機(jī)車減壓減23min 左右。當(dāng)制動(dòng)緩解后，從控機(jī)車壓鉤力逐漸增大，大約30min 后達(dá)到峰值。

2.6 非長(zhǎng)大下坡道如何提升列車運(yùn)行品質(zhì)分析

列車在平直坡道上發(fā)生緊急制動(dòng)，中部機(jī)車車鉤受力均在1000kN 以上，高于≤1000kN 的建議性評(píng)定指標(biāo)，存在較大的安全隱患。實(shí)施常用制動(dòng)減壓緩解過(guò)程中有明顯的拉鉤力，應(yīng)避開凸形坡道（4‰上坡道轉(zhuǎn)4‰下坡道），提升1.6 萬(wàn)噸列車運(yùn)行品質(zhì)。

2.7 斷鉤、分離易造成事故擴(kuò)大

列車運(yùn)行中后半列發(fā)生斷鉤、分離，機(jī)車能響應(yīng)緊急制動(dòng)；但即使在通訊正常時(shí)，從控機(jī)車起緊急后，制動(dòng)作用僅通過(guò)列車管傳遞，而不通過(guò)無(wú)線同步裝置傳遞，傳遞速度較慢。

3 混編列車突出風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

3.1 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)操縱觀念

倡導(dǎo)以空氣制動(dòng)為主、動(dòng)力制動(dòng)為輔、實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)波浪循環(huán)制動(dòng)，最大程度減少空氣制動(dòng)的頻次，減少列車縱向力發(fā)生頻次，保證混編列車運(yùn)行安全。

3.2 推行模式化操縱理念

以小曲線半徑、線路變坡點(diǎn)、過(guò)分相操縱為切入點(diǎn)，積極探索最優(yōu)操縱方案，遵循精細(xì)化操縱原則，固化每把閘制動(dòng)緩解地點(diǎn)，設(shè)定再生力發(fā)揮限值，進(jìn)行語(yǔ)音在線預(yù)警，最大程度避免違章操縱，將列車車鉤受力降至最低。

3.3 避免列車惰力運(yùn)行

全列車鉤處于自由狀態(tài)或在起伏坡道上運(yùn)行時(shí)，在壓縮和拉伸兩者狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換，惰力運(yùn)行引起的沖動(dòng)也較為突出，應(yīng)盡量避免。

3.4 規(guī)范列車起停操縱

充分考慮機(jī)車特性差異，細(xì)化牽引、再生力使用標(biāo)準(zhǔn)，確保全列車車鉤充分拉伸或壓縮后逐步增大，兼顧運(yùn)行速度及列車平穩(wěn)，最大程度維持車鉤受力狀態(tài)。

3.5 嚴(yán)格制動(dòng)機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)

以《機(jī)車操縱規(guī)程》第二十八條為基礎(chǔ)，督促機(jī)車乘務(wù)員養(yǎng)成良好的制動(dòng)機(jī)使用習(xí)慣，嚴(yán)格卡控未排風(fēng)結(jié)束追加減壓或連續(xù)追加減壓等問(wèn)題的發(fā)生，避免充風(fēng)不足制動(dòng)的產(chǎn)生。

3.6 提升兩非處置能力

利用模擬駕駛培訓(xùn)，再現(xiàn)乘務(wù)員線上運(yùn)行可能發(fā)生的非正常情況，通過(guò)兩非訓(xùn)練不斷固化乘務(wù)員非正常情況下的應(yīng)急反應(yīng)，避免操縱不當(dāng)導(dǎo)致事態(tài)擴(kuò)大。

3.7 規(guī)范列尾裝置摘掛

細(xì)化列尾裝置摘掛標(biāo)準(zhǔn)，完善作業(yè)流程圖，制定防脫落冗余設(shè)施，確保列尾主機(jī)、風(fēng)管可靠固定，避免發(fā)生封堵、風(fēng)管、主機(jī)脫落列車緊急制動(dòng)傳遞較慢，引發(fā)列車顛覆性事故。

4 交直混編1.6 萬(wàn)噸列車操縱原則

4.1 站內(nèi)起車

交流機(jī)車牽引力初步加載50～200kN（直流機(jī)車0～400A）不小于10s，起動(dòng)過(guò)程中預(yù)防性撒砂，防止空轉(zhuǎn)，全列起動(dòng)后平穩(wěn)加速，進(jìn)入岔區(qū)適當(dāng)減小牽引力，避免空轉(zhuǎn)。

4.2 上坡起車

停車前增大機(jī)車制動(dòng)缸壓力，充分壓縮車鉤，停車后追加至100kPa，為起車做好準(zhǔn)備。起車時(shí)，交流機(jī)車先給牽引力至400kN（直流機(jī)車600A），再緩解列車，逐步發(fā)揮機(jī)車最大牽引力，執(zhí)行坡道起車操縱辦法，確保一次起動(dòng)成功。

4.3 下坡起車

停車前，適當(dāng)壓縮車鉤，動(dòng)車前，交流機(jī)車先緩解大閘，動(dòng)車后待速度上漲至5km/h，逐步增大再生力至目標(biāo)值，并逐步將機(jī)車制動(dòng)缸壓力緩解至零，根據(jù)漲速情況，合理調(diào)整再生力，確保再制動(dòng)充風(fēng)時(shí)間。直流機(jī)車先緩解小閘，施加電制動(dòng)，待勵(lì)磁電流上升后，再緩解大閘，逐步增大電制電流至目標(biāo)值。

4.4 平原區(qū)段操縱

列車運(yùn)行在起伏坡道時(shí)，盡量采取低手柄通過(guò)變坡點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)線路縱斷面情況使整列車鉤保持穩(wěn)定狀態(tài)，減少列車縱向沖動(dòng)。

4.5 長(zhǎng)大上坡道操縱

4.5.1 采用“先闖后爬，闖爬結(jié)合”的操縱辦法。坡道前達(dá)速運(yùn)行并充分發(fā)揮機(jī)車最大牽引力，爬坡時(shí)應(yīng)施行預(yù)防撒砂，防止空轉(zhuǎn)損失牽引力造成坡停。

4.5.2 停車為起車做準(zhǔn)備，停車減壓速度不得低于10km/h。

4.6 長(zhǎng)大下坡道操縱

4.6.1 長(zhǎng)大下坡道以“空電聯(lián)合、長(zhǎng)波浪制動(dòng)”為基本操縱原則。采用空電聯(lián)合制動(dòng)，在滿足列車管充風(fēng)時(shí)間的前提下，最大限度地減少空氣制動(dòng)頻次和動(dòng)力制動(dòng)力，以減小列車縱向力，滿足循環(huán)制動(dòng)和按圖行車要求，確保列車安全、正點(diǎn)。

4.6.2 循環(huán)制動(dòng)區(qū)段操縱要求：

(1)減壓前，交流機(jī)車再生力不得低于100kN（直流機(jī)車電制電流不低于300A）。

(2)減壓后，待速度穩(wěn)定，適當(dāng)調(diào)節(jié)動(dòng)力制動(dòng)，延長(zhǎng)列車制動(dòng)距離，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波浪制動(dòng)，減少空氣制動(dòng)頻次。

(3)緩解前，穩(wěn)定動(dòng)力制動(dòng)10s 以上，壓縮車鉤。

(4)緩解后，動(dòng)力制動(dòng)保持25s 以上，再緩慢調(diào)整至目標(biāo)值。

(5)在保證安全的前提下，提高制動(dòng)初速；滿足列車充風(fēng)要求的前提下，提高緩解速度。

(6)循環(huán)制動(dòng)過(guò)程中，合理利用再生制動(dòng)力調(diào)整列車緩解地點(diǎn)，減少追加減壓頻次，以降低列車縱向受力。

(7)神池南—原平南、南灣—西柏坡區(qū)段，循環(huán)制動(dòng)交流機(jī)車緩解再生力保持200～400kN（直流機(jī)車400～700A）。

4.7 通過(guò)分相區(qū)操縱

4.7.1 平原區(qū)段過(guò)分相，根據(jù)分相位置提前斷電，交直模式優(yōu)先采用手柄小零位過(guò)分相，直直模式采用手柄回零過(guò)分相。

4.7.2 上坡道過(guò)分相，交直模式根據(jù)分相位置將牽引力緩慢降至200kN 以內(nèi)，帶級(jí)位過(guò)分相，待從控機(jī)車越過(guò)分相正常投入后，再逐步給至目標(biāo)值（遇特殊情況過(guò)分相后牽引力可給至300kN）；直直模式手柄回零過(guò)分相，主車過(guò)分相后電流不超400A，待從控機(jī)車越過(guò)分相正常投入后，再逐步給至目標(biāo)值（遇特殊情況過(guò)分相后牽引力可給至600A）。

4.7.3 下坡道使用帶閘過(guò)分相（遇車體制動(dòng)力強(qiáng)，可采用惰力過(guò)分相）時(shí)，交直模式優(yōu)先使用手柄小零位過(guò)分相，因控速困難，需要使用再生制動(dòng)時(shí)，以不超過(guò)200kN 為宜；直直模式手柄回零過(guò)分相。

4.8 長(zhǎng)大下坡道區(qū)段過(guò)限速操縱

4.8.1 限速45～60km/h 的長(zhǎng)大下坡道區(qū)段，采取停車緩風(fēng)措施通過(guò)慢行。

4.8.2 限速區(qū)段內(nèi)停車后可不追加減壓，密切監(jiān)視列車動(dòng)態(tài)。

4.9 停車操縱

4.9.1 站內(nèi)停車時(shí)，合理控制速度，適時(shí)投入空氣制動(dòng)，避免追加減壓或大減壓量停車，列車靠標(biāo)停妥后追加減壓至100kPa 以上。

4.9.2 區(qū)間停車（慢行、側(cè)線除外），立即追加至100kPa 以上。

5 結(jié)語(yǔ)

交直混編1.6 萬(wàn)噸列車操縱不同于交交編組2 萬(wàn)噸列車和直直編組萬(wàn)噸列車，不僅要克服重載列車縱向力、下滑力等帶來(lái)的操縱困難，還要面對(duì)不同機(jī)型不同特性差異帶來(lái)的挑戰(zhàn)。2020年7月至今，機(jī)輛分公司對(duì)1.6 萬(wàn)列車制動(dòng)力判斷及制動(dòng)周期進(jìn)行充分摸索，結(jié)合動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)從小曲線半徑、分相位置、變坡點(diǎn)操縱等方面進(jìn)行逐步優(yōu)化，形成了一套模式化操縱提示，保障了1.6 萬(wàn)噸列車的平穩(wěn)開行。