趙鵬飛

（國能朔黃鐵路機輛分公司， 河北滄州 062350）

0 引言

國能朔黃鐵路作為我國西煤東運第二大運輸通道，前期通過站場擴能改造和技術(shù)攻關(guān)， 成功開行2 萬噸重載列車。 但朔黃鐵路神池南站至靈壽站，區(qū)間條件復(fù)雜，主要為山區(qū)鐵路，海拔高度差達1527m，重車方向最大坡度為12‰。2 萬噸重載列車載重大、編組輛數(shù)多、距離長，在這樣復(fù)雜的線路上行駛時， 列車運行動力學(xué)性能較為復(fù)雜，從控機車車鉤所承受縱向力成倍增大，極易產(chǎn)生縱向沖動，增大列車斷鉤、分離、脫線等行車隱患[1]，因而對乘務(wù)員機車操縱技術(shù)提出了很高的要求。

1 閉塞方式升級對行車的影響

在改造之前， 朔黃鐵路全線均采用的是三顯示自動閉塞設(shè)備，隨著四顯示閉塞設(shè)備的廣泛應(yīng)用，朔黃鐵路為進一步提高運輸效率和列車的運行安全， 開始對神池南至靈壽區(qū)間進行四顯示閉塞設(shè)備改造。

相較于兩者的區(qū)別， 一是四顯示自動閉塞中的黃燈是限速信號， 要求列車在通過其前方綠黃燈光顯示時開始減速運行、 以使列車在越過黃燈信號機時減至規(guī)定限速，才能保證在紅燈前可靠停車；二是在三顯示自動閉塞中， 一個閉塞分區(qū)的長度能滿足從規(guī)定速度到零的制動距離，可以越過黃燈后再實施制動。 而在四顯示自動閉塞中，一個閉塞分區(qū)的長度只能滿足一個速度級差的制動距離，兩個閉塞分區(qū)長度才能滿足從規(guī)定速度到零的制動距離[2]。

由于四顯示閉塞設(shè)備狀態(tài)不僅反映閉塞分區(qū)的空閑狀況，同時具有速度要求，這對2 萬噸列車的循環(huán)空氣制動操縱會造成較大的影響。 因此探討在四顯示自動閉塞下的2 萬噸列車操縱改變十分必要。

2 四顯示閉塞對2 萬噸重載列車的影響

神池南站至靈壽站間設(shè)備升級造成信號機顯示距離縮短，以NWX-LG 間信號機變化為例，表1 所示，對信號機距離縮短后帶來的行車安全風(fēng)險進行分析。

表1 信號機設(shè)備變化對比

NWX 出站后三架信號機間距前后數(shù)據(jù)對比，三顯示時三架信號機間距離為5711m， 升級改造四顯示后三架信號機距離為4450m，信號機距離縮短1261m，如2 萬噸列車按既有操縱辦法操縱列車， 列車在NWX 站接收綠（L）燈時，正常緩解列車，出站后接收綠黃燈，存在列車再制動時充風(fēng)時間不足，給行車安全帶來風(fēng)險隱患。所以既有2 萬噸列車操縱辦法[3]無法滿足升級改造期間及改造后列車的操縱要求，為了確保2 萬噸安全平穩(wěn)運行，利用重載列車仿真系統(tǒng)[4-5]對神池南至靈壽間2 萬噸列車操縱辦法進行模擬仿真試驗， 以查找風(fēng)險隱患和制定操縱辦法提供數(shù)據(jù)支撐。

3 四顯示自動閉塞改造現(xiàn)狀

在神池南站至靈壽站區(qū)段共經(jīng)過15 個車站，其中上行線現(xiàn)有信號機104 架，平均通過信號機間距為1846m；下行線有106 架信號機，平均通過信號機間距為1831m。升級改造四顯示后上行新增信號機42 架，平均通過信號機間距為1613m，縮短233m；下行新增84 架信號機，平均通過信號機間距為1424m，縮短407m，同時在上行線設(shè)置8 架容許信號機。

結(jié)合神池南至靈壽區(qū)間的信號機變化情況， 對各站間的信號機距離、緩解地點、充風(fēng)時間等進行初步分析，其中NWX-LG、BDN-YUN、NW-DLD、DLD-HW 四個區(qū)段對2 萬噸重載列車操縱改變較大。因此，本文重點對這四個區(qū)段進行探究。

4 各站間操縱模擬仿真

4.1 NWX-LG 區(qū)段

從圖1 得知，NWX-LG 區(qū)段三顯示通過信號機共設(shè)置12 架，最長距離為2008m，最短為1675m；四顯示通過信號機共設(shè)置14 架，最長距離為1700m，最短為1350m。四顯示比三顯示增加2 架信號機。

圖1 信號機位置變化

4.1.1 模擬仿真

（1）在緩解地點末端處接收綠燈（L），速度57km/h 距離前方信號機25m 緩解，越過綠燈（L）信號機后接收綠黃燈，前方有三個閉塞分區(qū)空閑，距離共計4450m，比三顯示縮短1261m， 運行至黃燈前充風(fēng)186s 速度59km/h減壓50kPa，因控速需求采取追加減壓20kPa，列車停于距紅燈8m 處，如圖2 所示。

圖2 仿真運行速度曲線

（2）模擬長梁山隧道內(nèi)距前方綠燈信號機1000m，速度37km/h 緩解，次一架信號機接收綠黃燈，速度55km/h 充風(fēng)126 秒減壓50kPa，由于充風(fēng)不足列車制動力極弱，需追加減壓20kPa，列車停于距紅燈信號機985m，如圖3 所示。

圖3 仿真運行速度曲線

4.1.2 仿真結(jié)果

（1）2 萬噸列車NWX 站內(nèi)綠燈（L）緩解，初減壓后追加20kPa 仍無法滿足控速需求。

（2）2 萬噸列車長梁山隧道內(nèi)接收綠燈（L）緩解，存在充風(fēng)不足且追加減壓停車的安全隱患。

4.2 BDN-YPN 區(qū)段

從圖4 得知，BDN-YPN 區(qū)段三顯示通過信號機共設(shè)置7 架，最長距離為2200m，最短為1665m；四顯示通過信號機共設(shè)置8 架，最長距離為1780m，最短為1683m。

圖4 信號機位置變化

4.2.1 模擬仿真

（1）模擬BDN 緩解地點47km/h 緩解，充風(fēng)220s 后速度55km/h 減壓50kPa， 運行至黃燈信號機時速度50km/h，采取追加減壓10kPa 措施后停于距紅燈600m 處，如圖5所示。

圖5 仿真運行速度曲線

（2）模擬仿真越過進路接收綠燈時，再生力控速具備前方出站信號機前速度控制50km/h 以下，次一架信號機接收綠黃燈，列車充風(fēng)時間滿足黃燈前控速要求，如圖6所示。

圖6 仿真運行速度曲線

4.2.2 仿真結(jié)果

（1）2 萬噸列車在BDN 緩解地點接綠燈（L）緩解，滿足充風(fēng)時間，緩解速度偏高時，需進行追加減壓控速。

（2）2 萬噸列車在YPN 緩解地點接綠燈（L）緩解，滿足充風(fēng)時間和控速需要。

4.3 NW-DLD 區(qū)段

從圖7 得知，NW-DLD 區(qū)段三顯示通過信號機共設(shè)置14 架，最長距離為1979m，最短為1460m；四顯示通過信號機共設(shè)置15 架，最長距離為1690m，最短為1580m。

圖7 信號機位置變化

4.3.1 模擬仿真

（1）模擬列車運行在K146+400 處，機車信號接收綠燈（L）距離前方信號1300m 速度56km/h 緩解，次一架信號機接收綠黃燈，前方有三個閉塞分區(qū)空閑，接收黃燈信號時，速度64km/h 充風(fēng)186s 減壓50kPa，接收紅燈信號速度56km/h，追加減壓20kPa，停于距離紅燈469m 處，如圖8 所示。

圖8 仿真運行速度曲線

（2）模擬列車速度65km/h 減壓50kPa，運行至K153+400 處，距前方信號機900m 速度37km/h 緩解，次一架信號機接收綠黃燈， 速度55km/h 充風(fēng)137s 減壓50kPa，越過黃燈時速度為50km/h， 采取追加減壓20kPa 列車停于距前方紅燈信號740m，如圖9 所示。

圖9 仿真運行速度曲線

（3）模擬列車運行機車信號接收綠燈（L）距離前方信號機1000m 速度45km/h 緩解，次一架信號機接收綠黃燈時，前方有三個閉塞分區(qū)空閑，接收黃燈信號，速度55km/h充風(fēng)260 秒減壓50kPa，越過黃燈信號時速度48km/h，采取追加減壓10kPa 后列車停于距前方紅燈信號721m，如見圖10 所示。

圖10 仿真運行速度曲線

4.3.2 仿真結(jié)果

（1）水泉灣隧道內(nèi)綠燈（L）緩解后，次一架信號機接收綠黃燈信號，滿足充風(fēng)時間，再制動時控速困難需追加減壓，才能確保列車在紅燈前停車。

（2）寺鋪尖隧道內(nèi)綠燈（L）緩解后，次一架信號機接收綠黃燈信號，不能滿足充風(fēng)時間要求且控速困難。

（3）DLD 站內(nèi)綠燈（L）緩解后，次一架信號機接收綠黃燈信號，滿足列車充風(fēng)時間要求，但緩解速度偏高時需進行追加減壓方可控速。

4.4 DLD-HW 區(qū)段

從圖11 得知，DLD-HW 區(qū)段三顯示通過信號機共設(shè)置10 架，最長距離為2186m，最短為1444m；四顯示通過信號機共設(shè)置11 架，最長距離為1750m，最短為1656m。

圖11 信號機位置變化

4.4.1 模擬仿真

（1）模擬列車運行距前方綠燈（L）信號機1000m 速度48km/h 緩解，次一架信號機接收綠黃燈信號，前方有三個閉塞分區(qū)空閑，速度41km/h 充風(fēng)235s 減壓50kPa，列車停于距黃燈信號636m，如圖12 所示。

圖12 仿真運行速度曲線

（2） 模擬列車距前方綠燈信號機845 米速度59km/h緩解， 次一架信號機接收綠黃燈， 速度57km/h 充風(fēng)197秒減壓50kPa，越過黃燈信號時速度為51km/h，追加減壓10kPa 后列車停于距紅燈信號523m，如圖13 所示。

圖13 仿真運行速度曲線

4.4.2 仿真結(jié)果

（1）列車在張家坪隧道內(nèi)綠燈（L）緩解后，次一架信號機接收綠黃燈后，滿足列車充風(fēng)時間和控速需求。

（2）列車在HW 站接收綠燈（L）緩解后，次一架信號機接收綠黃燈信號，能夠滿足列車充風(fēng)條件，緩解速度偏高時需進行追加減壓控速。

5 列車長大下坡道停車再開仿真

神池南站至靈壽站間設(shè)備升級改造信號機顯示距離縮短，列車在長大下坡道區(qū)段10‰～12‰的下坡道處，停車再開時，可能因信號機距離縮短，列車停車再開條件發(fā)生變化， 所以對不同減壓量下列車再開后制動距離進行仿真模擬，以確定停緩再開條件，仿真結(jié)果如表2 所示。

表2 列車停車再開緩解條件仿真

仿真地點選取長大下坡道區(qū)段， 按不同減壓量50kPa、70kPa、80kPa 停車，模擬綠燈（L2）緩解再開時列車走行距離。再制動時，充風(fēng)180s 速度40km/h 減壓50kPa，走行距離約5282m，接綠燈（L2）按三個閉塞分區(qū)最短制動距離5340m 計算， 具備緩解后再制動控速及停車的需求； 減壓70～80kPa 停車緩風(fēng)再動車時， 充風(fēng)230s 速度45km/h 減壓50kPa，走行距離約6413m，接綠燈（L2）按三個閉塞分區(qū)最短離5340m 計算， 初減壓量無法滿足控速需求，需追加減壓方可確保列車在紅燈前停車。

6 結(jié)論

四顯示閉塞方式改造完成后，2 萬噸重載列車在NWX、長梁山隧道、BDN、水泉灣隧道、寺鋪尖隧道、白茅尖隧道6 處緩解地點，機車信號接收綠燈（L）時需執(zhí)行停車緩風(fēng)。

四顯示閉塞方式改造完成后，2 萬噸重載列車在LG、YPN、DLD、張家坪隧道、HW、土溝隧道前、XJ、XBP，以上9 處緩解地點，機車信號接收綠黃燈時需執(zhí)行停車緩風(fēng)。

2 萬噸重載列車在長大下坡道減壓50kPa 至70kPa（不含70kPa）停緩后執(zhí)行綠燈（L2）緩解開車。

2 萬噸重載列車在長大下坡道減壓70kPa 至100kPa（不含100kPa）停緩后執(zhí)行綠燈（L3）緩解開車。