作者單位：1.中國鐵路上海局集團有限公司機務部，上海200071；

2.中國鐵路上海局集團有限公司工務部，上海200071

作者簡介：徐育敏，男，工程師。

摘要：由于高速鐵路線路普遍存在高坡度區(qū)段，機車牽引長鋼軌車輛配合卸軌、收軌施工時處于低速狀態(tài)，精準控速困難，并且存在列車溜逸、超速等風險，列車發(fā)生沖動時易造成鋼軌車輛偏載導致車輛傾覆，新鋼軌落地時端部對接不精準還會影響后續(xù)鋼軌焊接作業(yè)，耽誤施工進度。本文研究的目的是在保證安全行駛的基礎上，實現(xiàn)高坡度區(qū)段長鋼軌列車低速精準控速，保證換軌、卸軌的精度和質量，并為今后配合施工時的列車操縱積累經(jīng)驗。

關鍵詞：高坡度區(qū)段；長鋼軌換軌；精準操縱

上海局集團公司采用T11型長鋼軌車輛運輸和更換鋼軌，具體作業(yè)包括卸新軌和收舊軌。卸新軌作業(yè)要求新軌端頭在落地時與既有鋼軌端頭盡量對接，便于后續(xù)鋼軌焊接，機車司機根據(jù)工務作業(yè)指揮人的要求低速、恒速牽引列車運行，根據(jù)《中國鐵路上海局集團有限公司普速鐵路行車組織規(guī)則》[1]規(guī)定，卸軌時以不超過15 km/h的速度邊走邊卸。收舊軌作業(yè)時，機車司機根據(jù)工務作業(yè)指揮人員的要求平穩(wěn)起動，低速推送列車到達舊軌起吊地點，待舊軌端頭吊送到自動回收裝置卡槽內并安全固定后，再以低速推送列車恒速收軌，根據(jù)《中國鐵路上海局集團有限公司普速鐵路行車組織規(guī)則》[1]規(guī)定，收軌時速度不宜超過5 km/h。不論卸軌作業(yè)還是收軌作業(yè)，均要求機車司機與工務作業(yè)指揮人員協(xié)同配合操作，精準控制機車運行速度，避免因新軌端頭對接不準、舊軌吊裝不到位，造成安全隱患，延誤施工進度。由于受到線路條件、接觸網(wǎng)設備等限制，長鋼軌更換無法使用具備自動恒速控制功能的電力機車配合施工。因此，高速鐵路區(qū)段均使用DF型內燃機車牽引長鋼軌車輛并配合施工。由于高速鐵路存在高坡道區(qū)段，且高速鐵路維修時間緊張，通常使用兩臺DF型內燃機車牽引。兩臺內燃機車在高速鐵路區(qū)段牽引T11型長鋼軌車輛配合更換鋼軌施工，對機車乘務員的平穩(wěn)操縱、低速時的恒速控制要求更加嚴苛。

本文對兩臺DF型內燃機車（DF8+DF4B）牽引45輛T11型長鋼軌車輛在高坡道區(qū)段控速、停車操縱的牽引試驗方案安排、可行性進行研究，對試驗數(shù)據(jù)進行分析，為同類型施工配合積累經(jīng)驗。

1牽引試驗安排

1.1列車編組

試驗機車：使用兩臺內燃機車牽引。一臺DF8型內燃機車，自重138 t、換長2.0、額定功率2 720 kW；一臺DF4B型內燃機車，自重138 t、換長1.9、額定功率1 985 kW。DF8型內燃機車編掛在運行方向第一位作為本務機車使用，DF4B型內燃機車編掛在運行方向第二位作為補機使用。

試驗車輛： 使用45輛T11型長鋼軌車輛，總重1 900 t，換長59.3。

列車編組：DF8型內燃機車+DF4B型內燃機車+45T11型長鋼軌車輛。列車全長為2.0+1.9+59.3=63.2（m）約70 m，列車總重138+138+1 900=2 176（t），編組順序如圖1所示。

1.2試驗項目和要求

全列車在某下行線K20+427～K18+797，利用坡度為17.93‰、長度為1 630 m的坡道，進行上坡道卸軌、下坡道收軌施工模擬操縱試驗。

1.2.1上坡道方向牽引操縱

試驗項目：列車以1 km/h的速度向上坡道方向平穩(wěn)起動，分別以2 km/h和5 km/h的速度恒速牽引運行，如圖2所示。

試驗要求：列車緩解制動時不發(fā)生向下坡方向的溜逸，列車起動時機車輪對不發(fā)生空轉。

1.2.2上坡道方向牽引運行停車操縱

試驗項目：列車速度達到5 km/h，使用自動制動機停車。

試驗要求：列車停車時不產生輪對滑行，全列車的車鉤處于拉伸狀態(tài)，避免列車緩解制動時車輛因車鉤壓縮產生向下坡道方向的移動。

1.2.3下坡道方向推進運行操縱

試驗項目：擰緊11輛車輛人力制動機，使用兩臺機車制動力控制列車以1 km/h的速度向下坡道方向平穩(wěn)起動，然后以2～3 km/h的速度推進運行，如圖3所示。

試驗要求：擰緊11輛車輛人力制動機，緩解車輛自動制動機制動，使用兩臺機車制動力時全列車不發(fā)生向下坡方向的溜逸，使用機車牽引力或列車自重的慣性可以實現(xiàn)列車平穩(wěn)起動，逐步緩解兩臺機車制動力可以平穩(wěn)調節(jié)列車速度。

2牽引試驗可行性研究

2.1上坡道方向列車起動可行性研究

根據(jù)《列車牽引計算規(guī)程實用教程》[2]，全列車在坡道上停車后向上坡道方向起動時，受到的阻力包括起動基本阻力和坡道阻力，起動基本阻力又包括機車起動基本阻力和車輛起動基本阻力。機車牽引力需要克服阻力才能起動。受力情況如圖4所示。

按照《列車牽引計算規(guī)程實用教程》［2］經(jīng)驗公式，1 kN的機車重力產生5 N的起動基本阻力，則內燃機車起動基本阻力的計算公式為

機車重力（kN）×5（N/kN）÷1 000

代入數(shù)據(jù)可得：（138+138）×9.8×5÷1 000 kN=13.52 kN。

按照《列車牽引計算規(guī)程實用教程》［2］經(jīng)驗公式，1 kN的車輛重力產生3.5 N的起動基本阻力，則T11型長鋼軌車輛起動基本阻力的計算公式為

車輛重力（kN）×3.5（N/kN）÷1 000

代入數(shù)據(jù)可得：1 900×9.8×3.5÷1 000 kN=65.17 kN。

坡道阻力經(jīng)驗計算公式為

（機車重力+車輛重力）×坡度

代入數(shù)據(jù)可得：（138+138+1 900）×9.8×17.93‰ kN=382.35 kN。

全列車阻力=機車起動基本阻力+車輛起動基本阻力+坡道阻力，即13.52+65.17+382.35 kN=461.04 kN。

當列車速度低于10 km/h，DF8型內燃機車最大黏著牽引力為364.7 kN，DF4B型內燃機車最大黏著牽引力為356.9 kN，兩臺內燃機車最大黏著牽引力合計721.6 kN。

兩臺內燃機車最大黏著牽引力大于列車阻力，具備試驗條件。

2.2車輛人力制動機坡道制動性能研究

列車在坡道上保持制動停留狀態(tài)時，機車、車輛輪周制動力與下滑力相互抵消，如圖5所示。

根據(jù)《鐵路技術管理規(guī)程（普速鐵路部分）》[3]車輛換算閘瓦壓力計算，T11型長鋼軌車輛人力制動機每輛車換算閘瓦壓力50 kN，則11輛車輛人力制動機的換算閘瓦壓力為11×50 kN=550 kN；DF8型和DF4B型內燃機車換算閘瓦壓力均為650 kN。

全列車制動力的計算公式為

（機車換算閘瓦壓力+車輛換算閘瓦壓力）×摩擦系數(shù)

代入數(shù)據(jù)可得：（650+650+550）×0.304 kN=562.4 kN。

全列車在17.93‰坡道上受到的下滑力約等于坡道阻力，即382.35 kN。

全列車制動力大于下滑力，也具備試驗條件。

3牽引試驗安全措施

3.1防止列車溜逸

（1）列車停留時，不準使機車柴油機及空氣壓縮機停止工作。停車后一律施行保壓停車，列車管減壓不少于100 kPa，機車單獨制動閥施行全制動。

（2）列車向上坡道方向起動時，先使機車加載、再向列車管充風緩解列車制動，待機車牽引電流穩(wěn)定、列車即將起動時緩慢將機車單獨制動閥置運轉位緩解機車制動。

（3）列車向下坡道方向起動時，先向列車管充風緩解列車制動，待列車即將起動時緩慢將機車單獨制動閥置運轉位緩解機車制動。

（4）列車在上坡道停車時，先使用自動制動閥減壓50 kPa，再單獨緩解機車單獨制動閥，待列車速度穩(wěn)定下降時，逐步降低機車控制主手柄減少機車牽引力，停車時立即單獨制動閥全制動、解除機車牽引力，并進行列車管減壓100 kPa的防溜保壓。

（5）列車在下坡道停車時，先使用自動制動閥減壓50 kPa，再使用機車單獨制動閥增加機車制動力，待列車停車時立即單獨制動閥全制動并進行列車管減壓100 kPa的防溜保壓。

3.2防止機車輪對空轉

（1）列車停車前，適當撒砂。起動時，應檢查制動機手柄是否在正常位置及各儀表的顯示狀態(tài)[4]。

（2）內燃機車提手柄時，應使柴油機轉速及牽引電流穩(wěn)定上升，并注意觀察各牽引電機的電流分配是否均勻。當發(fā)現(xiàn)機車各牽引電機的牽引電流差值較大時，應立即回主手柄，降低機車功率，消除空轉[4]。

3.3防止列車滑行

操縱列車時，應盡量避免使用緊急制動。使用機車自動制動閥制動停車時，初次減壓量不宜超過100 kPa[4]。使用機車單獨制動閥制動減速或停車時，應逐步增加機車制動力。

4試驗過程

本次選定固定機車擔當牽引任務： DF8型0014號機車作為本務機車使用，命名①號車；DF4B型7538號機車作為補機使用，命名②號車。通過記錄①號車里程、速度，以及①、②號車的機車工況、列車管壓力、機車制動缸壓力、柴油機轉速數(shù)據(jù)，總結試驗結論。

①號車牽引運行至某下行線K19+691處停車，此時列車尾部停車地點在下行線K20+991處，全列車均處在17.93‰上坡道位置。列車管減壓100 kPa，機車制動缸壓力300 kPa。

4.1上坡道方向牽引操縱

4.1.1第一次試驗

第一次上坡道牽引試驗見表1。

②號車先加載、①號車再加載，待兩臺機車柴油機轉速均超過530 r/min后自動制動閥置運轉位緩解列車制動，然后逐步緩解機車制動。當②號車柴油機轉速達到600 r/min、①號車柴油機轉速達到580 r/min時，列車以1 km/h的速度起動。

②號車柴油機轉速維持在610 r/min、①號車柴油機轉速維持在620 r/min，通過在0～120 kPa間調節(jié)①號車制動缸壓力，控制全列車以2 km/h的恒速向上坡道方向運行55 m。

②號車柴油機轉速維持在610 r/min、①號車柴油機轉速維持在650 r/min，通過在0～160 kPa間調節(jié)①號車制動缸壓力，控制全列車以5 km/h的恒速向上坡道方向運行48 m。

4.1.2第二次試驗

第二次上坡道牽引試驗見表2。

②號車先加載、①號車再加載，待兩臺機車柴油機轉速均超過500 r/min后自動制動閥置運轉位緩解列車制動，然后逐步緩解機車制動。當②號車柴油機轉速達到590 r/min、①號車柴油機轉速達到610 r/min時，列車以1 km/h的速度起動。

②號車柴油機轉速維持在550～590 r/min、①號車柴油機轉速維持在610 r/min，通過在0～150 kPa間調節(jié)①號車制動缸壓力，控制全列車以2 km/h的恒速向上坡道方向運行25 m。

②號車柴油機轉速維持在610 r/min、①號車柴油機轉速維持在650 r/min，通過在0～160 kPa間調節(jié)①號車制動缸壓力，控制全列車以5 km/h的恒速向上坡道方向運行23 m。

4.1.3上坡道方向起動操縱試驗結果

②號車先加載、①號車再加載，待兩臺機車柴油機轉速在500～530 r/min后自動制動閥置運轉位緩解列車制動，然后逐步緩解機車制動。兩臺機車柴油機轉速在600 r/min左右（誤差20 r/min）時，列車以1 km/h的速度起動。

兩臺機車柴油機轉速維持在600 r/min（誤差20 r/min），通過在0～120 kPa間調節(jié)本務機車制動缸壓力，控制全列車以2 km/h的速度恒速運行。

本務機車柴油機轉速維持650 r/min、補機柴油機轉速維持610 r/min，通過在0～160 kPa間調節(jié)本務機車制動缸壓力，控制全列車以5 km/h的速度恒速運行。

4.2上坡道方向牽引運行停車操縱

4.2.1第一次試驗

第一次上坡道停車試驗見表3。

速度到達5 km/h，②號車逐級降低柴油機轉速直至解除機車牽引力，①號車先進行列車管減壓50 kPa、再逐級降低柴油機轉速，使全列車在產生制動力的同時牽引力逐漸減少，停車時使機車制動缸壓力達到300 kPa并解除機車牽引力，此時全列車的車鉤處于伸張狀態(tài)。列車停穩(wěn)后及時進行列車管減壓100 kPa，防止列車在上坡道地段的溜逸。

4.2.2第二次試驗

第二次上坡道停車試驗見表4。

速度到達5 km/h，②號車逐級降低柴油機轉速直至解除機車牽引力，①號車先進行列車管減壓50 kPa、再逐級降低柴油機轉速，使全列車在產生制動力的同時牽引力逐漸減少，停車時使機車制動缸壓力達到300 kPa并解除機車牽引力，此時全列車的車鉤處于伸張狀態(tài)。列車停穩(wěn)后及時進行列車管減壓100 kPa，防止列車在上坡道地段的溜逸。

4.2.3上坡道方向牽引運行停車操縱試驗結果

速度到達5 km/h，補機逐級降低柴油機轉速、直至解除機車牽引力；本務機車進行列車管減壓50 kPa，再逐級降低柴油機轉速，使全列車在產生制動力的同時牽引力逐漸減少；停車時使機車制動缸壓力達到300 kPa并解除機車牽引力，此時全列車的車鉤處于伸張狀態(tài)。列車停穩(wěn)后及時進行列車管減壓100 kPa，防止列車在坡道地段的溜逸。

4.3下坡道方向推進運行操縱

4.3.1第一次試驗

第一次下坡道推進試驗見表5。

①號車自動制動閥置運轉位緩解列車制動并保持本機車制動力，同時緩解②號車機車制動力。利用全列車自重慣性，配合本務機車制動力和11輛車輛人力制動機的制動力，使列車向下坡道方向起動。待速度達到2 km/h，通知②號車配合使用機車制動力控速，同時根據(jù)速度增減情況調節(jié)①號車的機車制動力。通過試驗數(shù)據(jù)可以看出，列車以2 km/h的速度僅連續(xù)運行了6 m，期間①號車的機車制動缸壓力變化范圍為40～140 kPa、②號車的機車制動缸壓力變化范圍為20～280 kPa。此種操縱方法，②號車的機車制動缸壓力調節(jié)范圍較大，精準控速較困難。

4.3.2第二次試驗

第二次下坡道推進試驗見表6。

①號車自動制動閥置運轉位緩解列車制動并保持本機車制動力，同時緩解②號車部分機車制動力。利用全列車自重慣性，配合①、②號機車制動力和11輛車輛手制動機的制動力，使列車向下坡道方向起動。

速度達到2 km/h時，①號車的機車制動缸壓力變化范圍為90～180 kPa、②號車的機車制動缸壓力變化范圍為110～150 kPa，列車以2 km/h的速度連續(xù)運行了19 m。

速度達到3 km/h時，①號車的機車制動缸壓力變化范圍為50～110 kPa、②號車的機車制動缸壓力變化范圍為70～90 kPa，列車以3 km/h的速度連續(xù)運行了17 m。

4.3.3下坡道方向推進運行操縱試驗結果

本務機車自動制動閥置運轉位緩解列車制動并保持本機車制動力，同時緩解②號車部分機車制動力。利用全列車自重慣性，配合兩臺機車制動力和11輛車輛人力制動機的制動力，使列車向下坡道方向起動。

在90～180 kPa間調節(jié)本務機車制動缸壓力、在110～150 kPa間調節(jié)補機制動缸壓力，控制全列車以2 km/h的速度恒速運行。

在50～110 kPa間調節(jié)本務機車制動缸壓力、在70～90 kPa間調節(jié)補機制動缸壓力，控制全列車以3 km/h的速度恒速運行。

5結語

通過現(xiàn)場試驗研究，在17.93‰的高坡區(qū)段使用兩臺內燃機車牽引長鋼軌車輛配合收軌、卸軌作業(yè)時，可以實現(xiàn)上坡道方向牽引運行低速精準控速；在17.93‰的高坡區(qū)段，依靠11輛車輛人力制動機和兩臺機車制動力可以保證全列車在坡道上穩(wěn)定停留，調節(jié)兩臺機車制動力可以實現(xiàn)下坡道方向推進運行低速精準控速。試驗完畢后檢查機車和車輛制動閘瓦、車輪踏面，以及試驗地段鋼軌，均沒有發(fā)生閘瓦變形、車輪踏面和鋼軌擦傷等問題，達到了試驗目的。

目前，上海局集團公司已經(jīng)在滬昆高鐵、滬寧客專等高速鐵路區(qū)段，使用上述操縱方法多次與工務作業(yè)指揮人員配合成功實施了換軌作業(yè)，配合施工的效果較好，在保證作業(yè)安全的同時壓縮了施工時間，減少了對運輸?shù)挠绊懀岣吡髓F路線路的使用效率。

參考文獻

［1］ 中國鐵路上海局集團有限公司.中國鐵路上海局集團有限公司普速鐵路行車組織規(guī)則［M］.北京：中國鐵道出版社，2018.

［2］ 孫中央.列車牽引計算規(guī)程實用教程［M］.北京：中國鐵道出版社，1999.

［3］ 中國鐵路總公司.鐵路技術管理規(guī)程（普速鐵路部分）：TG/01—2014［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［4］ 中華人民共和國鐵道部.鐵路機車操作規(guī)則：TG/JW 104—2012［S］.北京：中國鐵道出版社，2013.