影响机车一次整备可靠续行里程的因素分析*

影响机车一次整备可靠续行里程的因素分析*

赵中喜，文 礼，李忠厚，王华胜，申恩福

（中国铁道科学研究院 机车车辆研究所，北京100081）

定性地分析了不同机型、不同牵引定数和不同区段对机车一次整备可靠续行里程的影响。

机车整备；续行里程；因素分析

机车整备是机车正常行驶不可缺少的一个环节，主要目的是检查消耗品剩余量并及时补充和确认重要部件的状态和（或）性能参数以保证机车正常运用。

机车一次整备可靠续行里程是一个可靠性的概念，是在一定的平均整备间隔里程条件下机车不发生机破的概率，或者是在保证一定可靠性指标（机破率）的条件下，机车可以达到的平均整备间隔里程。

在保证可靠性指标满足运输生产需要的前提下，尽可能减少机车整备的范围、时间、次数，最大限度地压缩非运用时间，延长机车运用交路，可以提高机车利用率。但盲目地延长交路会降低可靠性，过于保守而增加整备次数和范围，则会降低机车使用效率。通过分析影响机车一次整备可靠续行里程的因素，寻找更科学、合理的机车整备、运用方案。

1　不同机型一次整备可靠续行里程

蒸汽机车由于受到携带煤和水的容量的限制，一般200 km左右要设一个机务段或折返段进行补充煤和水的作业，也就是说一次整备续行里程只有200 km左右。内燃机车加满柴油一次可以续行1 000 km以上。制约蒸汽机车和内燃机车一次整备续行里程的因素都是使其具有牵引力的能源，而电力机车的能源是从电网得到的，只要是在接触网有电的电气化铁路上电力机车一直可以运行。但是，要保证机车的可靠运行，沙子也是机车上必不可少的，而且成为影响电力机车一次整备可靠续行里程的重要因素。目前，蒸汽机车在我国已经被淘汰，不再进行研究。下面分析一下影响电力机车和内燃机车一次整备可靠续行里程的因素。

1.1电力机车

制约电力机车一次整备可靠续行里程的是消耗品沙子。

（1）沙子在机车上的作用

在车轮与轨道之间撒沙是改善黏着、防止和制止空转的有效措施，撒沙装置是轨道机车、动车必装的设备。下面举两个例子说明沙子在机车上的作用。

①2011年1月济南铁路局在胶济线进行了HXD3型机车模拟下雨条件下的重货车黏着性能试验。试验时对HXD3机车TCMS屏进行录像，并对机车所发挥的最大牵引力进行详细的统计。结合机车黏着特性原理，对各速度间隔试验的数据进行修正，得到数据见表1。

表1　下雨时HXD3型机车在4.0‰上坡道运行最大牵引力kN

从表1可以看出，下雨时，撒沙比不撒沙最大牵引力平均增幅80%以上。

②内蒙古集通集团公司的锡林浩特——多伦线路状况环境恶劣，地处海拔1200 m左右，年无霜期仅100多天，气候寒冷，风、雪、沙尘大，坡度大（纵断面坡度6‰～12‰），冬季气候寒冷，钢轨结霜严重，机车在长大坡道运行用沙量大，已出现了机车运行途中沙子不够用的状况，需在中间站补沙作业（锡林浩特机务段所支配机车上均配备了4个20 kg的备用沙桶）。

（2）影响沙子用量及机车一次整备可靠续行里程的因素

①机车本身的传动方式、空转抑制系统及撒沙系统结构的不同，影响用沙量。在相同牵引力负荷情况下，交流传动机车的车轮转速是由主变流器给定的频率决定的，一般不易发生空转。而直流传动机车特别是串激牵引电动机传动的机车，更易发生空转。不同的机车的空转抑制系统，也影响沙子用量。空转抑制系统包括：直流传动机车采用降低功率和撒沙，交流传动机车通过减小牵引电机转矩和撒沙两种方式，降低功率或转矩方式效果好的，沙子用量少，反之亦然。撒沙系统中沙箱、沙管的结构、材料、安装方式以及撒沙控制的方式也会影响用沙量。

②不同司机的操纵习惯差异也影响机车用沙量。重载列车或寒冷季节放置时间长的列车，起动阻力大，直接硬拉起动困难，空转严重，用沙量增加，若起动时向后压一下车钩，再起动向前则会好很多。点射式和连续式撒沙操作，用沙量也有较大差别。增加机车牵引力时，手柄提得过快、过猛，也会破坏黏着条件，引起空转。在不清洁的轨面、小半径曲线、漏水的隧道或雨雪天出隧道口时、线路坡度增加等地段前，要提高警惕，进行预防性撒沙，防止空转。

③轨道状态影响机车用沙量。轨面上有落叶、小雨、霜、降雪等使黏着系数降低时，易发生空转，导致用沙量增多。（哈尔）滨绥（芬河）线就因为轨面有霜，造成机车黏着力下降，机车空转不止，曾有过连续坡停18列的实际情况，为保证运输畅通，铁路局在乌吉密站热备补机，天气不良时增加补机防止坡停。

④牵引定数影响机车用沙量。在相同的线路、天气条件、运行速度情况下，吨位大的列车所需机车的牵引力就大，当所需牵引力接近或大于机车本身所能发挥的黏着牵引力时，就会发生轮对空转。因此，牵引定数大的机车发生空转的概率就会增加，进而使用沙量增加。

⑤沙箱容积的大小。沙箱容积的大小当然不会影响用沙量，它影响的只是机车一次整备可靠续行里程。前面所述锡林浩特机务段所支配机车上均配备了4个20 kg的备用沙桶就是个证明。

1.2内燃机车

制约内燃机车一次整备可靠续行里程的是消耗品柴油和沙子。

有关沙子的问题，与电力机车一样，这里不再赘述。

（1）柴油的作用

柴油是内燃机车的燃料，柴油是内燃机车产生动力必不可少的消耗品，也是运营成本中所占比重最大的消耗品。

（2）影响柴油用量及机车一次整备可靠续行里程的因素

①牵引功率的大小。要想发挥大的牵引功率，必须多烧柴油。燃油消耗量与柴油机发挥的功率是正比例关系。牵引功率是牵引力与速度的乘积。牵引力的大小取决于列车运行阻力大小。这就是说列车运行阻力大（牵引吨位大、坡度大及弯道半径小）、速度高的消耗燃油多。

②柴油机的燃油消耗率（g/k W·h）。是指柴油机发挥单位功率所消耗的燃油。不同的柴油机的燃油消耗率是有差别的。如，HXN5型内燃机车的燃油消耗率是不超过213.5 g/k W·h，而东风8型内燃机车的燃油消耗率不超过217.6 g/k W·h。

③内燃机车的装车功率。除牵引功率外，装车功率大就意味着辅助功率大。在能够满足牵引需求的条件下，牵引相同的列车、相同的速度、相同的天气、相同线路时，装车功率小的机车省油。

④司机的操纵习惯。济南西机务段曾对担当区段货物列车的操纵情况进行过统计，得出结论是因制动造成的燃油损失约占机车总用油量的20%，其中不必要的制动占到近半数，仅此一项，该机务段每年燃油损失约8 000 t。其他机务段的情况也类似，甚至还严重。

⑤油箱容积的大小。油箱大小只是影响机车一次整备可靠续行里程。

2　牵引定数对机车一次整备可靠续行里程的影响

牵引定数是指机车牵引列车的吨位，是根据机车持续功率大小、轨道线路的坡度大小及长短、弯道曲线半径的大小、海拔高度等条件确定的。牵引定数过大，导致所需的列车起动牵引力接近甚至超过机车的起动牵引力，列车运行阻力接近甚至超过机车的持续牵引力，可能造成起动困难、坡停，需要请求救援而影响行车秩序，还可能造成机车部件破损。即使是不造成机破的情况下，也因空转增多而使用沙量增加，使得机车一次整备可靠续行里程减小。

沈阳铁路局2005年底和2006年初，将货运部门担当各区段牵引任务的主型机车都不同程度地提高了牵引定数，从3 000～3 300 t提高到5 000 t，据统计2006年1～6月与提高牵引定数前的2005年1～9月同期比较，内燃机车的机破数量升幅为47.32%，临修数量升幅为188.62%，碎修数量升幅为186.67%，电力机车临修数量升幅为21.15%，碎修数量升幅为16.20%；内燃机车大部件破损数量升幅为40.57%，其中柴油机机体裂损数量升幅为104.88%，曲轴破损数量升幅为41.03%，增压器破损数量升幅为32.18%，主发动机、牵引电动机破损数量升幅为38.43%；电力机车大部件破损数量升幅为62.67%，其中牵引电动机破损数量升幅为57.14%，牵引、制动风机破损数量升幅为34.21%，功率补偿柜破损数量升幅为66.67%，轮对破损数量升幅为108.33%。

2005年呼和浩特铁路局未开行5 000 t重载列车前，DF4B型内燃机车中修时，柴油机连杆大端体孔超限率平均为12.5%，但开行5 000 t重载列车后，该型机车柴油机连杆大端体孔超限率平均为87.5%。

这些都说明对相同的机车来说，牵引定数的提高会降低机车的可靠性，必然导致机车一次整备可靠续行里程的减少。

3　不同区段对机车一次整备可靠续行里程的影响

不同区段的坡度、曲线及地理、气象条件有很大差异。这些因素影响着机车一次整备可靠续行里程。坡度和曲线的影响是增大牵引力，和牵引定数的影响相似，定性地说，坡度值大、曲线半径值小相当于牵引定数增大，下面分析气象条件对机车一次整备可靠续行里程的影响。

3.1机车可靠性降低

严重的雾霾、雷电可使电力机车车顶绝缘子发生雾闪、击穿造成机破；高温可使变压器、变流器、电动机等散热能力下降增加损坏的可能性，高温和低温都可使空调的控制系统失灵而不能正常工作，也影响微机系统及电子器件、组件的正常工作，严重的也会造成机破；低温则可使润滑油流动性下降、油压减振器冻死、橡胶密封件失去弹性而增加机破几率。长大坡道除牵引定数过大的不良结果外，还会使制动系统磨损加剧，在没有动力制动的蒸汽机车及早期生产的内燃机车上更加突出；沙尘严重及杨絮、柳絮多发季节需对散热装置的空气过滤网、棉芯清洁频次增加；多雨潮湿则影响电气部件的绝缘性能。

3.2撒沙量增加

冻雨可使轮轨间的黏着系数急剧降低，机车发生空转，轻的增加撒沙量，严重的由于机车空转撒沙量大而列车不能起动造成擦伤钢轨；降雪、落叶、露、霜冻、小雨、潮湿也可使轮轨间的黏着系数降低而使机车增加撒沙量。

4　结 论

（1）制约内燃机车一次整备可靠续行里程的是消耗品柴油和沙子，制约电力机车一次整备可靠续行里程的是消耗品沙子。

（2）牵引定数增大则机车可靠性降低、用沙量增大，一次整备可靠续行里程减少。

（3）不同区段对机车一次整备可靠续行里程的影响体现在坡度、弯道和气象条件上。坡度大、弯道半径小使牵引力增大而降低机车可靠性、增加用沙量，减少机车一次整备可靠续行里程。严重的雾霾、雷电可使电力机车车顶绝缘子发生雾闪、击穿而造成机破；高温、低温使机车部分部件可靠性降低，沙尘及杨絮、柳絮多发季节需对散热装置的空气过滤网、棉芯清洁频次增加而缩短一次整备可靠续行里程；多雨潮湿则影响电气部件的绝缘性能。冻雨、降雪、落叶、露、霜冻、小雨、潮湿也可使轮轨间的黏着系数降低而使机车增加撒沙量。

［1］ 田洪雁，张家琳.提高和谐型内燃机车运用效率因素分析［J］.铁道机车车辆，2014，34（1）：103-105

［2］ 陈 宇，张凌毅，陈赛清.TPS-1型轮轨瓷沙喷射装置在集通铁路（集团）公司配属机车上的应用［J］.铁道机车车辆，2012，32（4）：117-119.

［3］ 韩长虎，刘明杰，韩 飞.HXD3型机车黏着能力不足的问题及对策［J］.铁道机车车辆，2012，32（1）：77-80.

［4］ 李玉平.我国铁路机车检修机制改进方案的探讨［J］.铁道机车车辆，2008，28（6）：48-51.

［5］ 郭 印.沈阳铁路局机车运用、质量及管理的现状调研［J］.铁道机车车辆，2007，27（5）：38-42.

［6］ 王奇钟.节能列车操纵的思路及方法［J］.铁道机车车辆，2008，28（4）：64-67.

［7］ 陈 博.冰雪低温天气对电力机车的影响［J］.铁道机车车辆，2008，25（5）：51-54.

［8］ 叶建祥.运用机车检查和保养工作探讨［J］.铁道机车车辆，2006，26（4）：52-53.

Influence Factor Analysis of Locomotive Servicing a Reliable Line Continuation Mileage

ZHAO Zhongxi，WEN Li，LI Zhonghou，WANG Huasheng，SHEN Enfu
（Locomotive&Car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

In this paper，the different models，different traction weight and section on the influence of the loco motive servicing a reliable line continuation mileage are qualitatively analyzed.

the loco motive servicing；line continuation mileage；factor analysis

U269.33

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.23

1008-7842（2015）04-0099-03

*中国铁路总公司科技研究开发计划课题（Z2013-J004）

7—）男，副研究员（

2014-11-26）