大秦线重载组合列车从控机车渡板变形故障的分析与研究

高磊

摘 要：本文对2014年全年大秦线2万吨重载组合列车，从控机车发生渡板变形的故障进行统计分析，分别从机车设备本身、机车乘务员操纵、组合列车主从配置、运行环境等几个方面分析，查找共性原因，提出科学的、符合实际的解决方法和针对性措施。

关键词：重载运输；组合列车；渡板变形

中图分类号：U269.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0062-02

1 引言

大秦重载铁路自2008年开行两万吨重载组合列车以来，一直采用“1+1+可控列尾”编组模式，既1台主控机车牵引102辆车辆+1台从控机车牵引102辆车辆运用，随着运量不断提高，新型机车故障不断涌现出来，从控机车渡板变形就是其中之一。重载组合列车从控机车发生渡板变形，反映出列车在运行过程当中纵向、横向冲击力过大，可能造成机车车钩、缓冲器、油压减震器等走行部关键部件几何尺寸发生改变、甚至失效。本文通过多年对渡板变形现象的跟踪分析研究，通过现象深层次挖掘引起从控机车渡板变形的多方面原因，并提出针对性的解决方案。

2 渡板的概念

渡板是联接机车A、B节通道的走行地板。每台机车有两片渡板，分别在A、B节机车中部风挡处向中间延伸，以桥状姿势重叠放置，如图1所示。

3 渡板变形的危害

渡板发生变形意味着重载列车在运行中受到了非正常的纵向、横向力，在实际中就曾发生过车钩缓冲器、二系横向油压减震器、二系圆簧失效等危险情况，给重载组合列车安全运行带来极大隐患。

4 渡板变形故障情况

2014年大秦线全年开行2万吨重载组合列车20650趟次，共发生中部机车渡板变形161件。按照重载组合列车编组分类，“HX2+HX1”编组发生155件，占96.3%；“HX1+HX1”编组发生6件，占3.7%。按发生渡板变形区段看，主要在大秦重车线大同县-阳原、化稍营-涿鹿、涿鹿-沙城东、延庆-茶坞4个区段，共发生139件，占86.3%。

5 渡板变形原因分析

重载组合列车中部机车渡板变形是个复杂而综合的问题，车底（统计数据表明C80P底较非P底容易渡板变形）、列车缓解速度、列车缓解时的坡道和线路曲线、主从控机车同步时延等诸多因素都会对列车产生影响，列车在运行中，各方面因素共同发生作用，就可能会造成中部机车渡板变形。在这里，本文主要对几个主要因素进行分析。

5.1 渡板结构特点导致渡板变形

从重载组合列车中部机车渡板变形发生的直接原因进行分析，列车运行调速过程中，由于中部机车A、B节渡板发生碰撞导致变形较多，主要为渡板边角碰撞（图2）导致变形和渡板正面碰撞（图3）导致变形两种。

5.1.1 渡板搭接量不足导致变形

在自然状态下，车钩中心线到车体后墙的距离为170mm。渡板前端到后墙的距离254mm，如图4。无压缩拉伸状态下渡板的搭接量为：（254-170）×2=168mm，HXD1机车最大拉伸距离为185.5mm（缓冲器最大行程166 mm+车钩间隙19.5mm），大于渡板的最大搭接量168mm，當机车被拉伸时两渡板间会出现17.5mm（185.5-168=17.5mm）的间隙。拉伸后恢复时，可能会发生渡板碰撞变形。

5.1.2 渡板边角撞击车体导致变形

在自然状态下，机车两个后墙的距离344mm，渡板前端到本节后墙的距离是254mm，如图4。渡板前端到另外一节车体后墙的距离为344-254=90mm。根据渡板设计图纸可知，渡板前端越过另一节后墙长度为：373-294.5=78.5mm，如图5，既渡板红线以上部分已经过了另一节车后墙，从而得知，此时渡板可能与车体发生的碰撞点为A点和B点。

在压缩状态下，车钩缓冲器的极限工作行程是83mm，车钩间隙19.5mm。当缓冲器压缩到极限位置时，渡板前端相对另外一节车体后墙的位移为83×2+19.5=185.5mm。而实际在自然状态下，渡板前端到另外一节车体后墙的距离为344-254=90mm，当缓冲器压缩到极限位置时，就会造成渡板前端超出另外一节车体后墙的位移为185.5-90= 95.5mm。对比渡板设计图纸尺寸，可以计算出，此时渡板可能与车体发生的碰撞点为D点和E点。

自然状态下，现场测量渡板C点到机车后墙最短距离为52mm，根据图纸计算结果可知，碰撞点A点或B点与后墙碰距离为52+（690-504）/2=145mm，既机车在运行中，如果渡板与车体相对位移超过145mm时，就会发生渡板与车体碰撞。在压缩状态时，碰撞点D点或E点与后墙碰撞距离小于145mm。通过大秦线实际运用试验分析，机车在运行中牵引杆最大会产生±3.610的偏转角，车钩最大会产生±170的摆角，在极限的位置A/B节车体会产生567mm的横向位移。只要横向位移量大于145mm时，机车渡板就会与车体碰撞，从而导致渡板变形。

5.2 编组不同造成渡板变形

2万吨重载组合列车按照“HX1+HX1”编组时，发生中部机车渡板变形的比例远低于“HX2+HX1”编组时的比例。造成这种情况的主要原因是HX1型机车与HX2型机车制动系统、控制系统、通信接口等均有所不同，以及LOCOTROL分布式控制系统在数据处理上存在延时。整个传输过程LOCOTROL系统要进行多次数据的编码、传输、解码，因HX1型、HX2型机车的通讯物理接口不同，造成LOCOTROL系统在数据传输上以及主从控机车在牵引力、再生制动力的发挥上有了2%的误差，最终导致2万吨重载组合列车在“HX2+HX1”编组模式下发生从控机车渡板变形的概率增大。

5.3 重载组合列车操纵不当造成渡板变形

大秦线东起大同，西至秦皇岛，全长653公里，线路区段多在山区，重车方向线路最大-12‰下坡和4‰，连续长大下坡道118.4公里，对机车的操纵提出极高的要求。经过多年摸索和实践，虽然总结出了一套模块化的操纵方式，但是遇到线路堵塞，如果对缓解地点、缓解速度和缓解时机操纵把握不当，极易造成中部机车发生渡板变形。

6 解决措施

6.1 对渡板进行技术改造

2015年以来，太原局机务部门通过对HX1型机车渡板减少渡板边角进行技术改造（如图6），降低渡板边角与车体的碰撞概率。2015年2月17日，在HXD1-0117号机车上试验了新型渡板，通过添乘情况观察，整体效果良好。由于该渡板边角比较小，降低了碰撞车体的概率，但是渡板在拉开时产生的缝隙会比普通渡板大，所以采用了1100×600×300（mm）的橡胶垫覆盖在渡板上，填补了渡板两侧的缝隙。

6.2 优化机车操纵方式

就目前运行情况来看，操纵方式还有进一步的优化和改进空间。因此机务部门要加强机车乘务员列车操纵培训，不断探索和优化列车操纵方式，尤其是遇到线路堵塞时，加强对列车非正常操纵起停车和优化操纵困难区段操纵方式，通过优化操纵减少渡板变形情况的发生。

6.3 狠抓检修、整备工艺范围落实

机务部门通过机车狠抓检修、整备作业，进一步加大对范围工艺的落实，查找钩缓装置、机车本身存在的质量缺陷，杜绝因设备质量问题造成渡板变形的情况发生。

参考文献

[1]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]耿志修.大秦铁路重载运输技术[M].北京：中国铁道出版社，2009.