朔黄铁路两万吨列车开行方式优化研究

王志毅

摘 要：结合试验数据及开行情况，从列车安全性、站场编组能力、咽喉区占用影响、机车运用效率等方面，对比分析1台交流机车+1台交流机车+可控列尾（简称1+1）、1台交流机车+1台直流机车+1台直流机车（简称1+1+1），两种不同编组的优缺点，提出优化两万吨列车编组方案的建议。

关键词：列车;开行方式;优化

0 引言

朔黄铁路1+1模式开行后，安全风险高、设备损伤严重、区间停缓多等问题突出，因此，有必要进一步研究通过开行方式优化，提高列车运行品质。

1 1+1模式与1+1+1模式安全性分析对比

1.1 1+1模式列车受力分析

2019年，西南交大对朔黄两万吨列车进行了动力学试验。测试结果显示列车通过北大牛站时，机车车钩最大横向摆角12.79°，试验机车前部车钩最大压钩力为977kN，中部车钩最大压钩力为1191kN，后部车钩最大压钩力为1415kN。

1.2 1+1模式列车操纵难度分析

两万吨列车1+1编组模式下，由于后部单元列车缓解后只能通过从控机车一个充风点充风，导致后部列车的充风时间明显长于前部列车，这样的充风特性为列车操纵埋下了安全隐患。前后部列车充气时间差越大，列车危险性越高。

1.3 1+1+1模式列车运行安全分析

通过试验，调速制动过程产生的最大车钩力均小于1000kN，最大值仅为836kN，小于试验建议性指标（正常运行工况车钩力不大于1000kN），与1+1编组相比，减小车钩力约60%。由于纵向力的减少，进而减少了列车的横向力，能够保证车钩摆角横向大于6°，垂向大于3°，列车纵向分力不至于影响列车脱轨系数，同时减少从控机车的垂向抬升、轮重减载的发生，中部从控机车运行安全性、车钩压钩力和偏转角符合控制限度的要求。

1.4 1+1+1模式列车操纵难度明显降低

由于该编组在列车尾部增加了1台从控机车，显著提高了列车的充风能力。经数据分析，当列车停于12‰坡道，减压100kPa缓解后，机车电制动给至400kN，列车运行速度达到约25km/h时，尾部风压可满足再制动条件，提高了高坡区段非正常情况下的通过能力。

1.5 1+1模式與1+1+1模式安全性分析对比结论

一是1+1+1模式能够减小列车纵向力（试验数据中最大为984KN，远远小于1+1模式的最大试验数据2024KN，也小于安全建议值1000KN的要求），从而缓解中部机车复杂受力，降低脱轨系数;二是1+1+1模式充风时间短（最少为128秒），能够降低列车操纵难度，保证列车运行安全及提升非正常情况下的通过能力，利于安全管控，三是由于列车纵向力降低，对设备损伤较小，减小了设备更换及改造投资费用。

2 1+1+1模式对神池南车站影响

对比采用1+1+1模式与1+1模式对神池南车站股道、咽喉占用时间的影响，以判断影响站场的使用及车站的接、发车情况。

2.1 神池南车站的线路特点

II场主要办理神木北方向、准池方向上行重车的接发，共计24条到发线（23、24道无网），1道办理旅客列车及比照旅客列车办理的列车，兼做站装车到发线。2、3道原则上办理大新方向上行列车的接发，兼做站装空车到达线。4、5、6道原则上办理大新方向下行列车的接发。7-21道原则上办理肃宁北方向上行列车的接发。22-24道为调车线，特殊情况22道可兼做机车走行线。4-21道每3股线为一个线束，共6个线束。

2.2 1+1+1模式尾部加挂机车对神池南站的影响

根据神池南II场的线路特点，两万吨列车的编组只能在4-21道之间进行。根据2019年列车运行图资料，神池南地区图定发出两万吨列车32列（预留4列），即使按最高36列计算，如每列都在尾部加挂机车，每次加挂按占用10分钟计算，实际占用360分钟，似乎严重影响神池南接车，但由于线路设计的特点，在13-15道、16-18道、19-21道这三束股道间，即便是尾部加挂机车，也仅占用一束股道，并不影响其他股道接发列车。以19、20、21道线束为例，19道编组两万吨列车，尾部加挂的机车通过20道进行加挂，而20道本身为机车走行线，加挂机车从20道越过XII-2017转出，在D2040前停车，换端后经过D2064再次进入19道，在此过程中仅影响21道接车10分钟，对其他股道接车没有任何影响。根据现有资料来看，在近期一个月内，神池南不存在两万吨列车，一束股道尾部接入后，另一股道连续接入的情况。在4-6道、7-9道、10-12道这三束股道间如果尾部加挂机车，将影响神池南接入神朔和准池的重车，每加挂一列，则影响重车接入10分钟。

从现有统计数据来看，神池南两万吨列车优先接入13-15道、16-18道、19-21道这三束股道间，4-6道、7-9道、10-12道发出的两万吨列车日均6列。

通过以上分析可以得出结论，两万吨列车尾部加挂机车，通过神池南车站加强组织可以实现。

2.3 1+1+1模式列车对编组时间的影响。

采用1+1+1模式时，为尽量减少对车站作业时间的影响，从折返段出库时，从1和从2可以同时出库，在挂后半列列车时，从1和从2分解，从1挂后半列的前部，利用从1挂车和试风的时间，从2进行后半列的尾部挂车，此种作业模式只需要车站开放从2的挂车信号即可，从而减少对车站线路的占用时间，同时在后半列与前半列连挂时，由于从2可以发挥作用，压缩了后半列的启动时间和挂车时间，可以节省列车编组占用到发线时间。

采用1+1模式其编组方式与1+1+1模式基本一致，只是减少了车站对从2的一次进路排列，但就车站列车编组时间对比，1+1+1模式与1+1模式基本相同。

2.4 1+1+1模式对神池南车站的影响结论

采用1+1+1模式，对车站股道的占用时间以及对东咽喉的占用时间略有缩短，但在4-12道尾部每编组一列两万吨，将影响接车10分钟左右（日均6列），因此综合考虑，无论采用1+1+1模式还是1+1模式对神池南车站占用时间趋于一致，并不会因尾部加挂机车严重影响神池南接入重车，并且此影响可以通过优化组织予以解决。

3 1+1+1模式与1+1模式的两万吨列车对线路通过能力对比

通常而言，在固定线路、其他条件不变的情况下，列车的运行速度越高，占用区间的时间越短，其通过能力就越高，尤其是在关键区段，其限制作用更为明显。

3.1 采用1+1+1模式与1+1模式对线路通过能力的影响对比

3.1.1 神池南-——宁武西运行时间的影响

神池南站为朔黄线关键的咽喉车站，因此采用何种编组模式，列车开行时，速度最快，对神池南站的占用时间最短，至关重要，通过数据对比，神池南-——宁武西1+1+1模式比1+1模式要快2分钟，平均运行速度要高2km/h-3km/h。

3.1.2 神池南-——肃宁北整体线路通过能力的影响

在朔黄铁路目前的情况下，列车越短，运行速度越高，总运行时分越短，其线路通过能力必然越高。1+1+1模式与1+1模式相比，列车长度基本相同，增加几乎可以忽略不计，通过试验：1+1+1模式与1+1模式相比在列车运行速度和运行时分方面，均占优势，采用1+1+1模式比1+1模式，其线路通过能力要强。

3.2 区间停缓对运输的影响

朔黄铁路两万吨列车由于安全风险高，操控难度大，列车运行过程中，因区間信号绿黄灯、制动周期调整失效等情况，造成区间停车缓风问题较为突出。

两万吨列车由神池南站始发，运行到神池南至宁武西区间后，由于各种因素影响，列车空气制动后不具备缓解条件导致列车停车缓风时，将直接影响神池南站发送上行列车。1+1+1编组模式，由于缓解条件限制较少，操纵难度降低，能够有效地减少停缓，减小对运输秩序的干扰。

4 1+1+1模式对交路、机车、人员、运量的影响

4.1 对机车交路的影响

两万吨列车现有交路不受影响，亦可根据肃宁北上行场股道占用情况，将尾部机车直流机车摘除，此时将增加肃宁北股道占用时间。

4.2 对机车运用的影响

朔黄线现有的两万吨开行模式为交流机车+交流机车的1+1模式，需要两台交流机车才能够开行两万吨列车，而如果变为交流机车+直流机车+直流机车的1+1+1模式，两万吨开行对数将不受交流机车数量制约。

通过计算可知，在现有1+1模式下仅能开行35对两万吨列车，而改变为1+1+1模式后，可开行的两万吨对数为48对，增幅为37.14%。

4.3 对人员运用、运量的影响

人员运用跟机车运用密切相关，开行1+1+1模式两万吨列车，运用机车并未增加，因此不需要增加人员。可以在不增加列车对数的情况下，通过多开行两万吨列车增加运量，亦可在现有运量下，通过多开两万吨列车减少列车密度，利于运量增长。

5 结束语

在不增加人员、机车的情况下，通过开行1+1+1模式两万吨列车，不但能够大幅度改善两万吨列车的受力情况、缩短充风时间、减小操纵难度，同时减少神池南东咽喉占用情况，减少区间停缓，提高区间运行速度及过慢行能力，而且还能够增开两万吨列车和利于运量提升。其缺点为，每开行一列1+1+1模式的两万吨列车，需增加了神池南一台机车转线的工作量，同时部分股道会影响到神池南接入重车，可通过优化组织，降低影响。目前朔黄铁路87台自管直流机车已经完成LTE改造工作，具备和交流机车编组、开行两万吨列车条件。结合上述情况综合考虑，开行1+1+1模式的两万吨列车利大于弊，因此，建议尽快组织1+1+1模式的两万吨列车试验工作。

参考文献：

[1]姚小沛.朔黄铁路基于LTE网络的2万吨组合列车综合实验[D].北京：中国铁道科学研究院机车车辆研究所，2015.

[2]朔黄铁路1+1编组牵引216辆C80货车2万t列车试验，2016，（1）.

[3]朔黄铁路发展有限责任公司.朔黄铁路公司行车组织规则[D].中国铁道出版社，2014.