2万t列车长大坡道试闸与制动力判断研究

宋涛涛

摘 要：随着我国铁路的不断发展，重载运输技术不断创新，运输效率得到很大提高，但是这也给运输组织与列车操纵带来众多问题。本文论述了重载列车长大下坡道试闸目的，分析了试闸地点的选择和试闸时判断制动力的方法，以充分利用试闸数据进行运行分析，提出具体建议。其目的是从根本上消除事故隐患，深化源头治理、系统治理和综合治理，强化底线思维和红线意识，化解2万t列车系统性重大风险。

关键词：朔黄线;纵断面;制动力;纵向力;再生制动

中图分类号：U270.35文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0105-03

Study on the Brake Test and Braking Force Judgment of 20 000-ton Train on Long and Big Ramps

SONG Taotao

（China Energy Shuohuang Railway Vehicle Branch，Suning Hebei 062350）

Abstract： With the continuous development of China's railways and continuous innovations in heavy-duty transportation technology， transportation efficiency has been greatly improved， but this also brings many problems to transportation organization and train operation. This paper discussed the purpose of the brake test of the heavy-duty train on long and big ramps， analyzed the selection of the test gate location and the method of judging the braking force during the test gate， so as to make full use of the test data for operation analysis and put forward specific suggestions. Its purpose is to fundamentally eliminate hidden dangers of accidents， deepen source governance， system governance and comprehensive governance， strengthen bottom line thinking and red line awareness， and resolve major systemic risks of 20 000-ton trains.

Keywords： Shuohuang Line;longitudinal section;braking force;longitudinal force;regenerative braking

自兩万吨列车开行至今，朔黄铁路一直保持安全平稳运行，目前日均开行重载列车30多列。但是，在实际开行过程中，受众多因素影响，机车车钩缓冲器失效漏泥、机车重联渡板变形等问题时有发生。因为制动力判断失误造成列车停车缓风频次呈上升趋势，加上2万t操纵要求趋于模式化和精细化，所以制动减压量不一致或制动力判断失误经常会影响2万t列车的操纵，这不仅增加了操纵难度，也对正常铁路运输秩序造成一定影响。因此，人们要参考操纵数据判断制动力大小，合理制定操纵办法，降低人为失误，从而减少不必要的停车[1]。本文就列车试闸、制动力判断和平稳操纵进行分析，并提出列车操纵方面的优化建议。

1 列车长大下坡道的试闸目的

列车进入长大下坡道区段前要进行试闸，以判断列车管是否处于贯通状态及制动力强弱，并且为本次列车乘务员操纵提供参考。在发生异常情况时，列车驾驶员能及时采取停车措施，保证列车运行安全。

2 试闸地点选择

为了选择合适的试闸地点，人们应充分考虑线路坡道、弯道、曲线、充风时间、排风时间、再生制动大小、缓解后的纵向力和横向力大小变化，保证再生力调整时间充足。

2.1 试闸原则

试闸时原则上应做到“五固定”，即固定试闸速度、试闸地点、减压量、缓解地点、缓解再生力。

2.2 试闸地点的确定

朔黄铁路节点较多，神池南出站后，列车处于长大下坡道，变坡地点比较多，加上列车编组长，试闸地点应充分考虑线路坡道、弯道、曲线、排风时间、再生制动力大小、缓解后受力大小、充风时间来确定。目前，列车的充风时间为180 s，排风时间为50 s，再生制动力最大值为400 kN。

2.3 列车纵向受力分析

2.3.1 时间差因素。2万t列车编组216辆，长度将近3 000 m。初制动缓解后，前120辆左右与后50辆存在9 s左右的时间差，造成前部车辆缓解快，后部车辆缓解慢;前部车辆缓解后，车钩处于拉伸状态，后部车辆缓解后，受线路坡度原因影响，加上下滑力作用，产生向前涌的现象，冲动也随之产生。所以，列车缓解特性与坡道下滑力相叠加是造成编组列车出现较大纵向力的原因之一。

2.3.2 压力差因素。列车减压50 kPa停车后，机车再生力消除，列车制动力与下滑力基本一致，由于编组特性决定在列车制动过程中，列车车钩缓冲器处于压缩状态。列车在制动后缓解存在压力差，如果能调整再生力，就可以减小列车受力，如果盲目解除再生制动力，就会使列车产生冲动，如果操纵不当，严重时会发生断钩分离，因此缓解后再生制动力必须保持整列车全部缓解，整列车的压力差达到最小值，压钩力释放后方可调整再生制动力。

2.3.3 列车充风因素。整列车充风时间比较长，全列均处于满风状态，此时由于制动力的原因，制动力强产生冲动的概率较大，所有更应该谨慎选择。

2.3.4 车辆制动力因素。列车编组长度较普列要长得多，随着车辆编组的增长，漏风节点会逐渐增多，若泄漏量大，则势必会影响制动力，制动力强则会使列车受力增大。

2.4 再生制动力分析

神池南出站后，人们应考虑试闸速度，在出站后利用9.5‰、8.0‰坡道进行控速，最大限度地提高列车试闸速度，制动缓解再生制动力200～400 kN。当再生制动力大于或等于后部列车的下滑力时，中部机车后部车辆会产生前堵后涌现象。在长大下坡道转入较小坡道、平道或上坡道的临界点时，由于后部车辆的挤压和前部机车的阻力，中部机车后部车辆的车钩上产生向上反作用力，大幅度减弱中部机车后部车辆的黏着系数，此时如果列车处于弯道，机车后部车辆就会在很大的离心力作用力下减弱黏着力，甚至悬空，从而大大增加脱轨系数。

3 试闸时如何判断制动力

2016年3月9日以来，朔黄铁路累计开行2万t重载列车千余列。通过对上行2万t列车数据进行跟踪分析，笔者发现，乘务员对列车制动性能的评判将直接影响列车的运行品质，其中最为突出的体现在宁武西至龙宫区间。提示卡优化后，该区间可以使用两种操纵办法，但是由于乘务员对制动力的判断会有失误，仍然存在龙宫机外或站内停车的可能。通过统一乘务员操纵手法，统一制动力判断方法及标准，人们可以实现重载列车的精细化操纵。

一般来说，试闸时根据缓解时速度的高低判断制动力;若固定缓解速度，则根据排风时间缓解地点的前后进行判断。神池南出站后，列车速度不超过40 km/h，列车速度受到控制，再生力给至400 kN，缓慢涨速。运行到K9+800 m～K10+000 m处，速度为70 km/h，减压50 kPa，运行至K10+600 m～K11+500 m处，再生力保持在350 kN，排完风后缓解。50 s后降低再生力，控制列车缓慢涨速。通过数据对比，按照模式化操纵，减压后及时观察列车降速及走行距离，当具备缓解条件且速度超过55 km/h时，列车制动力适中偏弱;当具备缓解条件且速度低于55 km/h时，列车制动力适中偏强。如特殊天气再生制动力不能发挥作用或编组辆数缩减时，试闸后的缓解速度应根据充风时间来确定。

4 充分利用试闸数据

通过总结数据，笔者发现，乘务员对制动性能的判断将直接影响后续操纵，其中宁武西至龙宫区间最为明显。通过优化，该区间再生力调整对乘务员操纵影响较大。因此，重新梳理制动力判断方法及标准，制定调整办法，具有重要意义。

4.1 判断方法

依据试闸缓解地点及降速，参照宁武西站速度55～60 km/h缓解列车，主车通过分相后及时将再生力给至200 kN，控制列车进入宁武东隧道后增大再生力至400 kN，运行至20 km+000 m～20 km+500 m处，速度为63～65 km/h，减压50 kPa，再生力保持在400 kN。此时，乘务员无须调整再生力，通过缓解地点及降速情况判断列车制动力强弱。

4.2 判断标准

20 km～20 km+500 m处，列车速度为63～65 km/h，这时进行减压。如果带闸至22 km+500 m～23 km，速度能够降至40 km/h，列车制动力较强;如果带闸至23 km～24 km+300 m，速度降至40 km/h，列车制动力适中，同时，以23 km+500 m为界，缓解地点越过23 km不到23 km+500 m时为适中偏强，缓解地点越过23 km+500 m不到24 km+300 m时为适中偏弱;如果带闸至24 km+300 m以后，速度降至40 km/h，列车制动力偏弱。

4.3 调整办法

根据制动力判断情况，有必要对长梁山第二把闸进行调整。具体方法如下：制动力较强的列车减压后，根据降速情况适当调整再生力，控制列车靠近长梁山出隧道口前缓解并尽量提高缓解速度（建议35～40 km/h缓解），缓解后继续控制充风时间180～185 s减压，根据速度情况调整再生力，尽量提高龙宫分相后缓解速度;制动力适中的列车优先选择三把闸操纵办法，制动力适中偏强时，减压后保持再生力400 kN，控制列车运行至31 km+500 m前缓解，尽量杜绝追加减压;制动力适中偏弱时，减压后保持再生力400 kN，尽量杜绝追加减压，如需使用追加时应控制列车28 km前追加，在31 km前缓解并降低缓解速度，利用长梁山10‰坡道保证充风时间，防止因充风不足导致速度过高而追加减压，造成龙宫站内停车;制动力较弱的列车减压后，保持再生力400 kN（模拟龙宫进站前9‰坡道降速情况），如列车运行至29 km处速度保持不变或有上涨趋势，应根据情况适当调整再生力，使用两把闸操纵办法，如有下降趋势，应及时追加减压，采用三把闸操纵办法（与上述制动力适中偏弱列车操纵办法一致），带闸过程中应密切注意33～35 km处降速情况，合理调整再生力，同时，注意龙宫过分相时速度不宜过高（建议控制在60～65 km/h）。

5 运行分析

上行开行重载列车以来，未发生较大列车纵向冲动，说明按照既有条件进行操纵，不违反《铁路机车操作规程》（TG/JW104-2012）相关规定[2]，列车试闸常用制动减压缓解后，能够可靠平稳运行。以上操纵办法中，充风时间仅适用于整列C80车体，由于C80+C80B列车普遍制动力较强，人们应根据情况控制充风时间160～180 s，也可采用以上办法进行操纵。

5.1 运行结果评价

经过估算，列车50 kPa减压量所产生的制动力为2 365 kN，在长大下坡道经过循环制动后制动力衰减，实际值小于2 365 kN。运行中或停车过程中，两台机车均使用再生力300～400 kN，列车总制动力为3 165 kN，最大12‰下坡道列车下滑力最大为2 240 kN，足以控制列车，保证列车运行安全。神池南站编入C80（含C80B）型车辆，在保证同步网络正常情况下，试闸地点选择10 km处，其他条件不变化，减压地点和缓解地点向前延伸500 m，线路纵断面坡道变化减小，缓解后的纵向冲动大幅下降[3]。为了保证列车安全，区间接收红黄灯时，掌握提前停车，距红黄灯信号不得少于200 m，为可能发生的列车溜动做好预想;列车在长大下坡道区间停车后，立即追加减压至70 kPa（减压70 kPa时，列车获取的制动力为5 147 kN，理论计算）;列车区间停车后，机车乘务员严禁离开司机室，并密切注意列车动态，发现列车有溜逸迹象，司机果断追加减压至100 kPa;列车减压达到80 kPa，停车后，副司机下车检查钩缓装置，密切注意本列车动态及邻线列车，严禁紧贴机车下部，防止列车溜动发生人身伤害。

5.2 应对措施及建议

一是线路纵断面调整，进一步优化调整制动周期的操纵方案，尽量选择在缓坡处缓解，以降低纵向力;二是机车设备优化，对机车的BCU进行升级改造，减小列车的制动管压差，保证主从车制动减压量一致;三是重点部位排查，由于列车编组较长，纵向力一般均发生在中部机车附近，且中部机车承载部件存在超限制值范围，建议加强对中部机车钩缓装置的检查;四是分相地点优化，由于朔黄线特殊，应考虑充风时间及操纵难度，建议将分相地点进行移设，提高列车的通过能力及操纵难度。

6 结语

为确保2万t列车运行安全，人们应对从控机车冲动严重、长大下坡道过分相操纵困难、小半径曲线地段运行品质恶化等因素进行优化。朔黄人眾志成城，万众一心，克服困难，通过数据分析、经验总结和数据验证，持续进行隐患排查和危险源辨识分级管理，结合朔黄线路情况，加强关键环节卡控，优化提示卡，逐渐完善模式化操纵，为乘务员提供参考数据，有效降低列车运行中的纵向冲动，减少途停，提高2万t列车的运行品质。

参考文献：

[1]朔黄铁路发展有限责任公司.朔黄铁路基于LTE网络的两万吨组合列车综合实验[Z].2015.

[2]铁道部.铁路机车操作规则：TG/JW 104—2012[S].北京：中国铁道出版社，2012.

[3]孙中央.列车牵引计算实用教程[M].北京：中国铁道出版社，2005：2.