浅谈万吨重载单元列车途中的制动调速

罗利锦

(天津铁道职业技术学院,天津市 300240)

浅谈万吨重载单元列车途中的制动调速

罗利锦

(天津铁道职业技术学院,天津市 300240)

以我国铁路西煤东运战略为起点,文章阐述了开行万吨重载单元列车途中环节的关键问题,对监控模式、线路条件、车辆特点、操作标准等限制因素进行了探究,提出了“定方案、抓环节、细掌握”的操纵应对策略。

万吨重载;单元列车;途中;制动调速

一、万吨重载单元列车途中的关键问题

随着我国铁路提速战略的实施和跨越式发展,铁路牵引动力、车辆及列车制动技术装备得到了很大发展。新技术、新材料、新工艺、新方法应用更加迅速、广泛。

目前,开行万吨重载单元列车,采用SS4型机车,双机重联,牵引 C80型敞车102辆,列车计长112.2,车辆空气自动系统应用120型制动机。从牵引、制动、车钩缓冲装置等技术装备的运用情况进行分析,尽管有不少待解决的问题,但基本上还是适应的,其关键问题就是制动安全操纵问题。

列车运行主要分为起动、加速、途中运行、站内停车几个主要环节,环环相扣,直接关系着铁路的通过能力、运输能力,影响着铁路的经济效益。单就途中运行环节而言,由于牵引区段内工务、电务、供电等部门的计划施工,信号、道岔等线路条件的等级限速,遇此所实施的制动调速直接影响着列车的运行。虽然,120型空气制动性能已达到国际较先进水平,紧急制动波速已达250m/s,但从机车将制动减压信号传到最后一辆车至少需要12.5 s以上,往往由于制动操纵不当导致前后部制动力不一致,产生剧烈的纵向冲动,造成列车断钩、脱轨事故。因此,制动调速就成为途中环节所要解决的首要问题,即万吨重载单元列车运行途中的关键问题。

二、列车制动调速的限制因素

1.监控模式设计思路

列车运行监控装置是列车安全运行的重要安全保障装置。监控装置具有速度监控功能,能有效防止列车运行中的“二冒一超”事故的发生,还具有实时记录和运行数据分析处理功能。采用分级控制的监控装置和采用统一的速度监控方式,均采用制动模式曲线。监控模式曲线是应用牵引计算的有关知识设计出的,其作用是保证列车在显示停车信号的信号机前方的指定地点停车,以及在通过限速信号或限速地点时降到规定速度。

限速信号或限速地点前的制动模式曲线,是列车运行限度(制动初速与列车头部距限速信号或限速地点间距离的关系线,这个距离就是列车制动减速到限速点的制动距离,不设安全保护距离。其模式曲线如图所示

其计算参数如式

Sr=0.278 v0tk+4.17(v20-v2x)/(1000

2.牵引区段线路条件

万吨重载列车运输线路区段内地形、地势复杂,线路隧道多、桥梁多、弯道多,且线路起伏不定。线路纵断面平均坡度较大,最大坡度达12‰,并在区段内存有连续长大下坡道。

3.120型空气制动机的特点

120型车辆空气制动机的控制特点为“充风缓解,排风制动”,即根据制动管与副风缸的压差变化,来操纵制动装置的制动和缓解。

该制动机由120型空气制动控制阀、制动管、副风缸等零部件组成。采用直接作用方式的二压力机构阀,具有良好的作用连续性;设有加速缓解阀,与加速缓解风缸相配合,使缓解波速大大提高;在制动保压时,机车对制动管漏泄有自动补风(压力保持)功能,从而使列车在长大下坡道上基本上保持匀速运行。

4.列车制动操作标准

在铁路设计和运营管理中,列车制动问题非常重要,因为它不但关系到行车安全,而且关系到运输能力。

司机施行常用制动时,应考虑列车速度、线路情况、牵引辆数和吨数、车辆种类以及闸瓦压力等条件,准确掌握制动时机和减压量,保持列车均匀减速。

在长大下坡道运行时,应遵循“动力制动为主,空气制动为辅”的操纵原则。当动力制动不能满足控制列车速度的要求时,再采用空气制动调整列车运行速度。

施行空气制动时,初次减压量,不得少于50kPa。速度在15km/h以下时,不应缓解列车制动。长大下坡道区段因受制动周期等因素限制,最低缓解速度不应低于10km/h。重载货物列车速度在30km/h以下不应缓解列车制动。

施行周期性空气制动时,其缓解速度要满足充风时间要求,确保下一次制动时有足够的制动力。

三、万吨重载单元列车制动调速的安全操作

近年来,随着列车运行速度和牵引质量的不断提高,为保证列车的安全运行和准确、及时地停车,对列车制动问题也提出了更高的要求。

万吨列车编组辆数多,载重大,列车覆盖面较长,整个列车处于多个变坡点上。司机在非万吨条件下的操纵方法、作业习惯必须转变。通过分析研究万吨重载单元列车制动调速问题,其动力制动、空气制动的安全操纵标准,就是减小纵向冲动。所以,操纵万吨列车必须树立安全至上的理念,采用“定方案、抓环节、细掌握”的操纵模式,优化操作过程,保障列车行车安全。

1.定方案

铁路机务现行的乘务方式为长交路、轮乘制、单司机值乘。该方式方便运用管理人员按照列车牵引计算规程,根据机车、车辆性能,结合地区条件,制定万吨列车的操作方案。便于司机掌握列车操纵示意图的前提下,熟悉牵引区段内的站场设置、线路特点、设备状况与监控模式的基础上,规范列车的操作模式。

操纵万吨列车的司机,出勤时必须及时获得相关行车信息,掌握行车主动权。开车前根据牵引总重、换长、调度命令对列车的要求,进行充分预想,针对天气状况、线路条件确定最佳操纵方案。“定方案”就是在此基础之上,针对制动调速环节,结合列车特点,制定关键区段的具体操作方法。

如:SS4型机车牵引重载单元列车,总重 10200 t,编组 102辆,车型 C80型。担当区段103km550m处,因线路施工限速35km/h。通过分析,施工地点前线路纵断面为-3‰左右的下坡道,减压60kPa,65-35km/h走行距离为1189m。具体操作方案:距限速点1600m处,速度65km/h时施行联合制动。距限速点300m前,降至规定速度时解除制动,使列车安全平稳通过限速区段。

2.抓环节

SS4型机车采用恒速控制为主、恒励磁电流控制为辅的两级电阻制动控制方式,具有较宽的速度控制区域。在20-60km/h速度范围内,能发挥出Bd=362.6kN的额定制动力,特别是在低速区有较大的制动力。

万吨列车车辆采用120型空气制动机,其控制特点为“充风缓解,排风制动”。万吨列车编组长,车辆制动系统用风量明显增大,列车充风时间长,排风时间长。受制动管充风波速、排风波速的限制,致使列车前后车辆制动与缓解形成了不同步性。在起伏线路上运行时,车辆的车钩处于拉伸与压缩的不规则变化之中,使得列车在制动或缓解时易发生强烈的纵向冲动,造成列车分离或断钩事故。

开行万吨重载单元列车的主要问题是制动机的安全平稳操纵,制动机的操纵关键问题是减轻列车纵向冲动,施行制动调速的关键环节就是动力、空气制动的配合。为此,必须抓住制动调速的关键环节,使全列车车钩的拉伸、压缩量缓和变化,减小车钩的纵向作用力。

运行中调速时,必须坚持以动力制动为主,空气制动为辅的操纵原则。调速时,将动力制动手柄提至“1”位,给流时应早给少给,等初始电流产生后,再逐渐增加制动力,使列车车钩呈压缩状态后,并使制动力Bd接近Bk之后,方可使用空气制动。缓解列车制动时,应先缓解空气制动,待全列车缓解完毕后处于稳定状态时,再逐步解除动力制动。并保证制动励磁电流的升、降要平稳。

3.细掌握

对列车施行制动时,并不是全列车立即发生制动作用。因为列车制动机是靠空气波的传递而发生作用的,即使机车本身也要经过一个短暂的时间,制动缸才开始有空气压力,然后压力逐渐上升,直至达到最大值。同理,车辆因前后位置不同,升压的时间亦不相同,全列车的制动力,达到最大值亦有一个变化过程。

在一般情况下,也就是减压最小时,车辆制动过程中所发生的冲动基本上能被车钩缓冲装置中的弹簧阻尼所吸收。当初次减压量过大时,制动初始的速度变化很大,车辆间的压缩和伸张量超过车辆缓冲装置的容量时,车辆间就会发生强大的冲击力,此冲击力就是冲动,其冲动大小与速度和减压量有直接关系。初次减压量的掌握既要克服制动装置移动阻力外,还要考虑环境影响。综上分析,初次减压量不得小于机车操作规程规定的50kPa,尽量早减少减,保证全部车辆制动。为了减少列车纵向冲动,尽量不施行追加减压,且必须准确掌握制动初速与减压量,便于列车安全平稳降速的基础上,准确掌握制动距离。

万吨列车制动问题解算的核心是制动距离计算,制动距离是综合反映制动装置性能和实际制动效果的重要指标。根据列车运行速度、牵引质量、制动技术水平和信号、闭塞制式等,探讨列车的制动问题。根据列车换算制动率、坡度千分数、制动初速、末速等要素,对列车制动距离进行解算,理论与实践相结合,针对性地制定出具体的安全平稳操作方案。司机即可根据制动调速距离表,去准确掌握列车制动初速、准确掌握减压量、准确掌握制动时机。

制动调速距离表(m)

综上所述,通过“定方案”规范了操作标准,“抓环节”细化了操作过程,“细掌握”确保了列车安全。采用“定方案、抓环节、细掌握”的列车操纵模式,可以在不违背监控模式的基础上,掌控列车的速度,确保万吨重载单元列车运行途中制动调速的安全。同时,理论与实际的结合,也为解决万吨重载单元列车其他运用环节的关键问题创造了条件。

四、结束语

通过展开对万吨重载单元列车操纵模式的针对性研究,完善操作标准;结合运用经验,优化操作方案;理论与实际有机结合,建立适行的操纵模式,增强对万吨重载单元列车的掌控能力。在确保万吨重载单元列车安全运行的同时,掌握以机车同步操纵系统为核心的新技术,实现由传统牵引方式向分布式网络化牵引方式的转变,探讨2万吨重载组合列车的操纵方法,以求合理的提高铁路的通过能力、运输能力,保障铁路的行车安全,创造铁路最优的经济效益。

[1]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[2]孙中央.列车牵引计算[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[3]饶忠.列车牵引计算[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[4]刘志强.铁路机车车辆[M].北京:中国铁道出版社,2009.

A bs tra c t:The paper starts w ith China’s“Western Coal Eastw ards Transported”strategy,discusses the key p roblems that may occur in transit w hen running 10,000-ton heavy-load unit train and ex2 p lores a series of lim iting factors such asmonitor mode,line condition,vehicles’characteristic and oper2 ating standards.It also p roposes a coping strategy w hich is“Establish schemes,Stress links and M aster details”.

Ke y w o rd s:heavy-load;unit train;in transit;braking&speed regulating

A Few W o rds on the B raking&Speed Regulating of 10,000-ton Heavy-load U nit Train in Transit

LUO Li-jin

(Tianjin Railw ay Technical and Vocational College,Tianjin 300240 China)

U 268

A

1673-582X(2011)02-0059-04

2010-11-10

罗利锦(1964-),男,天津市人,天津铁道职业技术学院机车司机高级技师、助理实验师,从事“列车牵引计算”“电力机车操纵”“铁路机车车辆”“行车规章”等课程的教学及研究。