2万t重载组合列车联合制动时缓解后前涌的原因及对策

曹记胜，王奇钟，李海龙

（1 太原铁路局 太原机务段，山西太原030013；2 太原铁路局 侯马北机务段，山西侯马043000；3 太原铁路局 湖东电力机务段，山西大同037000）

2万t重载组合列车联合制动时缓解后前涌的原因及对策

曹记胜1，王奇钟2，李海龙3

（1 太原铁路局 太原机务段，山西太原030013；2 太原铁路局 侯马北机务段，山西侯马043000；3 太原铁路局 湖东电力机务段，山西大同037000）

针对2万t重载组合列车联合制动时普遍存在的缓解后前涌现象，对联合制动时列车纵向力变化规律和机车司机操纵情况进行了综合分析，找出了缓解前涌的操纵原因，明确了减缓缓解前涌的思路。在此基础上，通过试验分析，提出了减缓2万t重载组合列车缓解前涌的操纵方法。

缓解前涌；联合制动；电制动；最小有效减压量；长大下坡道

2013年8月30日笔者添乘大秦线湖东站至涿鹿站间77085次重载组合列车，牵引204辆，计长228.4，总重20 400 t。列车编组情况：前部机车（HXD2 0154号）＋前列102辆＋中部机车（HXD1 0220）＋后列102辆＋可控列尾。列车采用Locotrol同步操纵系统，牵引或电制动时，主控机车、从控机车同步投入或解除；空气制动时，主、从控机车及安装在列车尾部的可控列尾同步减压，可控列尾最大减压量50 kPa（当主控机车减压量小于50 kPa时按实际减压量控制）。

列车在化稍营至涿鹿间长大下坡道地段循环制动调速时，采用空气制动与电制动联合制动方式，缓解后均有明显的前涌感。对此，笔者先后询问值乘司机、添乘指导司机及车间干部，普遍认为2万t、1.5万t及万t重载列车比普通列车拉得多、编组长，缓解前涌现象较为常见。

列车缓解后前涌易造成车辆悬浮，增加脱轨系数，对列车平稳运行极为不利。尤其是万吨以上重载列车运行中受力十分复杂，稍有不慎即会产生不良后果。因此，分析2万吨重载组合列车联合制动时缓解后前涌的原因，探求减缓缓解前涌的思路及操纵方法，很有必要。

1 联合制动时列车纵向力分析

2万t重载组合列车联合制动时同时受到两台机车电制动力和主、从控机车及可控列尾同时排风所产生的空气制动力，受力情况十分复杂。2万t列车虽然采用Locotrol同步操纵系统，但空气制动时，受制动波速的限制，列车中的各个车辆不可能同时产生制动力，其制动率也不尽相同。两台机车虽然可以同时投入或解除电制动，但其机械力传递到各个车辆也存在先后时差。2万t列车长度近2 600 m，运行中有时要跨越多个变坡点，线路因素使其受力情况变得更加复杂。

（1）在主、从（前、中）两台机车电制动力的作用下，前列车钩状态是前部车辆车钩在前部主控机车电制动力的作用下呈压缩状态，后部车辆车钩在中部从控机车电制动力的作用下呈拉伸状态，中部车辆呈随机状态。后列车辆车钩在从控机车电制动力和车辆坡道下滑力的作用下呈压缩状态。全列车钩总体呈压缩趋势。

（2）空气制动时，前部主控机车排风，制动波从前往后依次传递，前列前部车辆车钩被压缩；中部从控机车排风，其制动波分别向前列后部和后列前部车辆依次传递，使前列后部车辆车钩被拉伸，后列前部车辆被压缩；可控列尾排风制动时，其制动波从后往前依次传递，后列后部车辆车钩被拉伸。在空气制动力的继续作用下，整列车钩呈压缩趋势。

（3）缓解空气制动时，前、中两台机车同时给前列充风，前列首先缓解，对整列有拉伸趋势；后列因中部机车对前列和后列两头充风，因此缓解滞后。换言之，前列首先缓解会产生拉伸趋势，后列缓解后则会产生前涌趋势。但由于此列车还受到两台机车强大的电制动力作用，列车不会产生拉伸冲动，而全列缓解后则会产生前涌趋势。如果此时下坡道的坡度值变小，列车位能减幅较少时，其动能转化率随之减少，必然会加大列车压缩趋势，前涌现象将更加明显。

2 列车缓解后前涌原因分析

2.1 司机操纵情况

77085次2万t重载组合列车在化稍营出站后第一把闸缓解后出现明显前涌后，笔者开始留意司机操纵方法，发现如下问题：一是减压量小于最小有效减压量即50 kPa，一般为40 kPa左右（如减压前593 kPa，减压后554 k Pa），可控列尾的减压量则更少些，一般只有35 k Pa左右；二是制动时电制动投入过大，一般为70%～80%。笔者以为上述操纵方法是2万t列车缓解前涌的主要原因。

2.2 缓解后列车前涌原因分析

（1）减压量过小。减压量为40 kPa左右时，后列后部车辆的实际减压量则更小些，未能产生有效制动，至少是制动力微弱。因此，空气制动期间，后列后部车辆即对整列有前牵引趋势，但在两台机车电制动和前部车辆空气制动力的作用下拱不动，没有表现出来。列车缓解后，在前部车辆下滑力和后部车辆早已存在的集中下滑力作用下，必然会产生剧烈的前冲趋势。

（2）制动前电制动力过大。两台机车75%左右的电制动力，使得整列车钩一直处于压缩状态，空气制动缓解后，在整列车过大的下滑力作用下，前阻后涌，故前冲感明显。电制动力，尤其是制动前强大的电制动力对列车缓解后的前冲力没有起到疏导、化解作用，而是起到蓄势作用，加剧了电制动力与列车下滑力的冲突。

综上所述，2万t重载组合列车联合制动时缓解后前涌的主要原因：一是减压量过小，二是制动前电制动力过大。另外，还存在如上所述的线路因素。

2.3 当前操纵方法的弊端

通过添乘观察、列车运行监控记录装置（LKJ）分析和询问值乘司机及行车管理人员，上述操纵方法较为普遍。不少人认为减压量越少越平稳，普遍为40 k Pa左右，有的制动距离长达5 km，甚至15 km以上；有的司机过分依赖电制动，认为制动容易产生冲动，多用电制动可以少制动，少制动则平稳。上述操纵思路及方法在一般情况下是对的，但对万t以上重载列车则不尽然。

减压量小些有利于列车平稳运行，但小于最小有效减压量，有的车辆产生制动作用，有的不产生制动作用或制动力过小，无疑加大了列车中各个车辆制动率的差别，进而加大了车钩伸缩冲动，不仅不利于列车平稳运行，还延长了制动时间和制动距离，存在不安全因素。

电制动具有“软特性”，可以平稳施加或解除，易于操纵，便于控制。但如果突然施加过大的电制动力就会使列车前阻后涌，引起明显的压缩冲动，增加脱轨系数。在长大下坡道地段，万吨，甚至2万t列车缓解后会产生强大的下滑力，如果电制动力过大，同样会产生剧烈的压缩冲动。

3 减缓缓解后列车前涌的思路及操纵要点

3.1 减缓缓解后列车前涌的思路

减缓列车纵向冲动的基本思路是合理操纵，因势利导，减缓、化解车钩伸缩变化。针对2万t列车缓解后前涌原因分析，减缓万吨以上重载列车缓解前涌的基本思路一是制动前，适当减少电制动力，等候10 s以上，使车钩压缩力适当释放，车钩稍许伸张后再制动，以防车钩缓冲装置压死而无缓冲前冲力之空间；二是制动时采用最小有效减压量，使全列车与各车辆产生有效制动，不但可以减缓联合制动时后列后部车辆的前拱作用，而且列车缓解时各个车辆逐次缓解，其坡道下滑力产生的前拱作用便会分散开来，也就容易被车钩缓冲装置逐一吸收、化解。三是缓解空气制动后，随即逐渐加大电制动力，使其与先后缓解的车辆下滑力相平衡，以减缓列车拉伸冲动。

3.2 试验情况分析

上述分析和减缓缓解前涌的思路得到了湖东电力机务段运用车间领导的认可，先后于2013年9月13日、25日专门安排指导司机在化稍营—涿鹿、延庆—茶坞两段长大下坡道地段进行了联合制动试验。试验方案及操纵要点如下：

一是减压量控制在50～55 kPa；二是制动前电制动力分别控制在70%，60%，50%，40%，30%；三是如制动前电制动力低于50%，则缓解后逐渐加大电制动力，整列缓解后加至75%左右。

试验结果表明，制动前电制动力大于60%时，列车缓解后前涌感明显，同时列车中部也有明显的冲动，低于50%时则无前冲感，中部机车亦无冲动感。

3.3 减缓缓解后列车前涌的操纵要点

综上所述，减缓2万t及万吨、1.5万t重载组合列车缓解后前涌的操纵要点如下：一是制动前逐渐减弱电制动力，使其控制在30%～50%，等候10～15 s即减压制动，减压量控制在50～55 k Pa，使全列车各车辆产生有效制动；二是缓解后即逐渐加大电制动力，在列车开始缓解充风后40 s左右，即整列车缓解后将电制动加到70%左右（当下坡道坡度值变小时，电制动稍小些，反之稍大些），以抑制列车缓解前冲。

The Causes and Solutions for the Surge of 20 000 t Overloaded Unit Train During Braking Time

CAO Jisheng1，WANG Qizhong2，LI Hailong3
（1 Taiyuan Locomotive Depot，Taiyuan Railway Bureau，Taiyuan 030013 Shanxi，China；2 Houmabei Locomotive Depot，Taiyuan Railway Bureau，Houma 043000 Shanxi，China；3 Hudong Electric Depot，Taiyuan Railway Bureau，Datong 037000 Shanxi，China）

To solve the surge phenomenon of 20 000 t overloaded unit train during braking time，the variation of longitudinal force of train and the locomotive driver’s operation during braking time are analyzed，and the reason of the surge is found out，the thought of solving the surge has been cleared.On this basis，through the experimental analysis，the operation method to solve the surge of the 20 000 t overloaded unit train has been proposed.

level before flood；joint brake；dynamic braking；minimum effective decompression；grew up under the ramp

U260.35

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.03.24

1008－7842（2014）03－0097－02

4—）男，工程师（

2013－10－28）