浅析朔黄铁路两万吨重载列车平稳操纵指导系统的作用

王伟

摘要：朔黄铁路西起山西省神池县神池南站，与神朔铁路相联，东至河北省黄骅市黄骅港口货场，是我国西煤东运的第二大运输通道及重要经济动脉。近年来随着朔黄线运量的不断攀升，万吨、两万吨重载列车陆续开行，两万吨列车日均开行对数由最初的2对增加到目前36对，年运量由最初5000万吨突破为目前3.05亿吨，为确保年运输任务顺利完成，那么对列车安全正点到达，尤其乘务员平稳操纵提出了更高的要求。在此背景下，为更加优化乘务员操纵，提高司乘人员操纵水平，保障列车运行安全，朔黄铁路公司特研发了一套列车平稳操纵指导系统，实现科技助安。

关键词：朔黄铁路;两万吨;平稳操纵;科技助安;平稳操纵指导系统;运行安全

简介：

朔黄铁路公司隶属国家能源集团二级子公司，朔黄铁路正线总长近600公里，设计为国家I级干线、双线电气化铁路重载路基，年运输能力为近期3.5亿吨（2013），远期4.5亿吨。1997年11月25日正式开工，2002年11月1日全线建成，总投资150亿元，是我国目前投资与建设规模最大的一条合资铁路，也是我国西煤东运第二大通道和神华集团矿、路、港、电、航、油一体化工程的重要组成部分，在全国路网中占有重要地位。特别是对加快沿线地方经济发展、保证华东、东南沿海地区能源供应、扩大我国煤炭出口能力具有极其重要的战略意义。

1.引言

随着朔黄铁路运量的快速增長，列车运行密度趋于饱和，开行两万吨重载列车是大幅提高朔黄铁路运能的有效途径。由于两万吨列车总重和辆数的增加，列车纵向力成倍增大，易造成列车断钩分离、钩缓装置失效等问题的发生，也给司机操纵带来了更为严峻的考验。实践证明，两万吨列车在相同的线路条件下，因缓解和制动地点的变化，会导致完全不同的结果，所以提高两万吨重载列车操纵技术是保障列车运行安全的有效手段，也是一项十分重要的研究课题。因此，研究出一套安全、平稳、可靠的模式化平稳操纵指导评价系统就显得尤为重要，值得广大机务工作者不断的探索和完善。

列车平稳操纵指导评价系统旨在优化重载列车平稳操纵办法，为提高两万吨乘务员操纵水平提供有利的技术平台。机车操纵指导评价系统采用开放式结构和模块化管理的设计理念，根据各线路运行条件及运输组织模式，以及有关列车操纵规章及实验数据、结合现场总结的实际操纵经验，进行归纳、整理、总结，经过检验优化、量化，为计算机可识别的平稳操纵提供评价标准。

2.列车平稳操纵指导评价系统

列车平稳操纵指导评价系统主要包括：车载指导系统、地面评价分析系统。这两部分内容实现了对列车平稳操纵的指导、评价、考核及标准检验，框图如图 1.1.1。

2.1系统总体结构

（1）车载指导系统由车载主机和显示终端（模式化平板）两部分组成，通过车载主机实时采集、存储、无线转发机车司机操纵数据，采用显示终端或 U 盘进行数据下载。显示终端通过无线技术实时显示实际操纵和建议操纵对比曲线;并对安全关键操纵点进行语音提示;对违规操纵进行报警;回放、检索历史数据的违规情况;增加了区间运行时分、关键地段注意运行语音提示以及充、排风的计时语音提示等功能，结构框图如图 2.1.1。

（2）地面分析系统：首先把LKJ文件进行解析，然后根据列车速度、制动管压力、机车牵引力、再生力、线路公里标等信号，与两万吨、万吨平稳操纵规则项点，进行对比和分析，检索出操纵违规项，实现了自动分析和评价，消除了人为分析的不确定性，提高了机务指导司机工作效率。

2.2系统总体功能

数据采集：实时采集机车运行时间、车次、机车号、司机号、计长、辆数、机车运行公里标、机车工况、速度、限速值、信号机状态等列车编组数据及牵引/再生制动力、列车管压力、总风压力、制动缸压力、主断状态等列车运行数据的功能。

曲线显示：通过无线网络连接，实现移动显示终端实时显示线路纵断面，速 度、牵引/制动力和列车管压力的建议操纵曲线和实际操纵运行曲线。

操纵提示：将根据不同编组及线路条件、操纵试验整理的操纵提示卡内容，根据操纵地点，预存于车载主机中，当列车运行到提示点前方，移动显示终端将提前弹出文字提示对话框，给乘务员操纵提供参考。

语音提示：包括关键点的语音提示（减压、缓解地点提示等内容）、充排风计时提示、车机联控地点提示、区间运行时分提示。

数据更新及存储：主机自动记录全程运行数据，通过转存设备，下载到地面分析系统中;通过地面分析软件更新主机的标准及线路数据信息。

评价打分：地面分析系统通过对乘务员每趟列车操纵情况，与监控LKJ分析软件进行对比和分析，检索出操纵违规项，并对应进行操纵打分，实现了自动分析和评价功能，消除了人为分析的不确定性，为指导司机更好对乘务员操纵指导、帮教、考核提供依据。

3.目前朔黄铁路开行两万吨列车现状

3.1朔黄铁路公司机务专业组织构架

朔黄铁路公司机辆分公司按照“源于国铁，优于国铁”的发展思路，推行“联合运输”管理模式，与中铁一局集团新运工程有限公司朔黄铁路肃宁分公司、中铁三局运输工程分公司第二运输段、中铁四局八分公司朔黄运输分处、中铁十五局集团第六工程有限公司朔黄铁路运输处、中铁十六局集团铁运工程有限公司、北京京铁运输有限公司、天津南环铁路有限公司机务分公司、天津津铁路华运输服务有限责任公司等八家单位联合担当朔黄铁路营业线牵引任务。

3.2朔黄铁路两万吨开行时间及编组模式

朔黄铁路公司于2016年3月9日正式开行两万吨重载列车，两万吨重载列车编组模式采用神华号交流机车+108辆C80型车辆+神华号交流机车+108辆C80型车辆+可控列尾，牵引动力为两台神华号大功率交流机车牵引216辆C80列车，牵引总重21600吨，载重17280吨，总长2662米。

3.3朔黄铁路两万吨机车情况

目前共计配属116台交流机车，其中神华号（HXD1-8）配属76台、神华号（HXD1-12）9台，和谐（HXD1-8）31台，日均开行32对两万吨列车。

3.4朔黄铁路两万吨列车人员情况

目前共计培养两万吨主控司机334名，其中朔黄自管150名，联合运输单位184名;从控司机318名，其中朔黄自管254名，联合运输单位64名。

4.两万吨列车平稳操纵指导评价系统使用的必要性

4.1两万吨操纵要求及平稳操纵重要性

由于朔黄铁路线路条件极为复杂，线路坡度最大12‰、连续长大下坡道120km，弯道、曲线较多，最小曲线半径为450m，且两万吨列车制动调速缓解后，从控机车车钩所承受的拉钩力、压钩力以及重向力、横向力、垂向力都较大，因此为防止列车冲动带来的行车安全隐患，朔黄铁路公司对两万吨乘务员平稳操纵具有非常严谨的要求，对列车缓解的地点、充排风时间、再生力的投入大小等都有非常严格的把控。例如两万吨重载列车再生力的使用标准，要求担当重车牵引任务时交流机车使用再生力最大不超过400KN、担当空车牵引任务时再生力最大不超过200KN、长大下坡道区段缓解空气制动时，缓解前10S和缓解后50S再生力不允许盲目改变，需保持350KN（带闸过分相除外）、调速过程中再生力最小不低于100KN，通过岔区再生力不能超过300KN、平原区段缓解空气制动时再生力最大不超过400KN。此外还有减压量、累计减压量、充、排风时间、周期制动、进站停车等操纵标准，均要求司乘人员操纵时严格执行，同时为确保两万吨列车运行安全，朔黄公司进一步对两万吨列车运行中存在的行车安全隐患进行了危险源辨识、风险评估，共计辨识30条，并制定了预控标准、预控措施，纳入了《两万吨列车风险预控管理手册》例如：两万吨列车长大下坡道运行中列车管充、排风不足、两万吨监控操纵不当列车起非常、低速缓解等均为高度危险源，对列车安全运行存在重大安全隐患，因此对司乘人员运行中的作业标准、平稳操纵水平有了更高的要求。

4.2两万吨列车存在的安全行车隐患

4.2.1目前因乘务员操纵水平存在差异，还存在部分两万吨乘务员对制动力判断、再生力大小调整、列车充、排风时间、减压量及追加减压时机掌握不到位等各种原因频繁造成列车停车缓风，尤其新职人员操纵时，严重影响了运输效率，存在一定的运行安全隐患。

4.2.2两万吨列车开行过程中由于乘务员操纵不当，造成列车冲动较大，导致在过运行过程中出现机车钩缓装置漏泥失效、渡板变形、车体错位等情况，存在极大的列车安全隐患，严重影响列车运行安全。

4.2.3采取措施：开行初期朔黄线运用管理人员及司乘人员上下一心，列列进行添乘、监控文件分析，通过上百趟实践摸索总结、监控文件分析比对、选择了最优化的操纵方案，形成了目前8.20版两万吨模式化操纵提示卡，要求乘务员严格执行8.20版模式化操纵提示卡操纵要求，严禁盲目进行缓解、制动。例如8.20版操纵提示卡中宁武西至龙宫区段操纵要求：?主车过分相需保持100kN再生力，过分相后逐渐增大再生力，最高不超过200kN，待从车过完分相后调节再生力至目标值控速;?减压空气制动前缓慢增大再生力至400kN，充分压缩车钩，运行至20-20.500km处，速度65km/h，减压50kPa，缓解前30秒将再生力降至300kN，速度36-40km/h缓解;?运行至26km处，速度不超68km/h，减压50kPa，31.500km处再生力300kN速度35km/h缓解，运行至34.500km处，速度64km/h减压50kPa，排完风后速度有下降趋势时，缓慢降低再生制动力，带闸过分相。待从控机车过分相后正常投入，60km/h以下缓解，主控机车再生力300kN缓解列车，缓解列车再生力保持50秒不变。

4.3平稳操纵指导评价系统使用的必要性

4.3.1两万吨列车开行后，2016年8月朔黄公司结合优化后的8.20操纵提示卡，研制了两万吨平稳操纵指导评价系统及地面平稳操纵分析系统软件，目前每台机车上安装2套平稳操纵模板，它是通过无线网络连接，实现移动显示终端实时显示线路纵断面，速度、牵引/制动力和列车管压力的建议操纵曲线和实际操纵运行曲线，供乘务员运行中操纵参考以及指导司机分析监控文件参考，为提升乘务员操纵水平起到了很好的效果。

4.3.2平稳操纵系统使用后的效果

1. 为提升两万吨乘务员操纵水平提供了有利的技术支持，尤其新职人员初期担当两万吨牵引任务对两万吨操纵提示卡不熟悉，通过平操模板监控曲线与实时操纵进行对比操纵，起到了很好的现场指导、评价作用，优化了乘务员平稳操纵，大大减少了因操纵原因造成的列车停车缓风件数，提高了列车运行效率。

通过2017年较2016年各区段停车缓风件数进行比较：宁武西-龙宫区间停缓件数减少33件、龙宫-北大牛区间减少59件、北大牛-原平南区间减少48件、南湾-滴流蹬区间减少26件、滴流蹬-猴刎区间减少16件。

1. 减轻了乘务员工作压力。列车充、排风倒计时显示、制动距离自动计算、临时限速、过分相等关键地段语音提醒功能，消除了司机人为记录充、排风时间、机班互控不到位现象。减少了乘务员因再生力调整不当、充、排风时间掌握不准、减压量、追加减压时机掌握不到位等原因造成的列车冲动，导致钩缓失效、车钩渡板变形、车体错位等行车安全隐患。

通过2017年较2016年安全隐患数据对比，操纵原因造成的钩缓失效件数由15件减少为9件，车钩渡板变形件数由8件减少为3件，车体错位件数由6件减少为4件，所以使用平穩操纵指导系统后大大提高了两万吨列车操纵水平，畅通了区间，减少了行车安全隐患，保障了运输安全。

1. 进一步提升了乘务员操纵水平、增强了乘务员驾驶两万吨列车信心，缩短了乘务员学习两万吨操纵周期，加快了新人培养进度，实现了员工自我发现、自我改进和自我提升。
2. 地面平稳操纵分析软件是对乘务员每趟操纵进行实时评价打分。通过筛选乘务员操纵中各项违章违纪，不仅提升了指导司机工作效率，而且监控文件分析更加及时、准确。指导司机通过地面平稳操纵分析软件筛选出的各项违章操纵结合监控文件进行分析比对，能准确掌握组内每一位乘务员操纵情况，便于对乘务员进行操纵指导、帮教，同时提升了乘务员操纵水平。

5.平稳操纵指导评价系统使用后存在的问题

（1）平稳操纵指导评价系统移动终端显示界面不够完美，0km/h速度線在列车上部。

（2）地面分析评价系统两万吨列车非缓解区段缓解列车，停车缓风时，显示缓解公里数不在规定的范围内，需增加速度大于0km/h条件。

（3）两万吨列车缓解后再生力保持不足50秒。停车缓风以后，在速度较低的情况下，由于机车再生力特性限制，无法实现50秒之内再生保持不变，需增加速度大于0km/h条件。

（4）两万吨列车缓解时再生力偏低。停车缓风后，由于机车再生力特性限制，无法达到300kN以上。需增加速度大于0km/h条件。

（5）地面分析评价系统中，两万吨、单牵万吨列车机车号检索功能混合在一起，没有区分开。

（6）平稳操纵指导评价系统平板电脑语音提示声音较小。

6.平稳操纵指导评价系统今后改进方向

1.针对平稳操纵指导评价系统平板电脑语音提示声音较小，计划对车载主机程序进行全面升级，升级后车载主机内加装小喇叭，解决平板语音提示电脑声音较小问题。

2.完善地面分析评价系统解锁、评价等功能，解决以上第二到第五条存在的问题。

3.增加地面分析评价系统朔黄线下行空车、上行组合万吨、上行普列平稳操纵检索标准，实现对朔黄线管内各种编组列车平稳操纵项点检索全覆盖。

4.进一步开发平稳操纵指导评价系统移动终端功能，使其具备乘务通所有功能，并在乘务通的基础上增加管理工具，如指导司机添乘查询、乘务员标准化验收覆盖情况，以及乘务员所在位置的实时查询等。

5.机务运用部门加强乘务员平稳操纵系统的使用，管理人员集思广益完善平操系统的各项使用功能，增加平稳操纵分析系统分析评价功能项点，确保能更好的利用科技保安设备，保证列车运行安全。

7.结束语

朔黄线2019年计划完成3.15亿吨运量，是一个非常艰巨的任务。这就要求全体乘务员不断提升自身操纵水平，运行中精心操纵，减少操纵不当等原因造成的停车，保证列车按图定时分运行，确保全年运输任务顺利完成，而平稳操纵指导系统，在两万吨运行中扮演着重要的角色，今后朔黄公司从管理、人员、设备等方面采取多种措施着力加快提升两万吨乘务员操纵水平，继续完善、挖掘平稳操纵指导系统各项功能，为保障安全生产、适应运输发展变化打下坚实基础。

参考文献

[1]朔黄铁路列车平稳操纵指导评价系统车载系统指导书

[2]朔黄铁路公司两万吨神八1+1编组216辆列车操纵办法（8.20版）

（作者单位：朔黄铁路机辆分公司运输生产部）