浅谈2万t列车长波浪制动的风险及对策

文/贺大兵

1 朔黄铁路基本情况

朔黄铁路西起山西省神池县神池南站，东至河北省黄骅市黄骅港站，正线总长近598 公里，为国家I 级干线、双线电气化重载铁路。朔黄铁路地形复杂，自西向东，海拔高度差达1527m，重车线最大上坡道为4‰、最大下坡道为12‰，最小曲线半径400m。西柏坡以西主要为山区铁路，上下行正线曲线369 条，总延长189.99km，其中R400m≦L≦R800m 曲线223 条，总延长129.26km；桥梁133 座，总延长28.07km；隧道77 座，总延长266.37km。西柏坡以东相对平缓，朔黄铁路2 万t 列车编组方式为：1 台HXD1 型交流机车+108 辆C80/C80B 型车辆+1 台HXD1 型交流机车+108 辆C80/C80B 型车辆+可控列尾，基于LTE-R4G 无线网络平台并搭载TD-LTE 无线重联设备。截至2020年6月30日，2 万t 列车上行重车累计开行29000余列，完成煤炭运输5.01 亿吨，日均开行2 万t列车32～38 对。

2 2 万t 列车操纵原则及风险

2.1 2 万t 列车长大下坡道操纵基本原则

实践证明，2 万t 列车在缓解后18～50s之间，从控机车将产生较大的车钩力，特别是整列处于长大下坡道或整列处于平原起伏区段缓解后，从控机车的车钩力更加明显（试验表明：同编组列车制动试验 19 次，其中11 次出现大于1000kN 车钩力，占比约58%，最大拉钩力为1358kN，最大压钩力为1429kN）。基于上述原因，朔黄线2 万t 列车在神池南—原平南、南湾—西柏坡两个长大下坡道区段采用“长波浪”制动法，尽可能延长制动距离，减少制动次数。

2.2 长波浪制动的风险

“长波浪”制动法虽然延长了列车制动距离，减少制动次数，有效降低了列车缓解时产生的车钩力，但是朔黄线神池南—原平南、南湾—小觉两个长大下坡道区段仍然存在停不住以及停车后自然溜动的隐患。针对低速运行停不住的现象，如果采用追加减压措施，易发生“撞墙效应”。

3 列车受力分析

3.1 典型案例

2018 年5月20日，主控HXD17008 机车、从控HXD17188 机车，担当神池南至肃宁北间28566 次牵引任务，牵引216 辆，总重21600t，换长237.6m。因接收绿黄灯信号司机采用初减压制动，停于龙宫至北大牛间57.973km 处，停车3 分25 秒后列车发生了自然溜动现象。数据记录：20 时02 分10 秒，时速39km/h，44.637km 处常用减压40kPa（满压590kPa）；20时13 分26 秒，时速度49km/h 机车接收绿黄灯信号，机车再生力逐步加至400kN；20 时22 分08 秒，停于57.973km 处（地面590#信号机红灯），停车后列车管压力为550kPa，机车闸缸压力为300kPa；20 时25 分33 秒，同等状态下，列车向前溜动，最高速度1km/h，司机立即采取追加减压措施；20 时26 分，停于57.994km 处，向前共计运行了21m[1]。

3.2 案例分析

列车停留位置线路纵断面为-11‰L475m、-12‰L800m、-11.5‰L550m、-10.5‰L858m。编组216 辆C80 车体，总重21600t，HXD1 型机车自重200t。

3.2.1 列车制动力及“下滑力”

经计算，加算坡度千分数(ij)为11.3；列车速度0km/h 时的“下滑力”为1678kN；列车速度5km/h 的下滑力为2229kN；减压50kPa，列车速度0km/h 时的制动为2365kN，列车速度5km/h 的制动力为2292kN。

依据《牵规》：25t 轴重重载货物列车装有120 型制动机及高磨合成闸瓦，列车主管压力为600kPa 时，每辆车换算闸瓦压力(Kh)为200kN，列车管减压50kPa 的常用制动系数（βc）为0.17。

10.95×216≈2365kN——（减压50kPa，速度0km/h）

10.61×216≈2292kN——（减压50kPa，速度5km/h）

3.2.2 列尾及BCU 数据（见表1）

通过“表1”得知：28566 次列车实际减压49kPa，机车列车管压力和尾部车辆列车管压力同步下降，未出现压力波动现象，未见主控或从控机车瞬间充风现象。

3.2.3 神池南至北大牛间循环制动数据（见表2）

通过“表2”得知：列车在神池南站始发时，车辆尾部压力为601kPa，达到了“满压”状态。之后的循环制动过程中列车尾部压力逐渐衰减，最低586kPa，其主要原因是：“该区段是连续长大下坡道，受缓解速度不低于35km/h、制度初速不高于65km/h 及再生力不超过400kN的限制”，列车充风空间有限。随着列车尾部压力的衰减，列车制动效率降低，相同减压量下所获得的制动力也随之降低。

表1 28566 次列车溜动前后的BCU 及列尾数据记录

表2 28566 次列车神池南-北大牛间循环制动列尾数据记录

3.2.4 结论

2 万t 列车运行在加算坡度为11.3‰的长大下坡道，时速5km/h 时的“下滑力”为2229kN。由于循环制动过程中列车制动力逐渐衰减，减压50kPa 所获得的制动力远远小于理论计算值2292kN，实际制动力小于“下滑力”，列车呈加速状态。为了防止列车超速，机车投入一定的再生力（最大400kN，主从控机车合计800kN），再生力一方面压缩车辆缓冲器，另一方面与列车制动力一同克服了“下滑力”，控制列车呈降速状态。当列车速度降至5km/h，机车再生力解除（HXD1 型交流机车控制特性表明，速度小于5km/h 时再生力自动解除），制动力难以克服“下滑力”，导致列车低速长时间运行，出现停不住的现象。列车在制动停车的过程中，由于前部车辆制动力较后部车辆大，前部车辆先于后部车辆停车，之后在后部车辆向前“涌动力”、车辆缓冲器“释放力”及整列车“下滑力”的共同作用下，克服了列车制动力，导致列车停车后发生自动溜动现象。

4 长波浪制动的对策

4.1 选择合适的时机追加减压

2 万t 列车运行在长大下坡道区段，遇信号、机车等设备故障导致的被迫停车时，掌握列车速度在20km/h 以上时追加减压至70kPa（计算制动力为5151kN），防止“撞墙效应”的发生。停车20 分钟后仍不具备发车条件，立即追加减压至100kPa，防止列车溜逸。

4.2 减压不足70kPa 严禁离开司机室

2 万t 列车运行在长大下坡道区段，遇停车缓风、列车追踪等信号、即停即开的情况时，停车后乘务员严禁离开司机室，密切注意列车动态，发现列车有溜逸迹象时果断采取追加减压措施；遇红灯停车时，严禁停于距信号200m 范围以内；减压不足70kPa 严禁检查机车走行部；检查钩缓装置时，密切注意本列及邻线列车动态，避免趴在或紧贴机车、车辆下部作业，防止列车自然溜动造成人身伤害[2]。

5 结语

自2016年3月9日以来，朔黄线累计开行上行2 万t 列车29000 余列。虽然积累了一些操纵方面的经验，但是还有很多没有意识到或是未能有效控制的风险，如：列车处在什么样的线路纵段面才能有效降低缓解后产生的车钩力、如何解决带闸过分相过程中从控机车产生的较大车钩力及长大下坡道区段列车制动力衰减所带来的潜在风险等。2 万t 列车运行安全关乎朔黄铁路运输的长治久安，有待进一步研究和探索，不断挖掘风险、分析缘由、制定管控措施，将2 万t 列车安全风险降低至可承受范围内。