浅谈朔黄铁路2 万吨重载列车操纵优化及应对措施

黄建民

（国家能源集团朔黄铁路机辆分公司，河北 肃宁 062350）

1 2 万吨列车运行概况

朔黄铁路2 万吨编组方式为：1 台HXD1 交流机车+108辆C80/C80B 货 车+1 台HXD1 交 流 机 车+108 辆C80/C80B 货车+可控列尾，总重21600 吨、车长2683.6 米。主要在神池南至黄骅港间运行，上行限制坡道4‰，下行限制坡道12‰，行驶线路主要特点为海拔落差大、曲线半径小、弯道桥梁隧道多。长大下坡道主要集中在神池南至西柏坡区间，尤其是宁武西～原平南和南湾～小觉，线路坡度在10‰～12‰，是2 万吨列车循环制动的重点区段，也是安全控制的关键区段。

图1 朔黄铁路神池南～肃宁北海拔高度曲线图

2 2 万吨列车运行现状分析及操纵优化过程

2.1 2 万吨列车优化操纵过程

2.1.1 2 万吨列车车钩力测试数据及分析

2014 年铁科院负责编组232 辆的2 万吨重载列车动态试验，共进行34 次空-电联合调速试验，产生的最大车钩力为2142kN，远大于试验建议性指标（正常运行工况车钩力不大于1000kN），接近试验规定的车钩力安全限度控制值2250kN。如图2 所示，34 次调速过程产生的最大车钩力分布情况，从图2 可知出现大于1000kN 以上的次数占比约为73.5%，大于1500kN 的次数占比为20.6%。2015 年铁科院负责的编组216 辆2 万吨列车动态试验，共计19 次空-电联合调速制动，其中11 次出现大于1000kN 车钩力，占比约58%，最大压钩力为1429kN、最大拉钩力为1358kN。

2.1.2 试验数据对比分析

通过数据分析，2015 年216 辆编组的2 万吨列车制动、缓解时列车纵向力较2014 年232 辆编组明显减小，但从列车制动、缓解特性上没有根本改变，列车受力复杂，在列车缓解过程中受减压量、线路纵断面、再生力的影响较大，纵向力的产生未发生明显改变。

图2 车钩力统计图

2.1.3 优化操纵效果

随着2 万吨列车不断地增量开行，逐步暴露出列车纵向力过大，带来的从控机车重联渡板变形、车钩缓冲器失效等问题，通过数据跟踪分析，优化操纵后设备损坏情况明显下降，列车运行品质得到改善，但是，车钩纵向力增大对机车设备的影响并未彻底消除，依然存在较大安全隐患。

3 2 万吨列车高坡区段循环制动产生冲动的原因分析

3.1 列车纵向受力情况

2 万吨列车在高坡区段循环制动过程中，产生较大纵向力的主要原因是2 万吨列车受“1+1”编组方式的影响，在初制动缓解后虽然整列车在20s 内产生缓解作用，但因从控机车分别向列车前后部车辆进行充风，造成前部130 辆左右的车辆与后部剩余车辆存在较大的缓解时间差，其中前130辆在8s 内全部产生缓解作用，后50 辆货车在18 ～20s 之间产生缓解作用（如图3 所示）。由于列车长度约2.6km，导致整列车缓解充风缓慢且开始缓解时间较为集中，整列车在130 辆左右的位置处被分割成前后两部分，在坡道下滑力的作用下，造成货车车钩的拉压变化，由此产生较大的纵向车钩力。受循环制动缓解过程中从控机车再生制动力的影响，2 万吨列车最大拉钩力发生在从控机车前部，而最大压钩力则发生在从控机车后部。

3.2 造成列车纵向力产生的主要因素

（1）通过试验数据分析，由于列车在循环制动过程中，充风时间规定为不低于180s，充风地点的选择尤为重要，当列车充风时间延长以后，制动力将随之增大。

（2）操作人员在操纵过程中，对列车制动性能掌握不熟，在制动力判断方面存在一定的差异化，由于人员离散型和列车制动离散性影响，在操纵过程中，难免存在因缓解地点限制从而导致的误缓解现象。

（3）由于天窗点后施工慢行影响，打乱制动周期现象较多，给列车操纵带来一定难度。

（4）闭塞设备的长期服役，开行对数的增加，运输压力的增大，最终导致区间接收非绿灯信号增多而形成的停车缓风概率增加，打乱正常操纵制动周期。

图3 两万吨列车不同减压量缓解过程示意图

4 朔黄铁路2 万吨列车长大下坡道循环制动操纵优化方案

4.1 控制充风时间，合理调整列车制动周期

熟练掌握列车制动性能及涨速情况，配合列尾装置风压及机车流量计，合理使用再生制动，同时，适当提高缓解速度，压缩充风时间，保证列车制动作用的同时，减小列车制动力对模式化操纵的影响。

4.2 合理调整制动周期，减少临时慢行对操纵的影响

天窗点收集施工限速命令，根据限速地点及列车制动性能等条件，制定2 万吨列车临时慢行操纵办法，为司乘人员提供参考依据。

4.3 合理控制列车运行速度，减少区间接收绿黄灯信号的频次

为减少区间运行中机车信号接收绿黄灯对列车操纵的影响，建议在长波浪制动过程中根据列车制动力情况合理调整列车运行速度，降低运行平均速度，与前行列车保持适当距离，减少绿黄灯停车后对模式化操纵的影响。

4.4 优化后纵向力对比分析

通过对优化操纵前后2万吨上行列车冲动情况进行统计，数据表明采取平稳操纵优化方案的2 万吨列车，在长大下坡道区段运行中的冲动明显减小，但是，A 等级冲动较优化前增多，主要原因为运行中缓解速度以及追加后对列车受力的增大影响，通过调整操纵方案其他等级冲动明显程下降趋势（如图4）。

图4 2 万吨列车操纵优化对比效果图

4.5 优化操纵方案减少列车纵向受力

（1）将试闸地点由原来的9.5km 调整至10km 处，缓解地点随之发生变化，极大的减小了中部机车的车钩受力。缓解时再生力不发生变化的情况下，由原来的最大车钩受力平均值1636kN 降低至调整缓解地点后的最大车钩受力平均值807kN，有效地降低了该处列车缓解后的纵向力。

（2）通过优化再生力使用方式和提高缓解速度，通过调整操纵方法能够有效降低该地段循环制动缓解过程中产生的列车纵向力。

（3）受北大牛至原平南区间线路环境影响，车体制动力发生变化后，由于该地段只有500 米的允许缓解范围，在该地段要做到精准缓解比较困难，所以，在该地段频繁出现追加减压控速以满足操纵要求，一定程度上加剧了列车纵向力见表1，同时，原平南进站前为长大下坡道，列车侧线进站控速困难，一把闸操纵方式既减小了列车纵向力，又便于列车侧线进站操纵，减少了因列车侧线进站造成的区间停车缓风。

表1 74km 处受力情况

5 关键操纵区段，减少区间停车缓风的操纵建议

5.1 宁武西至龙宫区间

宁武西站内提高缓解速度（掌握排完风后60km/h 以上缓解）尽量缩短充风时间，主车通过分相后再生力掌握200kN，运行至宁武东隧道再生力逐渐增加至350kN，控制列车运行至20km 处64 ～65km/h 减压，根据列车降速情况调整再生力，列车头部到达23km 处提高缓解速度（37 ～39km/h），控制充风时间，掌握充风180 秒，运行至25km处提高初制动初速，减小闸瓦与车轮间摩擦系数，从而合理控制列车制动力，列车排完风后根据速度情况调整再生制动，延长待闸距离掌握一把闸通过龙宫分相。带闸过程中，发现列车有降速趋势时及时控制列车速度，保证列车在出长梁山隧道前缓解，将制动周期调整至模式化操纵周期，提高龙宫分相后的缓解速度。

5.2 龙宫至北大牛区间

由于操纵不当或车体原因在龙宫站内停车后，建议追加减压至100kPa，排完风后缓解列车开车，目的为增大列车管减压量延长所需充风时间，出站后根据列尾风压、列车速度、流量计情况合理掌握减压时机，使列车在龙宫至北大牛区间能够恢复至模式化操纵方案中，减少后续停车，降低对运输秩序的干扰。

5.3 特殊情况停车后的操纵办法

列车在运行因追踪绿黄灯或其他原因在区间停车后，在确保安全的前提下，停车后采取适当追加减压（建议追加至不超过70kPa）或动车后减少再生制动的方式，合理控制充风时间，使列车尽快恢复至模式化操纵方案，减少后续停车。

6 结语

（1）神池南至宁武西区间试闸处通过将试闸地点向东移动，可以有效降低纵向力。

（2）宁武西至龙宫间第一次循环制动缓解后纵向力大的问题，通过提高缓解速度和规范再生力使用值，在一定程度上可以降低列车纵向力。

（3）长梁山隧道内第二次循环制动缓解和寺铺尖隧道内循环制动缓解纵向力较大的问题，通过优化再生力使用值，规范再生力使用过程，使列车基本处于稳定运行状态下，可以降低该地点缓解后纵向力较大现状。

（4）北大牛至原平南区间采用一把闸的操纵方式，可以避免74km 处因缓解需要频繁追加纵向力增大的问题，同时，降低了原平南进侧线操纵难度。