朔黄铁路试验开行3万t重载列车方案研究

石斌

（国能朔黄铁路发展有限责任公司机辆分公司，河北 沧州 062350）

1 试验基础条件

3万t重载列车由于编组较长，目前朔黄管内无站场线路能够容纳，其试验时应充分考量所占用股道、到发线等因素对运输组织影响的程度。通过研究认为神池南站利用头部压联2线，在SL5信号机前试验对运输组织影响最小。肃宁北站利用尾部压联2线，头部在二场9道出站信号机前进行试验，影响9-13道5条到发线正常接车。黄骅港站影响港前1条到发线、1条联络线，港口4场1条到发线正常接车。

3万t重载列车受机车编组辆数的因素，在运行过程中因充分考虑在一个供电臂内追踪及邻线列车的供电性能，对可能出现牵引负荷取流过大或制动馈电过大等情况，造成网压超限而引起机车限功率或欠压保护影响正常运行，甚至可能导致的列车纵向力突变而诱发列车安全事故。因此就目前朔黄线牵引供电性能进行分析，对典型的分相地点应做好充分预想。

如采用30t轴重列车编组开行3万t重载列车，因车辆轴重增大，相应轮轨关系将出现新的变化，钢轨及线路的垂向应力也随之增大，对线路承力能力应提前辨识，特别对于个别桥涵、线路、道岔、曲线能否满足30t轴重长编组列车应力需求会同工务部门充分验证。

3万t重载列车试验开行，其网络同步控制是极其关键的因素，因此要充分对同步的响应、延时及性能进行反复试验，不断提高同步控制系统的通讯可靠性。同时，对同步状态异常情况的处置要制定预案。

2 确定编组方式

通过对不同编组方案3万t列车的仿真计算结果，并结合以往2万t列车试验和开行经验以及借鉴大秦铁路3万t列车试验开行经验，认为采用“1+1+1+1组合3万t”编组方式从车钩力、再充气时间、制动距离、牵引能力等综合性能等因素都较为适宜（即3单元4机车牵引模式）。

对于机车选型上采用3台神华8轴交流机车和1台SS4B型直流机车共同牵引，列车尾部编挂1台直流机车能够具备充排风功能，列车制动、缓解一致性较好，其在常态运行工况下的车钩受力、安全性及通过能力均明显优于2万t列车及尾部加挂可控列尾编组方案的3万t列车。其次朔黄线具有1.6万t试验开行的经验基础，在交-直流机车间的匹配上技术相对成熟，因此具备该模式编组性能。

对于车辆的选型上，建议仍采用25t轴重的C80型车体，因为该车体有长期开行的经验，乘务员在操纵方面对该车辆的性能相对熟悉。而30t轴重的KM98车体虽实际载重量较大，整列编组较短，但该车辆目前在朔黄线投入运用的数量较少无实际运用的经验。且该车辆是集成制动，其缓解制动性能与C80存在一定差异性，在试验过程中应对特殊情况时相对棘手。同时KM98车辆间的连接大部分是单辆一组用车钩连接，整列车钩间隙较大，不利于3万t重载列车试验开行，待条件时机成熟可对KM98车辆编组的3万t重载列车组织试验。

3万t重载列车试验开行最佳编组方式为：“1+1+1+1组合编组”，即神8机车(主控)+108辆C80+神8机车(从控1)+108辆C80+HXD1机车(从控2)+108辆C80+SS4B机车(从控3)，计长369.2，车长4061m，总重32400t。

3 试验方案研究

为保证3万t重载列车试验安全稳妥、项点全面、数据详实，以仿真计算结论为支撑，以大秦铁路3万t列车试验数据为参考，按照循序渐进、稳步推进的原则开展试验。提出试验区段先东线后西线，试验车辆先25t后30t，试验编组先2.3/2.9万t后3万t，试验项目先静态后动态，试验内容先单项后综合，试验项点及工况设置尽可能全面详实。

3.1 静置试验项目

同步性能测试，主要进行主、从控机车间牵引与电制动同步性测试和空气制动与缓解同步性测试两方面内容，验证从控机车数量的增加和间隔距离的增长对同步性能的影响以及响应时间等情况。

空气制动性能试验，测试不同减压量下的制动排气时间、列车再充气的时间及各风缸压力变化过程等情况，为列车操纵提供数据支持。

3.2 运行试验项目

机车牵引性能试验，通过列车运行试验过程中，全程记录运行速度、运行时分、走行距离、机车的牵引/电制力、牵引电机电压、牵引电机电流、网压、网流等参数，测试列车在起动加速和全线正常运行时机车功率负荷、机车取流和馈压对列车运行的影响，全面评估试验列车的机车牵引性能。

列车制动性能试验，通过列车运行试验过程中进行电空配合调速、低速缓解、大减压/紧急制动停车、走停走等不同工况下，测试列车制动系统工作性能，考核评估试验列车在长大下坡道上控制列车速度的能力。

列车纵向动力学性能试验，在列车运行试验过程中，利用测力设备、传感器等装置全程监测列车在运行过程中的纵向动力学性能及参数，测试不同位置被试列车的车钩力、车体纵向加速度、缓冲器位移等情况，评估试验列车在正常运行工况和牵引及制动工况的列车纵向动力学性能，分析纵向力的变化规律，为优化操纵提供建议。

机车动力学性能试验，在列车运行试验过程中，全程测试被试机车所受纵向力状况，牵引/电制和空气制动状况，测试列车在重点试验工况、各种线路工况和速度工况条件下的轮轨间作用力，计算脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等指标，评估机车运行安全性。

车辆动力学性能试验，测试车辆轮轨横向、垂向力，计算轮轴横向力、轮重减载率、脱轨系数的等参数，评估被测试列车的运行安全性。

4 可能存在的关键风险及影响

机车间同步延时的风险，主从控机车间同步时间差的大小，是决定组合形式重载列车制动或缓解过程列车安全的关键因素。3万t列车施行紧急制动操作时，当同步状态异常，延时达到5s时，最大纵向力可达5500kN。该数量级车钩力，足以造成机车、车辆脱轨、断钩等重大安全事故。

大减压制动的风险，3万t列车运行在不同线路坡度差的凹形坡道时，施行常用全制动操作，列车车钩力情况表明，随着坡度差的增大，列车车钩力随之增大。当坡度差大于8‰时，车钩力值为平直线路相同工况的4倍。

凸型坡道机车动力突变的风险，当列车使用牵引工况通过4‰与-4‰凸型坡道的线路变坡点时，若某台从控机车发生牵引力突变，在突变机车与机前车辆位置处，列车纵向加速度瞬间增大，列车纵向车钩力达到牵引工况下的最大值，此时该车钩力可能导致列车断钩、脱钩等分离事故。

异常制动的风险，列车运行过程中，因机车、车辆某部发生故障、保护装置动作，某台机车、车辆制动机产生惩罚制动或自动减压时，列车管将产生常用全制动或紧急制动，该工况下，可能伴随同步中断、制动信号不传递等故障，制动信号只能通过列车空气管路进行传播，列车管减压或缓解波速不能满足列车安全运行的要求，势必会造成列车纵向车钩力成倍增加，严重时影响列车运行安全。

对3万t重载列车运行速度要充分评估，其技术速度能否满足运输组织的需求以及对行车组织的影响程度均要考量评估。

5 其他相关事宜

（1）为确保3万t列车试验工作稳妥可靠，需要各专业配合联劳协作，根据各自专业领域提前做好试验前各项准备及论证，确保试验顺利进行。

（2）3万t列车运行试验，在朔黄线尚属首次，经验缺乏、设备故障的可能性在所难免，为确保试验工作万无一失。需要制定试验列车事故应急处置预案，明确救援装备设置地点、应急指挥流程、应急处置方案及相关责任部门。

（3）需要购置相关测试设备，并按照测点设置要求，完成机车车辆测试设备安装及调试工作。

（4）会同通信专业，重点挑选参试机车，对参试机车的同步稳定性及试验区段的LTE网络稳定性进行综合测试，确保试验列车运行安全。

6 结语

朔黄铁路3万t重载列车的试验开行将是一项庞大的工程，需要各部门的通力协作，强化专业管理与职能协调，才能推进3万t重载列车的开行。通过本文对试验条件、准备工作等方面的研究，以期提供开行前的基础。对运行方式、操纵技术、安全风险等进行全面细致的研究探讨，才能确保朔黄铁路3万t重载列车安全顺利的试验开行。