长大下坡道重载列车管压异常变化导致列车制动力突变的思考

刘钊

（国家朔黄铁路公司机辆分公司，河北 沧州 062350）

1 事件概况

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车站，线路全长603km，历经普通货物列车、组合万吨、单元万吨、1.6 万吨、1.74 万吨、2万吨重载列车，目前3 万吨列车开行已提上日程，面临的安全压力与日俱增。近期，朔黄铁路上行龙宫至北大牛间50～64km 处，发生10 起列车管压力异常波动，导致列车被迫停车事件。其中，5 起管压异常波动造成速度快速上涨，乘务员被迫采取最大减压量停车；5 起因列车管压力异常下降，导致制动力增强。

2 制动故障的类型及危害

朔黄铁路重载列车编组形式分为1+1 组合及2+0单元万吨，2 万吨列车为机车+车辆+机车+车辆+可控列尾，万吨列车为机车+机车+车辆+可控列尾。每台电力机车都具备独立的制动机系统，直流机车为DK-1 制动机系统，交流机车为DK-2 制动机系统。在正常运行过程中，从控机车制动机接收主控机车经无线同步系统发送的相关指令后，产生制动或缓解作用。当机车制动机某部发生故障时，列车将产生不同的制动作用。

对列车制动机故障类型及现象进行梳理：

一是故障类型：按照制动机结构分为电器部件故障、机械部件故障、空气管路故障。

二是故障现象：紧急制动、制动失效、缓解失效、自动制动、自动缓解。

近期，朔黄铁路发生的10 起典型制动系统状态不良事件。在运行中，列车部分车辆制动力突然增强或减弱，导致车钩频繁拉、压变化，横向力、纵向力突然增大。当司机施行追加减压时，受制动延时的影响，列车将产生较大的纵向力，存在一定的安全隐患。若司机采取措施不及时或制动机严重不良，列车长时间超速运行，通过小曲线半径、桥梁、隧道等困难区段，将大大增加列车脱轨、颠覆的危险系数，严重影响列车运行安全。

3 故障分析的排查情况

3.1 线路情况分析

龙宫－北大牛区间上行线K50-K60 线路信息：桥梁5 座、隧 道17 座、涵洞27 个、曲 线10 条（R=500m 曲线7 条、R=600m 曲 线1 条、R=1000m 曲 线1 条、R=2000m 曲线1 条）、10‰～12‰下坡道。

3.2 乘务员操纵情况分析

列车运行至龙宫站内42～43km 处缓解，再充风运行至43～45km 处，速度51～57km/h，列车减压50kPa 调速，乘务员采用长波浪制动操作，机车再生力120～230kN。全列带闸运行11～13km 后，其中5 列出现列车管压5～20s 异常波动，上涨3～5kPa。乘务员发现列车快速上涨，被迫采取最大减压量停车；另外5 列出现列车管压力12～65s 下降8～18kPa，导致制动力增强。操纵符合《铁路机车操作规则》（TG/JW104—2012）、《列车操纵示意图》及列车操纵提示卡相关要求。

3.3 机车、设备数据分析

3.3.1 机车类型分析

此次事件涉及19 台机车，涵盖神华号、和谐号交流机车，SS4G 直流机车3 种车型，相关机车近期分别进行了C1、C2、3X 等修程，修后走行1222～73092km不等。近期，机车无线重联装置、控制系统未做过改动。在检修过程中，按照检修工艺范围对机车制动系统进行检查及试验，作业正常，近期无类似故障提票。

3.3.2 机车制动控制单元数据分析

（1）列车管压异常上升。通过机车BCU、CCU 数据分析，列车管压力波动时主车比从车快3～5s，故障时刻列车管压力出现压力波动过程。列车管压力波动时，主控机车大闸在制后中立位保压，电信号无异常、P01 目标值、均衡风缸无变化，主从车通信正常。同时，流量监控器无充风流量，且列车管压波动前，列车速度已处于异常上升状态，上升速率为7km/h（与列车在长大下坡道缓解后再生工况下加速度相当）。

（2）列车管压力异常下降。通过主从控机车BCU数据分析显示，制动保压状态下，大闸在中立位，目标值和均衡风缸无变化，网络数据显示正常（见图1）。

图1 BCU 数据分析

3.3.3 列尾装置数据分析

通过对列尾主机以及列尾车载数据分析，重载列车列尾在跟随排风过程中，尾部管压呈持续下降趋势。排风完成后，尾部管压恒定在目标值。当列车管出现异常变化时，列尾装置无排风记录，无异常漏风记录。

3.4 车辆情况分析

此次事件涉及列车编组车辆为二七车辆厂、内蒙古一机厂、齐齐哈尔车辆厂、株洲车辆厂生产的混编C80 车辆，装设120-1 型车辆制动机。通过列车编组情况分析，其中发生列车管压力异常上升的5 列车，均最少有54 辆车体增设C80 自动防溜装置；发生列车管压力异常下降的5 列车，其中4 列增设C80 自动防溜装置。

3.5 模拟试验情况

3.5.1 还原试验

对发生异常的两列重载列车进行静态试验，模拟龙宫至北大牛列车操纵情况，其中一列车前部58 辆，共有5 辆车在保压10min 左右发生自然缓解，分别为机 后20 位、24 位、28 位、36 位、54 位；另一列未见异常。

3.5.2 专项试验

（1）通过对装有防溜装置和未装防溜装置的列车循环制动减压50kPa，对比分析充排风时间，其中充风时间延长7s、排风时间延长18s。

（2）通过机车制动机补风功能、遮断阀窜风、机车连接处泄漏三项试验，发现在机车制动机处于非正常的情况下，列车管压力均不会产生回风或波动现象。

（3）通过对装设车辆防溜器编组列车进行试验，在常用制动50kPa 保压情况下，分别开关5 辆、10 辆、20 辆、30 辆自动防溜装置调节阀塞门，列车管压力有回升，最小1kPa，最大3kPa，车辆未发生缓解现象。

（4）模拟72 位车辆列管泄漏，初制动减压后保压10min，列车管压力在549kPa～526kPa～545kPa 范围内波动，并出现95 辆车辆缓解，其余车辆制动正常。其中模拟111 位车辆列管泄漏，初制动减压后保压10min，列车管压力在545kPa～536kPa～542kPa 范围内波动，并出现103 辆车辆缓解[12、41-45、47-70（53、58 制动）、81-118、129-143、145-168（162 制动）、216]，其余车辆制动正常。

（5）模拟列尾故障排风试验。列车初制动减压后保压10min 时，列尾装置电磁阀故障打开10s，列车管列车下降7kPa，出现机后129 位至216 位88 车辆缓解。

3.6 120-1 型车辆制动机加速制动和紧急增压作用原理

与120 阀相比，120-1 阀增加了常用加速制动和紧急增压等性能，加速制动作用明显缩短了常用制动减压时间，缩短了制动距离，减小了列车冲动，有利于重载列车运行。这两个功能都是通过对滑阀的结构改动实现的。常用加速制动是通过在滑阀底面增加一个孔，与一局减孔相连。制动位时，此孔与滑阀套列车管相通，将列车管压缩空气通过局减联络槽始终排大气，加快列车管排风速度。当制动保压后，节制阀切断排大气通路，加速制动作用结束。120-1 阀紧急增压作用是通过增加加缓风缸和副风缸沟通孔来实现的。当紧急制动时，通过此孔将滑阀套加缓风缸通路与滑阀室副风缸连通，制动缸压力有所上升。

3.7 车辆防溜器作用原理

对制动停车后的列车和车辆采取防溜作业时，作业人员只需缓慢排空列车制动主管风压，车辆自动防溜器检测到主管风压为零的信号后，自动防溜器作用，锁住制动缸活塞杆，阻止回缩，使其通过基础制动装置始终对闸瓦保持适当压力，实现自动防溜，达到和人工拧紧人力制动机相同的防溜效果。该装置在列车制动主管引出制动支管，增设容积为1L 的延时风缸和孔径为0.8mm 的丝堵，通过延时风缸、丝堵和双向比较阀实现列车管与防溜装置风压一致，保障列车制动、缓解作用良好（见图2）。

图2 自动防溜器原理及现场图片

3.8 故障分析判断情况

通过对列车管压力、机车类型、运行速度、充风时间、线路状态、车辆类型、车辆编号等7 个项点的数据变化规律分析发现，事件发生的地点集中在龙宫至北大牛区间54～57km 处、列车管压力变化情况基本一致（异常上升3～5kPa、异常下降8～18kPa）、运行速度接近（管压异常下降时速度在60～70km/h 间，管压异常上升时速度为70km/h 以上）、制动时尾压一致（584～588kPa）、管压上升的车辆编组有同类（编组列车内均装设防溜器车辆）。综合机车、车辆制动性能及专项模拟试验结果判断，在整列车制动状态下，发生自然缓解的原因是列车管系漏泄导致列车管压力波动，引起前、后部车辆压力流动均衡。

4 安全保障措施

一是持续做好机车车辆相关设备数据梳理，对机车同步、BCU、可控列尾数据及控制模式、车辆状态信息进行深入分析，从逻辑关系控制指令层面杜绝重联列车前后指令不跟随、不同步的现象。二是120-1 阀较传统120 阀对比增加了一个局减孔，制动保压时始终与列车管沟通，只靠节制阀切断，车辆部门利用修程加强节制阀的维保。同时重点对各结合面胶垫及O 型圈、局减阀模板、滑阀、主阀模板及O 型圈进行泄露试验，增加动态仿真模拟，避免运行中车辆泄露超标导致部分车辆自然缓解。三是进入长大下坡道区段的始发重载列车发车前，应结合区段内列车操纵情况针对性开展制动保压试验，充分考虑困难区段线路状态，核定保压试验时间及漏泄量标准，避免长波浪制动周期中漏泄超标导致自然缓解发生。四是相关单位做好防溜器的维护保养，重点对风管连接处、双向电磁阀等关键部件状态进行检查，避免出现因漏泄、卡滞等原因导致的列车管压力波动。五是加强化尾装置日常维护保养，重点对列尾排风阀口开闭状态进行检查，同时增大电磁控制阀抗干扰补强，避免运行中错误接收指令导致列尾排风。六是加强线路状态的维护保养，重点对三角坑、左侧磨、钢轨伤损等不安全因素进行排查整治，做好小曲线半径、桥隧地段日常巡检，保障优质运行条件。七是列车在试风和长大下坡道运行时，密切注意列车管压力变化情况；运行至山区、隧道、小曲线半径等困难区段，密切关注无线传输状态，发现异常果断采取控速措施。

5 结语

以上内容是对列车管压力波动导致制动力变化被迫停车事件的分析理解。导致此次事件，可能是由一个诱因与一个或多个恶劣环境的耦合所产生。相关单位应以此为契机，综合研判重载列车长大下坡道运行安全隐患，梳理优化设备故障、技术尺寸相互临界、线路条件等技术标准、参数，始终坚持“精心组织、综合谋划、系统提升、精准施策、稳妥可靠、万无一失”安全管理理念，牢固树立2 万吨“敬畏”之心，不断夯实重载列车安全基础。