国能朔黄铁路交直混编1.6万吨列车平稳操纵分析

周鹏飞

（国能朔黄铁路机辆分公司，河北 肃宁 062300）

0 引言

为应对运量持续高位运行，提高重载组合列车编组灵活性，提高机车车辆周转效率，朔黄铁路公司先后对交、直流机车互联互通性能进行了20 余项优化，并邀请专业机构进行了重载组合列车动力学性能试验，实现了交流机车与直流机车互联互通、C80 型车体万吨列车与C64 或C70 型车体普通货物列车混编，缓解神池南站“咽喉”区段接发车能力紧张的压力。

1 交直混编1.6 万吨列车开行现状

1.1 列车编组方式

HXD1交流机车+108 辆C80 重 车+SS4B直流机车+66 辆C64 或C70 重车+可控列尾。总重16542t、辆数174 辆、计长198.0m。

1.2 线路运行条件

朔黄线西起山西省神池县神池南站，与神朔铁路相连，东至河北省沧州市黄骅港口货场。正线总长近598km，主要特点是桥隧相连、海拔落差大、曲线半径小，宁武西—原平南、南湾—小觉区段，是10～12‰的连续长大下坡道。最高海拔1543m（见图1），连续下坡道近143km 含R500 曲线11 处，全线合计77 个隧道，238 座桥梁。

图1 朔黄线海拔落差图

1.3 交、直流机车设备梳理

1.3.1 基于LTE-R 4G 无线网络平台并搭载无线远程重联同步控制系统TEC-TROMS03。

1.3.2 交流机车搭载DK-2 型制动机，直流机车搭载DK-1 改型制动机。

1.3.3 交流机车搭载JD160 型电机，直流机车搭载ZD114-A 型电机。

2 交直混编1.6 万吨列车操纵突出风险点

2.1 机车动力学评定标准

参照机车车辆运行安全性的现行有关标准，并借鉴以往重载列车试验中对从控机车的动力学性能控制指标，确定机车运行安全性参数的限度值如下。

脱轨系数：≤0.90；

轮重减载率：≤0.65；

轮轴横向力：≤1099kN(HXD1 型机车)、≤90kN（SS4型机车）；

最大车钩力：≤2250kN；

车钩偏转角：≤6。

2.2 交直流机车同步性的差异

在直流机车牵引风机和制动风机在未启动的条件下，交流机车从0 位开始进行级位调整时，由于风机起动需要一定时间，使得直流机车级位调整存在6s延时，影响主从机车牵引、再生力发挥的一致性。

2.3 列车车钩受力分析

列车在长大下坡道停车后重新起动前，由于中部机车前后的车辆缓解较快，第45 位附近的车辆缓解较慢，缓解后的车辆受重力作用下滑，与未缓解的车辆产生挤压现象，形成了很大的压钩力，最大压钩力的位置在第23 位和45 位货车（见图2），最大值分别为1213kN 和1149kN（见表1）。

表1 下坡道起动各断面最大车钩力

图2 下坡道起动各断面最大车钩力

2.4 小曲线半径对列车受力的影响

列车在线路最小曲线半径R400m 施加450kN 的再生力，各个车辆车钩均产生不断程度的压钩力。其中，第1 位及第109 位车辆压钩力均在500kN 以上。列车在小曲线半径及道岔侧向运行时，车钩偏转角最大5.1，接近≤6的安全值（见表2）。

表2 列车轮轴横向力及轮重减载率与脱轨系数关系表

2.5 可控列尾装置对列车受力的影响

列车尾部挂可控列尾，长大下坡道循环制动缓解时会产生600～800kN 车钩力。制动时会产生明显的拉钩力，最大值在中部机车前后，出现在主控机车减压减23min 左右。当制动缓解后，从控机车压钩力逐渐增大，大约30min 后达到峰值。

2.6 非长大下坡道如何提升列车运行品质分析

列车在平直坡道上发生紧急制动，中部机车车钩受力均在1000kN 以上，高于≤1000kN 的建议性评定指标，存在较大的安全隐患。实施常用制动减压缓解过程中有明显的拉钩力，应避开凸形坡道（4‰上坡道转4‰下坡道），提升1.6 万吨列车运行品质。

2.7 断钩、分离易造成事故扩大

列车运行中后半列发生断钩、分离，机车能响应紧急制动；但即使在通讯正常时，从控机车起紧急后，制动作用仅通过列车管传递，而不通过无线同步装置传递，传递速度较慢。

3 混编列车突出风险应对措施

3.1 转变传统操纵观念

倡导以空气制动为主、动力制动为辅、实现超长波浪循环制动，最大程度减少空气制动的频次，减少列车纵向力发生频次，保证混编列车运行安全。

3.2 推行模式化操纵理念

以小曲线半径、线路变坡点、过分相操纵为切入点，积极探索最优操纵方案，遵循精细化操纵原则，固化每把闸制动缓解地点，设定再生力发挥限值，进行语音在线预警，最大程度避免违章操纵，将列车车钩受力降至最低。

3.3 避免列车惰力运行

全列车钩处于自由状态或在起伏坡道上运行时，在压缩和拉伸两者状态间相互转换，惰力运行引起的冲动也较为突出，应尽量避免。

3.4 规范列车起停操纵

充分考虑机车特性差异，细化牵引、再生力使用标准，确保全列车车钩充分拉伸或压缩后逐步增大，兼顾运行速度及列车平稳，最大程度维持车钩受力状态。

3.5 严格制动机使用标准

以《机车操纵规程》第二十八条为基础，督促机车乘务员养成良好的制动机使用习惯，严格卡控未排风结束追加减压或连续追加减压等问题的发生，避免充风不足制动的产生。

3.6 提升两非处置能力

利用模拟驾驶培训，再现乘务员线上运行可能发生的非正常情况，通过两非训练不断固化乘务员非正常情况下的应急反应，避免操纵不当导致事态扩大。

3.7 规范列尾装置摘挂

细化列尾装置摘挂标准，完善作业流程图，制定防脱落冗余设施，确保列尾主机、风管可靠固定，避免发生封堵、风管、主机脱落列车紧急制动传递较慢，引发列车颠覆性事故。

4 交直混编1.6 万吨列车操纵原则

4.1 站内起车

交流机车牵引力初步加载50～200kN（直流机车0～400A）不小于10s，起动过程中预防性撒砂，防止空转，全列起动后平稳加速，进入岔区适当减小牵引力，避免空转。

4.2 上坡起车

停车前增大机车制动缸压力，充分压缩车钩，停车后追加至100kPa，为起车做好准备。起车时，交流机车先给牵引力至400kN（直流机车600A），再缓解列车，逐步发挥机车最大牵引力，执行坡道起车操纵办法，确保一次起动成功。

4.3 下坡起车

停车前，适当压缩车钩，动车前，交流机车先缓解大闸，动车后待速度上涨至5km/h，逐步增大再生力至目标值，并逐步将机车制动缸压力缓解至零，根据涨速情况，合理调整再生力，确保再制动充风时间。直流机车先缓解小闸，施加电制动，待励磁电流上升后，再缓解大闸，逐步增大电制电流至目标值。

4.4 平原区段操纵

列车运行在起伏坡道时，尽量采取低手柄通过变坡点，应根据线路纵断面情况使整列车钩保持稳定状态，减少列车纵向冲动。

4.5 长大上坡道操纵

4.5.1 采用“先闯后爬，闯爬结合”的操纵办法。坡道前达速运行并充分发挥机车最大牵引力，爬坡时应施行预防撒砂，防止空转损失牵引力造成坡停。

4.5.2 停车为起车做准备，停车减压速度不得低于10km/h。

4.6 长大下坡道操纵

4.6.1 长大下坡道以“空电联合、长波浪制动”为基本操纵原则。采用空电联合制动，在满足列车管充风时间的前提下，最大限度地减少空气制动频次和动力制动力，以减小列车纵向力，满足循环制动和按图行车要求，确保列车安全、正点。

4.6.2 循环制动区段操纵要求：

(1)减压前，交流机车再生力不得低于100kN（直流机车电制电流不低于300A）。

(2)减压后，待速度稳定，适当调节动力制动，延长列车制动距离，实现长波浪制动，减少空气制动频次。

(3)缓解前，稳定动力制动10s 以上，压缩车钩。

(4)缓解后，动力制动保持25s 以上，再缓慢调整至目标值。

(5)在保证安全的前提下，提高制动初速；满足列车充风要求的前提下，提高缓解速度。

(6)循环制动过程中，合理利用再生制动力调整列车缓解地点，减少追加减压频次，以降低列车纵向受力。

(7)神池南—原平南、南湾—西柏坡区段，循环制动交流机车缓解再生力保持200～400kN（直流机车400～700A）。

4.7 通过分相区操纵

4.7.1 平原区段过分相，根据分相位置提前断电，交直模式优先采用手柄小零位过分相，直直模式采用手柄回零过分相。

4.7.2 上坡道过分相，交直模式根据分相位置将牵引力缓慢降至200kN 以内，带级位过分相，待从控机车越过分相正常投入后，再逐步给至目标值（遇特殊情况过分相后牵引力可给至300kN）；直直模式手柄回零过分相，主车过分相后电流不超400A，待从控机车越过分相正常投入后，再逐步给至目标值（遇特殊情况过分相后牵引力可给至600A）。

4.7.3 下坡道使用带闸过分相（遇车体制动力强，可采用惰力过分相）时，交直模式优先使用手柄小零位过分相，因控速困难，需要使用再生制动时，以不超过200kN 为宜；直直模式手柄回零过分相。

4.8 长大下坡道区段过限速操纵

4.8.1 限速45～60km/h 的长大下坡道区段，采取停车缓风措施通过慢行。

4.8.2 限速区段内停车后可不追加减压，密切监视列车动态。

4.9 停车操纵

4.9.1 站内停车时，合理控制速度，适时投入空气制动，避免追加减压或大减压量停车，列车靠标停妥后追加减压至100kPa 以上。

4.9.2 区间停车（慢行、侧线除外），立即追加至100kPa 以上。

5 结语

交直混编1.6 万吨列车操纵不同于交交编组2 万吨列车和直直编组万吨列车，不仅要克服重载列车纵向力、下滑力等带来的操纵困难，还要面对不同机型不同特性差异带来的挑战。2020年7月至今，机辆分公司对1.6 万列车制动力判断及制动周期进行充分摸索，结合动静态试验数据从小曲线半径、分相位置、变坡点操纵等方面进行逐步优化，形成了一套模式化操纵提示，保障了1.6 万吨列车的平稳开行。