摘要：动车组冬季在雪地里运行,线路积雪、接触网结冰对动车组本身的影响非常大,经常会发生动车组车外部件击打损坏甚至脱落的故障,严重危及动车组运行安全。对动车组冬季运行的安全控制措施进行了介绍。
关键词：动车组；雪天运行；安全控制；措施
1动车组雪天运行积冰积雪规律分析
1.1不同车型积雪程度不同
CRH5型动车组运行速度低,转向架结构空间较大,积冰积雪较少;CRH380BG型动车组运行速度高,转向架结构紧凑,积冰积雪较多。图1,图2是同时运行在哈大线上CRH5型动车组和CRH380BG型动车组走行部积冰积雪对比。
1.2同一车型中间车和动力车积雪严重
因空气涡旋影响,动车组中间车较两端车积雪严重;动力车因齿轮箱、电机运行发热造成积冰积雪严重。
1.3动检车积冰积雪严重
动检车雪后首趟开行,线路积雪没有被清理,动车组高速运行时卷起的积雪在走行部区域翻滚,车下部件积雪严重。
1.4运行在温差跨度大区间的动车组积冰严重
动车组积雪后进入温度高地区部分积雪融化,走行部部件上附着雪与水的混合物,再折返运行到温度低地区时发生快速结冰。
1.5环境温度下降时积冰加快
下午4:30之后环境温度下降,走行部发热部件化雪成水,水渗入积雪部件上冻结,造成走行部积冰速度加快。
2运行动车组雪天控制措施
2.1监控手段
2.1.1设备监控
(1)动车组运行故障动态图像检测系统(TEDS设备)。各客专线及快速线均按规划安装了TEDS设备,该设备对通过的动车组走行部车下及两侧进行拍照、合成,在监控终端可以清晰看到走行部积冰积雪状态,为降速及更换车体提供依据。(2)综合视频系统。高铁的综合视频系统白天可以清晰看到接触网结冰状态,车站视频系统也能起到同样的作用,为降速和启动刮冰车提供依据。
2.1.2人员监控
(1)司乘人员监控。司机和机械师在运行动车组的司机室监控,一方面可以直接看到接触网结冰状态,另一方面从车体振动上能反应空气弹簧、高度阀被冰雪塞满或冻结;从弓网受流不畅、频繁跳主断路器的现象反应接触网结冰严重。(2)驻站人员监控。不是所有运行动车组都经过TEDS探测站,在降雪区段还要通过在车站派驻经验丰富的专业人员,对通过动车组利用站停时间进行走行部积冰积雪状态检查,可以做出最准确的更换车体决策。
2.2降速建议标准
根据监控结果,发生以下情况时需要进行动车组降速。
(1)当无砟轨道区段轨枕板积雪厚度10cm以上时,限速200km/h及以下运行;有砟轨道区段道砟面积雪厚度5cm以上时,限速160km/h及以下运行。(2)若发生晃车,动车组降速至160km/h运行,如仍晃车则继续降速,直至晃车现象消除为止。
(3)若发生车底击打,动车组降速到没有击打为止,然后再按20km/h逐级提速;若发生隧道口打玻璃,后续动车组限速80km/h通过。(4)若发生车体振动,动车组降速到没有振动或振动明显减少为止,维持运行至前方站更换车体。(5)若发生受流不畅、频繁跳主断路器,动车组限速160km/h及以下运行,直至受流平稳。
2.3更换车体建议标准
根据监控结果,运行动车组发生以下情况时需要立即组织更换车体,否则不能保证动车组安全运行。(1)构架与车体间全部被冰雪塞满。(2)高度阀被冰雪塞满或冻结。(3)一系钢弹簧间隙被冰雪塞满。(4)空气弹簧胶囊周围被冰雪塞满、无间隙或间隙过小。(5)制动夹钳单元被冰雪覆盖或冻结。(6)车体持续振动。(7)受电弓击打损坏。(8)主断路器覆满积雪。
3接触网覆冰控制措施
3.1接触网覆冰危害
(1)弓网受流不畅,动车组频繁跳主断路器。(2)接触网、腕臂上结冰脱落,损坏受电弓供风管路,造成动车组自动降弓。(3)受电弓击打损坏,造成动车组无电救援。(4)弓网间持续打火,碳滑板铝基板电蚀漏风。
3.2接触网覆冰控制措施
一般来说,车流密度大的客专线接触网覆冰缓慢,影响不大;车流密度小的线路或天窗时间有雨、雪、雾时覆冰迅速,必须采取刮冰措施。
刮冰可使用动车组或电力机车,刮冰时采用铜碳复合滑板,使用铜基部分担当刮冰任务,但要限制最高速度不能超过160km/h。天窗时间内刮冰作业要不间断进行,持续到次日正常开行车组上线方可结束;车流密度小的线路刮冰车要与图定车穿插开行。
4动车组自身完善建议
4.1空气动力学优化
以CRH5型和CRH380BG型动车组为例,在雪天运行时车下气流对线路积雪的作用不一样,CRH5型动车组从第1辆开始就对线路积雪有分散作用,而CRH380BG型动车组从运行方向后数第5辆才有分散积雪的作用,CRH5型动车组对积雪的分散作用明显优于CRH380BG型动车组,可有效避免线路积雪在走行部堆积。建议在后续设计高寒动车组时要充分优化动车组的空气动力学性能。
4.2主要风险规避
4.2.1制动盘异常磨耗
2012—2014年,哈大线冰雪天气运行动车组最多的故障是制动盘异常磨耗,产生原因是盘、片间制动过程中产生的过热金属颗粒遇到冰雪产生淬火效果,硬质颗粒不能从摩擦副中脱出,对闸盘产生切削作用,造成制动盘异常磨耗。解决异常磨耗需要从两方面进行优化:一是增大闸片上研磨子之间的间隙;二是增大制动盘与闸片之间的间隙,两种方式方便硬质颗粒从摩擦副间脱离,降低制动盘异常磨耗概率。
4.2.2闸片击打脱落
动车组在雪天运行时,积冰积雪脱落激起道砟击打走行部及侧窗玻璃是不可避免的,而走行部最容易脱落的配件就是闸片。闸片脱落有两种形式,一是锁铁受击打失效;二是闸片托受击打破损。后续设计高寒动车组时有必要对锁铁进行防护、增加闸片托进行强度。
4.2.3受电弓供风管路破损
CRH5型动车组受电弓供风管为软质胶管,沿受电弓上、下臂裸露布置,在接触网脱落冰凌的情况下非常容易击打破裂漏风,造成动车组自动降弓。建议对软质胶管进行防护或更换材料。
4.2.4部件反霜及进水控制
北方运用动车组,从-30℃的运行环境到库内30℃的检修环境,车端大线端子排、变流器、蓄电池箱等均会反霜产生冷凝水,造成接线排烧损、牵引变流器切除、低压短路等故障;齿轮箱、主断路器、接线盒等密封不良进水,产生的次生灾害也很大。后续设计高寒动车组在密封措施上要进行优化和控制。
5动车组融冰除雪积累经验
(1)提升检查库内温度。在动车组入库前4h开启融冰除雪设备、热风机组和提高供热管网温度,让库内温度提升到最佳状态。(2)合理安排作业计划。根据TEDS设备和驻站人员反馈信息,优先安排积冰积雪严重的动车组入融冰除雪库进行作业。(3)优化作业组织。一是采取先断电、后供电的作业模式;二是充分利用高压清洗机、地面上水管、消防水带和尼龙铲等融冰除雪设备,在动车组入库15~20min后,按地沟、车体两侧三个作业面同步推进的方式集中除雪;三是融冰除雪后进行的技术检查作业,要重点确认闸片托、制动盘、距离轨面较低的紧固螺栓状态。(4)防止调车冒进。入库动车组停留必须超过1h,进行充分回温,防止制动盘、闸片缓霜结冰造成制动力不足;走行部融冰除雪彻底后方可进行一级修作业,所有动车组严禁带冰出库;出库前对制动盘进行擦拭,避免制动盘表面形成水膜出库结冰降低制动力;出库至停留线停车前,在5km/h,10km/h,15km/h速度时分别施加1次空气制动,用以清除制动盘和闸片之间的结冰。(5)防止停留动车组冻结。融冰除雪后动车组库外停留20min内,要对动车组进行拉动试验,避免车轮与钢轨、闸片与闸盘间发生冻结。
结论
动车组雪天运行的危害主要来源于线路积雪,动车组无论如何优化都不能改变冰雪覆盖走行部的客观条件。如果在动车组上线前利用移动的机械化设备清理线路积雪,动车组雪天运行与没有积雪的运行条件高度相似,可以规避很多风险。若能从实际出发,研制开发高速移动的线路清雪设备,将会更加完善高寒高铁运用检修体系。
参考文献：
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[2]张云龙.高速动车组零部件供应商质量管理的现状与解决方案[J].工程技术（文摘版），2018，23（9）：211.
论文作者:宋宝玉
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/9
标签：车组论文; 积雪论文; 积冰论文; 车体论文; 作业论文; 雪天论文; 冰雪论文; 《科学与技术》2019年第04期论文;