摘要：本文通过一组试验数据，分析单元万吨重载列车在唐呼线长大下坡道循环制动对纵向动力学性能的影响，论证列车在半壁山站侧线运行的可行性，提出对策。
关键词：唐呼线；万吨列车；重载；对策
1.前言
万吨列车安全运行的关键在于机车操纵和列车制动，如何解决在连续长大下坡道循环制动充风时间的问题是困扰机务工作者的难题。本文主要对单元万吨重载列车在半壁山站侧线运行的充风时间、纵向力等问题进行探讨。
2.站场设备情况
2.1李家营～半壁山区间线路情况
唐呼线重车方向李家营～半壁山间距离29.831公里，区间2062号通过信号机过后线路转入连续下坡道，最大坡度12‰，最小曲线半径800m，直至半壁山进站。其中：K192.396～K184.441为坡度10.4‰长度7950m的下坡道。
2.2半壁山站线路情况
半壁山进站前K182+423～K182+388设有一处长度为35m的器件式接触网分相；机外K183.015～K181.913为12‰1100m的下坡道，进站后转入4‰下坡道。3道、4道线路有效长均为1700m；侧向最小辙岔号为12号，道岔限速45Km/h。
3.半壁山站侧线限速停车试验
2017年3月10日，有关部门在唐呼线进行单元万吨重载列车试验。试验列车由2台外重联HXD1型电力机车、105辆C80B型货车、试验车、双模普通列尾组成，牵引总重10500吨，列车换长124.5。同时，进行半壁山站侧线限速停车试验，测试列车进站停车运行的安全性。
3.1试验过程
李家营～半壁山区间长大下坡道电空联合制动调速试验：K190＋053处速度73Km/h减压50KPa，K183＋261处速度32Km/h缓解。缓解165s后第105辆货车副风缸压力从551KPa上升到583KPa，此时列车速度42Km/h。
半壁山进站前K181+935处速度42Km/h减压70KPa，K181+369处速度35Km/h缓解。缓解226s后第105辆货车副风缸压力从536KPa上升到588KPa，此时列车速度11Km/h。
半壁山站内K179+964处速度11Km/h减压60KPa，试验结束。
图1：半壁山站侧线限速停车试验曲线
3.2车钩力最大值分析
侧线进站停车试验的最大压钩力为646.8KN，发生在第1位货车；车体纵向加速度最大值为4.32m/s2，发生在第52位货车。
常用制动停车试验的最大压钩力797.1KN，发生在第79位货车；车体纵向加速度最大值为6.97m/s2，发生在第103位货车。
试验表明，最大压钩力低于铁科院建议指标：最大车钩力<1000KN的要求。
3.3重联机车车钩稳定性监测结果及分析
在半壁山站动力制动工况侧向通过18号道岔时，扭矩输出300KN，最高运行速度40Km/h，重联机车车钩最大偏转角3.6°，参照大秦线重载列车试验数据及国外经验，低于车钩受压状态偏转角<6°的指标要求。
3.4车辆动力学试验结果分析
测试车在半壁山站侧线限速停车试验中，横向、垂向平稳性指标最大值分别为1.46、1.80。脱轨系数最大值0.48，轮轴横向力最大值37.30KN，各项试验指标均满足脱轨系数≤1.2、轮轴横向力：重车≤119KN（《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》GB5599-1985）要求。
3.5曲线和道岔受力分析
测试车在通过曲线时，稳定性随曲线半径减小呈上升趋势，运行稳定性指标符合《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》轮轴横向力≤119KN的要求。
重载列车在<800m曲线线路、≤12#侧向道岔处使用动力制动，车轴横向力随纵向压力的增大而逐渐增大；一旦动力制动力持续超过400KN，车轴横向力将超标，车钩将在倾倒失稳力矩的作用下不断增大摆角导致车体不断横移，当车轴横向力持续超过指定值时将引发脱轨。
3.6循环制动的充风时间分析
长大下坡道循环制动周期受线路最高允许速度、列车最低缓解速度、机车动力制动扭矩输出三个因素制约，经过2个制动周期后，因充风不足减压制动势必导致列车空气制动力逐次衰减；如半壁山站侧向运行，调速范围将更小，制动调速、充风时间问题更为突出，列车运行安全将得不到保证。
试验表明：在该区间制动调速时，初减压（50KPa）空气制动并辅以动力制动，相邻两次制动间隔时间2.5min可基本满足列车再充风的要求。因半壁山进站前整列车处于12‰下坡道导致增速过快，加之该站侧向道岔限速45Km/h，为防止超速运行，距进站280m再次减压60KPa，列车带闸进站300m、速度降至35Km/h时实施自阀缓解；进站后，投入动力制动200KN控速，以延长充风时间。通过试验不难看出，机车操纵问题是制约半壁山站侧向运行安全的关键。
4.对策
4.1优化半壁山站侧向运行操纵办法
列车进入长大下坡道后，以机车动力制动为主，扭矩输出400KN，发挥HXD1型电力机车动力制动大的特性。
速度76Km/h时自阀减压制动，减压量严格控制50KPa，待列车排完风10s，即：列车制动力稳定且降速2Km/h后，适当调整主手柄位置，降低动力制动力，扭矩输出不得低于100KN，以延长列车制动距离。
自阀缓解前，速度45Km/h将动力制动逐步增大至200～300KN后保持不变，防止前堵后拥；速度32Km/h缓解空气制动，待缓解40秒后逐步调整扭矩输出至400KN，以延长充风时间。
循环制动时严格遵守前述规定。半壁山进站前调整好速度，惰力运行进站；两台机车越过岔区100m后，使用动力制动控速，不得超过200kN，期间主手柄位置不得频繁调整。
遇列车充风不足的特殊情况时，半壁山站机外必须停车缓风，且不再追加减压，防止充风不足。严禁机车在侧线道岔区域使用动力制动或70KPa及以上大减压量调速。
4.2采用可控列尾技术
在维持既有空气制动装置条件下，改造唐呼线GSM-R系统，并投入双模列车尾部安全防护系统，当机车实施减压制动时，实现机车制动机、尾部列尾装置两点同步排风，有效提高列车制动能效。
4.3调度有序指挥行车
因半壁山站运行条件复杂，侧向运行不利于行车安全。建议集团公司将该站列为禁止机外停车站。调度所重点掌握列车运行，除非正常情况外，不得排列重载列车经侧向运行径路。
结束语
半壁山站侧向运行调速制动是万吨重载列车下山操纵的安全关键。在前述探讨中得出以下结论，通过采用可控列尾技术，优化机车操纵，明确动力制动、空气制动、制动停车等操作流程，形成模块化操纵方法在乘务员队伍中推广，实现平稳操纵、精准控速、准确停车的目标。
参考文献：
[1]饶忠，列车制动，中国铁道出版社，2003
[2]马大炜，关于大秦线重载列车下坡道安全运行和纵向力问题，铁道车辆，2005
论文作者:樊冬宝
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/3/27
标签：半壁论文; 列车论文; 侧线论文; 坡道论文; 车钩论文; 速度论文; 动力论文; 《基层建设》2019年第1期论文;