摘要：通过单元万吨列车在唐呼线模拟机车信号（LKJ）故障运行试验数据，分析、论证单元万吨重载列车在长大下坡道设备故障限速运行的可行性，并提出对策。
关键词：唐呼线；万吨重载；限速运行；对策
1前言
唐呼线横跨燕山山脉，重车方向区间线路坡道大，李家营至团瓢庄间线路为连续下坡道，最大坡度为12‰。单元万吨重载列车在连续长大下坡道区段限速45Km/h场景下循环制动，如何保证相邻两次制动之间的充风时间和再制动能力是确保列车安全下山的关键。
2问题的提出
《技规》（普速铁路，下同）第316条规定：自动闭塞区间通过信号机显示停车信号时，列车须在该信号机前停车等候2min，该信号机仍未显示允许运行的信号时，即以最高不超过20Km/h运行到次一通过信号机（进站信号机），按其显示的要求运行。
《技规》第335条规定：列车运行途中，遇机车信号、LKJ装置发生故障时，在自动闭塞区间，列车运行速度不超过20Km/h，运行至前方站停车处理。
北京局集团公司确定在12‰连续长大下坡道区间通过信号机故障、车辆故障、机车信号或LKJ装置故障等场景下，列车按限速45Km/h继续运行。
3 模拟试验情况
2018年6月14日，有关部门在唐呼上行线半壁山～团瓢庄间K166～K157（最小曲线半径800m）间进行了万吨重载列车模拟机车信号（LKJ）故障运行试验，测试能否以不超过45Km/h的速度运行。
3.1列车编组方式
试验列车由2台外重联HXD1型电力机车、105辆C80B型货车、双模普通列尾组成，计长115.5，牵引总重10500吨，换长115.5，列车长度近1340米。
3.2试验过程
半壁山～团瓢庄间1656#通过信号机前停车，为模拟机车信号或LKJ故障运行试验做好准备。
半壁山～团瓢庄间K170+074处减压60KPa停车，停于K166+727。此时，机车及机后11辆车处于12‰下坡道，守前94辆车均处于5‰下坡道；运行前方K166～K157线路为坡度12‰长度9250m连续长大下坡道。
首次制动停车：K166+727停车后，未追加减压即缓解；26秒后速度1Km/h，速度4Km/h时逐渐投入动力制动400KN，运行311秒走行1378米后速度上升至40Km/h。K165+349处速度40Km/h减压60KPa，列车在制动状态下运行50秒走行621m速度上升至45Km/h。
再次制动停车：K163+569停车后，未追加减压即缓解；16秒后速度1Km/h，速度7Km/h时逐渐投入动力制动400KN，运行157秒走行785米后速度上升至37Km/h。K162+784处速度37Km/h减压50KPa，列车在制动状态下运行113秒走行1382m后速度上升至47Km/h。
K159+175处停车后缓解，恢复正常速度运行。长大下坡道区段模拟机车信号（LKJ）故障运行试验结束。
表1：模拟试验数据
3.3试验数据分析
此次试验在12‰连续长大下坡道线路累计走行7552米。列车在制动过程中速度分别达到45Km/h、47Km/h；如在LKJ故障模式下监控运行，势必因增速过快造成撞网导致LKJ放风。从整个模拟试验运行测试结果看，在限速45Km/h场景下循环制动是比较恶劣的工况。
3.4制动时间分析
列车充风时间与列车长度、减压量呈非线性关系。2017年3月10日单元万吨列车试验结果表明：自阀减压50KPa、70KPa、100KPa、170KPa后缓解时，第105辆货车列尾风压达到580KPa时间分别为145s、180s、254s、403s。也就是说：自阀初减压量越大，列车充风时间越长。
列车在连续长大下坡道运行必须采取循环制动方能安全下山，而循环制动周期受最高允许速度（45Km/h）、最低缓解速度（30km/h）、动力制动扭矩输出最大值（400KN）三个因素制约，经过几个制动周期后，如虚风制动势必影响下山安全，因此需采取必要的措施以保证足够的充风时间。
3.5列车纵向力分析
单元万吨重载列车制动调速时，投入动力制动400KN稳定后，自阀减压时只有机车制动阀一个排风口，该阀附近的空气压强首先下降，然后这个压降沿列车管由前向后传播，由于列车管路的阻尼作用产生能量损失，空气波速沿列车长度方向逐步衰减，车辆制动的不同时性产生纵向力。
在空气制动过程中因前部车辆先制动减速，后部车辆由于未起制动作用而向前冲（涌动），引发车辆间相互挤压；由于车辆速度不同，压钩力、加速度引发的纵向冲动力不断变化，最大压钩力及加速度发生在列车的70辆及以后位置。
图1：列车管减压后车辆制动缸压力传递
由于列车管是车辆副风缸唯一的风源，自阀缓解时只有机车制动阀一个充风口，车辆缓解的不同时性同样产生纵向力。这种车辆制动或缓解的不同时性是列车纵向冲动的主要原因。列车在长大下坡道多次循环制动后，车轴横向力、脱轨系数指标随着纵向压力的增大而逐渐增大。
4 设备故障限速45Km/h运行对策
（1）在6～8‰连续下坡道运行，通过初减压50KPa空气制动、配合使用机车动力制动，可实现限速45Km/h运行。
（2）在8～11‰连续下坡道运行，采取“一足、二高、三缓、四追、五停”操纵法：
一足（给足动力制动）：将手柄置于5.1级（扭矩输出限定400KN），确保发挥最大动力制动力。
二高（制动初速要高）：根据LKJ控车模式，提高制动初速度（40Km/h），以延长充风时间。
三缓（缓解速度要低）：重载列车可在速度30～32Km/h时缓解，以延长充风时间。
四追（速度不降追加）：列车减压制动后发现速度上升过快或带闸距离长，立即追加减压20KPa停车缓风。
五停（尾压不足停缓）：遇列尾风压不足580KPa，采取空气制动后必须停车缓风，不再追加减压。
（3）在12‰连续长大下坡道区段，采取间隔停车缓风且停车后不再追加减压的方式进行循环制动，以减少冲动。
（4）如列车制动力过大时，应就地停车、迅速请求救援，调度员安排就近机车从列车前部救援、牵引运行至前方站。
5 结束语
列车制动性能、充风时间是保证重载列车安全下山的关键。单元万吨重载列车在长大下坡道限速45Km/h的场景下进行制动调速，通过初减压50KPa空气制动、合理使用动力制动以及停车缓风，可达到均衡速度、安全运行的目的。
参考文献：
[1]原铁道部，机车操纵规程，中国铁道出版社，2013
[2]饶忠，列车制动，中国铁道出版社，2003
论文作者:樊冬宝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/4
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