長大下坡道貨物列車自動制動機主管壓力選擇

唐士晟,蘇理新,馮金泉

(1 烏魯木齊鐵路局,新疆烏魯木齊830011;2 烏魯木齊鐵路局 機務處,新疆烏魯木齊830011)

為了保證列車在各種坡道上運行時,遇到緊急情況都能在規定的制動距離內安全停車,列車的最高允許速度受到一定的限制,這個最高允許速度就是列車緊急制動限速即列車制動限速。規定較高的列車主管壓力的目的是為了獲得較高的閘瓦壓力,貨物列車主管壓力為600 kPa與列車主管壓力為500 kPa相比,優點是緊急制動或常用制動時的列車制動力較大,列車制動性能提高,可以提高列車的制動限速,對提高線路通過能力具有明顯的經濟效益;缺點是在利用常用制動調速過程中,機車總風缸定壓沒有調高,采用過高的列車管定壓導致車輛制動機充氣速度減緩,在同樣減壓量的情況下,600 kPa定壓比500 kPa定壓的車輛副風缸充氣時間長。如何選擇采用600 kPa或500 kPa定壓具有非常重要的現實意義。

1 選擇不同列車管壓力的現狀

(1)《鐵路技術管理規程》中規定旅客列車、行郵行包列車自動制動機主管壓力為600 kPa,其他列車為500 kPa,長大下坡道區段及重載列車自動制動機主管壓力由鐵路局規定,報鐵道部批準。有的鐵路局規定在某些長大下坡道區段的貨物列車自動制動機主管壓力為600 kPa,有的鐵路局沒有類似的規定,相關的專業書籍中沒有明確解釋如何選擇。

(2)列車運行嚴格遵守列車制動限制速度,列車限制速度,線路、橋隧、信號容許速度,機車車輛最高運行速度,道岔、曲線和慢行地段等限制速度,以及LKJ速度控制模式設定的限制速度的規定,上述其中之一為最低限制速度時,稱之為安全限制速度。

通過表1可以看出,21 t軸重的普通貨車在重車位,自動制動機列車主管壓力為600 kPa時,貨物列車每百噸列車總重換算閘瓦壓力可以提高11.1%;23 t軸重的普通貨車在重車位,自動制動機列車主管壓力為600 kPa時,貨物列車每百噸列車總重換算閘瓦壓力可以提高10.0%;25 t軸重的重載貨車在重車位,自動制動機列車主管壓力為600 kPa時,貨物列車每百噸列車總重換算閘瓦壓力可以提高13.6%,在相同長大下坡道、牽引輛數相同的條件下,列車制動限速相應提高,列車運行速度增加,線路通過能力得到加強。當安全限制速度較低,采用自動制動機列車主管壓力為600 kPa時,車輛副風缸的空氣壓力可能恢復不到規定的壓力,滿足不了制動周期的需要,給在長大下坡道上的行車安全帶來嚴重隱患。

表1 車輛換算閘瓦壓力表

2 采取的措施

列車在長大下坡道運行時,為了使運行速度不超過限速,沒有電制動的機車通常采用空氣制動的周期制動進行調速,即制動、緩解、再制動、再緩解,直至駛出長大下坡道。周期制動時,列車緩解后到再制動前,車輛副風缸的空氣壓力應當恢復到規定的壓力,滿足式(1)的要求:

式中tz為增速時間,s;tk為空走時間,s;tc為充氣時間,s。增速時間tz可按式(2)近似計算。

式中v0為再制動時的速度,km/h;vh為緩解時的速度,km/h;ij為增速地段的平均加算坡度千分數;1.3為貨物列車(重車)在長大下坡道上增速階段平均運行單位基本阻力。

貨物列車常用制動空走時間tk按式(3)計算。

式中n為牽引輛數;r為列車管減壓量,kPa。

貨物列車管壓力500 kPa和600 kPa的車輛副風缸充氣時間tc可由《列車牽引計算規程》附錄K中查出。

根據實際機車司機操縱習慣,在長大下坡道上單用空氣制動控制列車速度進行周期制動調速時,減壓量一般不小于100 kPa,最大制動初速度為安全限制速度-5 km/h,最低緩解速度為15 km/h。

表2為在20‰長大下坡道上,減壓量為100 kPa,貨物列車管壓力500 kPa和600 kPa時,不同安全限制速度情況下,tz,tk,tc計算對比情況表。

表2 不同安全限制速度下的tz,tk,tc計算表

圖1 不同列車管壓力、安全限制速度、減壓100 kPa的充風時間

由表2和圖1可以看出,牽引20輛重車在20‰的長大下坡道上運行,完全使用空氣制動進行常用制動調速,減壓量為100 kPa,安全限制速度為45 km/h時,增速時間tz=40.1 s,列車管壓力為 500 kPa的tk+tc=45.7 s,列車管壓力為600 kPa的tk+tc=57.7 s,均不能滿足制動周期需要的tz≥tk+tc。安全限制速度為50 km/h時,增速時間tz=48.1 s,列車管壓力為500 kPa的tk+tc=45.7 s,滿足制動周期需要的tz≥tk+tc;列車管壓力為600 kPa的tk+tc=57.7 s,不能滿足制動周期需要的tz≥tk+tc。可見,安全限制速度為50 km/h,牽引20輛重車在20‰的長大下坡道上運行,單用空氣制動進行制動調速,制動初速為45 km/h,減壓量為100 kPa,緩解速度為15 km/h,貨物列車自動制動機主管壓力為500 kPa時,可以滿足制動周期的需要,貨物列車自動制動機主管壓力為600 kPa時,不能滿足制動周期的需要。

圖1中顯示的安全限制速度線與tk+tc曲線的交點即為滿足制動周期需要tz≥tk+tc相對應的貨車牽引輛數。

3 結束語

在長大下坡道上運行的貨物列車,單用空氣制動控制列車速度進行周期制動調速時,選擇列車自動制動機主管壓力為500 kPa,牽引輛數滿足制動周期需要的tz≥tk+tc,每百噸列車總重換算閘瓦壓力小,列車制動限速可能會比其他限制速度低,即不能充分利用設備條件,又影響線路的運輸能力和通過能力。當選擇列車自動制動機主管壓力為600 kPa時,需與列車自動制動機主管壓力為500 kPa的牽引輛數滿足制動周期需要的tz≥tk+tc進行比對,以便做出正確的選擇,并在鐵路局《行車組織規則》中明確規定列車自動制動機主管壓力及每百噸列車總重換算閘瓦壓力最低值,保證列車正常安全運行的需要。

[1] TB/T 1407—1998《列車牽引計算規程》[S].1998.

[2] 饒 忠.列車牽引計算[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

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[4] 孔慶鈐,劉其斌 .鐵路運輸能力計算與加強[M].北京:中國鐵道出版社,1999.