HXD1型機車牽引貨物列車坡停的研究及對策

周戰武

【摘 要】針對HXD1型機車在包西線、紅檸專用線高坡區段發生坡停的問題，分析坡停發生的原因，從完善防坡停措施、確保砂質、砂量、細化坡道起車辦法及強化機車操縱要點培訓等方面，提出防止列車坡停的具體對策措施。

【Abstract】Aiming at the HXD1 locomotive stopped in high slope section in Baotou-Xi'an line and HongNing line， paper analyzes the causes of train stopping on the high slope， puts specific countermeasures to prevent these phenomenon form fowling aspects： completing its prevention measures， ensuring the quality and quantity of sand， detailing the methods of starting trains on rampway， and strengthening the training of locomotive manipulation.

【關鍵詞】HXD1型機車；坡停；對策

【Keywords】HXD1 locomotive； stop on the high slope； countermeasure

【中圖分類號】U260.13 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0135-03

1 引言

HXD1型機車是一種8軸雙節重聯重載交流傳動電力機車，整車最大輪輪周牽引/電制動功率9600kW。自2015年12月10日HXD1型機車投入延安機務段包西線、紅檸專用線使用以來，在高坡區段發生多起坡停事故，嚴重干擾了運輸秩序。

2 HXD1機車牽引貨物列車發生坡停的分析

從延安機務段使用HXD1機車牽引貨物列車發生坡停的區段來看，主要集中在包西線大保當—曹家伙場站下行、田莊鎮—清澗縣站下行，以及紅檸專用線張家峁—檸條塔—侯家母站下行等區段，以上均屬于延安機務段牽引區段的高坡困難區段，為連續上坡道，且最大坡度達13‰。同時HXD1型機車在包西線、紅檸專用線的牽引定數為4500t（不上波）。經過對HXD1型機車在高坡困難區段坡停原因進行分析研究，發現主要原因如下：

2.1 雨雪霜等惡劣天氣原因分析

HXD1型機車在包西線、紅檸專用線的牽引定數的確定，原則上應選取線路條件最困難區段（如線路坡度較大、曲線半徑小）進行。而實際在進行HXD1型機車牽引試驗在天氣良好的情況下進行，未考慮在HXD1型機車運用中存在雨雪霜等惡劣天氣實際，在惡劣天氣造成鋼軌軌面濕滑狀態下，造成輪軌間黏著系數大幅度下降（造成機車空轉發生），當機車黏著牽引力小于列車阻力時，將會導致列車發生坡停。

受雨雪霜等惡劣天氣影響，易造成HXD1型機車砂管堵塞問題發生，在機車空轉時，不能采取撒砂措施進行抑制，也會加劇HXD1型機車坡停風險。

2.2 撒砂裝置不良對機車運行的影響

HXD1型機車在高坡困難區段運行時，如遇機車撒砂砂量小、間斷下砂，甚至撒砂系統故障，勢必造成機車黏著力下降，極易造成空轉發生。如若空轉不能有效消除，當機車黏著牽引力小于列車阻力時，將會導致列車減速甚至坡停。

HXD1型機車日常運用中存在下砂少及不下砂等原因主要是：一是由于庫內整備上砂工未按照上砂標準上夠足量的砂子，加之出庫機車乘務員對機車砂量檢查存在漏項，導致出庫機車砂量不足出庫，機車在高坡困難區段運行途中因砂箱無砂，造成機車持續空轉，進而導致坡停；二是HXD1型機車對砂質要求較高，通常采用石英砂，在實際生產過程中，由于HXD1型機車砂質不符合要求，造成石英砂中粉塵、雜物含量超標，進而導致砂管通道阻塞。

2.3 未掌握坡道起車辦法

HXD1型機車牽引貨物列車途經包西、紅檸專用線高坡困難區段運行時，因路外環境影響（人員、牲畜及機具侵入鐵路限界）、區間通過信號機顯示紅燈（或燈光熄滅）、接觸網嚴重擺動（或突然停電）、接收列車防護報警（LBJ）信息、遇落實、倒樹侵限等情況時，司機必須采取停車措施，受起車方法不當，不能順利起車時，勢必由非責任停車造成機務責任區停。高坡區段起車，是乘務員在機車操縱方面面臨的嚴峻考驗，也是機務系統關于列車操縱必須研究的一項重要課題。

2.4 機車乘務員對HXD1機車性能特性不熟悉

2.4.1 未掌握機車牽引特性

按照《鐵路機車操作規則》（鐵運〔2012〕281號）第51條“在長大坡道上，應采用‘先闖后爬、闖爬結合的操縱方法。進入坡道前應提早增大機車牽引力，儲備動能”要求，明確了大坡道機車操縱方法，而在HXD1型機車實際運用中，部分乘務員（特別是新職司機）出勤預想不足，對HXD1型機車牽引特性（即機車實際牽引力大小與手柄級位的速度有關，速度一定時，手柄級位越高機車牽引力越大；手柄級位一定時，機車運行速度越接近手柄級位設定值時，機車牽引力逐漸減少）不掌握，未嚴格落實《列車操縱示意圖》要求，對線路縱斷面和機車速度變化關系不掌握，加之坡道上設有臨時慢行限速，易造成機車司機擔心慢行地段超速，在坡前使機車速度未能達到臨界速度，加大了闖坡難度，也是造成坡停的一個原因。

2.4.2 機車保護參數不了解

HXD1型機車自2015年自2015年12月10日在包西線、紅檸專用線使用以來，因乘務員對HXD1型機車保護參數不了解，由機車故障進一步提升至行車事故問題屢次發生。由于HXD1型機車牽引力輸出是采用網絡系統控制方式來實現之一特性。例如，HXD1型機車運行中出現制動缸壓力大于40kPa，空轉持續30S，以及總風低于650kPa時，都會導致機車牽引力封鎖。由于機車乘務員在使用HXD1型運用值乘途中，對各儀表顯示確認不及時，微機輸出故障信息未確認或發現后處置方法不當，均會造成機車牽引力封鎖，尤其在高坡困難區段或困難電分相前，由于處置不當造成速度過低或不滿足最低過分相速度時，勢必造成列車坡停問題發生。

3 防止HXD1型機車坡停的對策

3.1 完善HXD1型機車防坡停措施

3.1.1 制定高坡困難區段HXD1型機車操縱辦法

結合該段使用HXD1型機車在高坡困難區段發生多起坡停事故實際，延安機務段有針對性開展了《高坡困難區段HXD1型機車操縱專項整治活動》，制定了HXD1型機車困難區段操縱示意圖、提示卡，根據線路坡道，明確機車最低（持續）速度、牽引手柄級位、坡道限制速度，以及明確HXD1型機車空轉易發地點防空轉措施等關鍵項點，在《困難區段操縱示意圖》中予以標注，分發乘務員人手一冊，便于乘務員學習、對照執行，同時對擔當高坡困難區段乘務員逐人驗收，確保掌握高坡困難區段機車操縱辦法。

3.1.2 明確HXD1型機車惡劣天氣下行車措施

按照《鐵路機車運用規則》（鐵總運〔2015〕314號）第21條“因天氣不良需要臨時減噸時，鐵路局管內的由鐵路局確定，以及天氣不良時應按牽引定數編組列車”要求，加強與路局機務處、運輸處、調度所聯系，在惡劣天氣情況有條件時，最大限度減少HXD1型機車牽引貨物列車在高坡困難區段關系站停車，利用車站正線通過增加闖坡動能；在惡劣天氣情況條件不具備時，建議對HXD1型機車牽引4200t以上（滿足牽引定數要求）列車，在高坡困難區段運行停車再開時，機車乘務員可向車站值班員（或列車調度員）申請加掛補機運行，降低坡停隱患。

3.2 確保機車砂質及砂量

HXD1型機車在高坡困難區段運行發生空轉時，進行撒砂是抑制機車空轉的有效措施。為確保機車砂質及砂量，主要從以下幾個方面入手：一是從源頭把關，機務段站段采購HXD1型機車石英砂時，必須符合技術要求；二是嚴格落實一次乘務作業標準，要求乘務員庫內或車站站換接車時，對機車存砂量、砂質及撒砂系統狀態進行重點檢查、交接，發現砂量不足、砂質不符合要求及不下砂等問題時，及時報修處置，確保機車砂量充足、砂質符合規定及撒砂系統作用良好；三是針對機車長交路運用砂箱容量有限實際，對每臺HXD1型存放4袋備用砂（每袋20kg石英砂），應對機車砂箱不足突發情況；四是發現機車撒砂裝置故障影響高坡困難區段運行時，機車乘務員及時向車站值班員或列車調度員申請加補，防止坡停事故發生。

3.3 細化HXD1型機車高坡困難區段起車辦法

HXD1型機車牽引貨物列車在高坡困難區段受非正常情況，造成非責任區停時，按照以下起車辦法，最大限度減少機務責任坡停。

3.3.1 HXD1型機車牽引貨物列車停車要求

有條件選擇常用制動方式停車；停車地點最好避開線路坡道較大、曲線半徑小及接觸網電分相地點（電力機車禁停標）；HXD1型機車停車前應增加機車制動力并適量進行撒砂，迫使列車車鉤在壓縮條件下停車，并將自動制動手柄追加減壓至100kPa。

3.3.2 HXD1型機車坡道起車前準備

①使用強泵將總風缸壓力充至900kPa以上，防止緩解列車后總風壓力迅速下降造成機車牽引封鎖。

②網壓在22.5～29kV之間，符合機車牽引特性要求。

③緊急制動停車后持續60s倒計時結束，單獨制動手柄置全制位、自動制動手柄置抑制位1s，確認“動力切除”字樣切除。

3.3.3 HXD1型機車坡道起車（以包西線、紅檸專用線最大坡度為13‰為作為參考）

①常用制動停車起車辦法。起車時，首先將HXD1型機車牽引力加載置200kN，發現機車牽引力發揮正常后，將單獨制動手柄置運轉位（確認機車與第一位車輛車鉤伸張后），再將自動制動手柄置運轉位；自動制動手柄置運轉位后T秒，將牽引手柄平滑推至最大位確認牽引力發揮至最大（T=牽引輛數/8，小數舍掉）。

②緊急制動停車起車辦法。起車時，首先將HXD1型機車牽引力加載置200kN，發現機車牽引力發揮正常后，將單獨制動手柄置運轉位（確認機車與第一位車輛車鉤伸張后），再將自動制動手柄置運轉位；自動制動手柄置運轉位T秒后（T=牽引輛數-10），將機車牽引力增加至550kN（發現制動屏流量表開始下降時），將機車牽引力平滑推至最大位確認牽引力發揮至最大。

3.3.4 起車注意事項

①注意觀察網壓、牽引力發揮，起車時有可能發生輕微空轉、牽引力波動的情況，此時切忌隨意強退牽引手柄，觀察列車無溜逸，維持牽引手柄位置，確認牽引力正常，耐心等待列車起動；

②發現網壓異常、牽引力喪失等異常情況立即采取緊急制動措施，防止列車溜逸；

③在起車過程中LKJ起動管壓防溜報警時注意及時解鎖防止管壓防溜動作；

④盡量在LKJ時間的整秒數時緩解自動制動手柄，便于掌握加載時間；

⑤緊急制動起車，緩解自動制動手柄后，列車管壓力400kPa以下時須將單獨制動手柄置于側緩位，防止制動缸上閘導致牽引力喪失；列車起動后，應根據情況適當撒砂，改善輪軌間黏著力。

3.4 強化機車操縱要點培訓

3.4.1 加強HXD1型機車牽引特性學習及運用

按照《鐵路機車操作規則》（鐵運〔2012〕281號）第51條要求，在進入坡道前應提早增大機車牽引力，接近臨界速度運行，但不能超速運行。動能闖坡實際可以折減坡度，降低爬坡困難（即，動能折減坡度是指列車在上坡道降速運行時，每噸列車重量所釋放的動能可以克服的坡道附加阻力）。同時加強新職司機關于HXD1型機車牽引特性培訓，要求出勤時做好預想，嚴格落實HXD1型機車困難高坡區段操縱辦法，要求乘務員高坡困難區段運行時，做到動能闖坡，然后闖爬結合，并時刻注意牽引手柄位置，防止牽引手柄過高（或過低），造成HXD1型機車空轉（或牽引力不足）導致坡停。

3.4.2 加強HXD1型機車故障處置辦法學習

延安機務段對HXD1型機車使用以來發生的HXD1型機車故障、坡停事故案例整理成冊，制定了《HXD1型機車故障處置辦法》，明確了HXD1型機車各保護參數造成牽引封鎖的故障現象及處置方法，并將《HXD1型機車故障處置辦法》在機車司機室張貼，并將《HXD1型機車故障處置辦法》納入乘務員24項演練，并進行音視頻資料留檔，確保每名乘務員熟練掌握故障處置辦法。同時要求乘務員運行途中，時刻注意各儀表顯示及微機信息顯示，發現異及時按照故障處置辦法處置。

4 結語

綜上所述，通過對完善防坡停措施、確保砂質、砂量、細化坡道起車辦法及強化機車操縱要點培訓等措施運用，延安機務段使用HXD1型機車在包西線、紅檸專用線高坡困難區段坡停問題已基本解決。

【參考文獻】

【1】張曙光. HXD1型電力機車[M].北京.中國鐵道出版社，2009.

【2】張文德.NJ2型內燃機車牽引貨物列車坡停的分析與對策[J].鐵道技術監督，2011，296（06）：87-88.