淺析朔黃鐵路兩萬噸重載列車平穩操縱指導系統的作用

王偉

摘要：朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，與神朔鐵路相聯，東至河北省黃驊市黃驊港口貨場，是我國西煤東運的第二大運輸通道及重要經濟動脈。近年來隨著朔黃線運量的不斷攀升，萬噸、兩萬噸重載列車陸續開行，兩萬噸列車日均開行對數由最初的2對增加到目前36對，年運量由最初5000萬噸突破為目前3.05億噸，為確保年運輸任務順利完成，那么對列車安全正點到達，尤其乘務員平穩操縱提出了更高的要求。在此背景下，為更加優化乘務員操縱，提高司乘人員操縱水平，保障列車運行安全，朔黃鐵路公司特研發了一套列車平穩操縱指導系統，實現科技助安。

關鍵詞：朔黃鐵路;兩萬噸;平穩操縱;科技助安;平穩操縱指導系統;運行安全

簡介：

朔黃鐵路公司隸屬國家能源集團二級子公司，朔黃鐵路正線總長近600公里，設計為國家I級干線、雙線電氣化鐵路重載路基，年運輸能力為近期3.5億噸（2013），遠期4.5億噸。1997年11月25日正式開工，2002年11月1日全線建成，總投資150億元，是我國目前投資與建設規模最大的一條合資鐵路，也是我國西煤東運第二大通道和神華集團礦、路、港、電、航、油一體化工程的重要組成部分，在全國路網中占有重要地位。特別是對加快沿線地方經濟發展、保證華東、東南沿海地區能源供應、擴大我國煤炭出口能力具有極其重要的戰略意義。

1.引言

隨著朔黃鐵路運量的快速增長，列車運行密度趨于飽和，開行兩萬噸重載列車是大幅提高朔黃鐵路運能的有效途徑。由于兩萬噸列車總重和輛數的增加，列車縱向力成倍增大，易造成列車斷鉤分離、鉤緩裝置失效等問題的發生，也給司機操縱帶來了更為嚴峻的考驗。實踐證明，兩萬噸列車在相同的線路條件下，因緩解和制動地點的變化，會導致完全不同的結果，所以提高兩萬噸重載列車操縱技術是保障列車運行安全的有效手段，也是一項十分重要的研究課題。因此，研究出一套安全、平穩、可靠的模式化平穩操縱指導評價系統就顯得尤為重要，值得廣大機務工作者不斷的探索和完善。

列車平穩操縱指導評價系統旨在優化重載列車平穩操縱辦法，為提高兩萬噸乘務員操縱水平提供有利的技術平臺。機車操縱指導評價系統采用開放式結構和模塊化管理的設計理念，根據各線路運行條件及運輸組織模式，以及有關列車操縱規章及實驗數據、結合現場總結的實際操縱經驗，進行歸納、整理、總結，經過檢驗優化、量化，為計算機可識別的平穩操縱提供評價標準。

2.列車平穩操縱指導評價系統

列車平穩操縱指導評價系統主要包括：車載指導系統、地面評價分析系統。這兩部分內容實現了對列車平穩操縱的指導、評價、考核及標準檢驗，框圖如圖 1.1.1。

2.1系統總體結構

（1）車載指導系統由車載主機和顯示終端（模式化平板）兩部分組成，通過車載主機實時采集、存儲、無線轉發機車司機操縱數據，采用顯示終端或 U 盤進行數據下載。顯示終端通過無線技術實時顯示實際操縱和建議操縱對比曲線;并對安全關鍵操縱點進行語音提示;對違規操縱進行報警;回放、檢索歷史數據的違規情況;增加了區間運行時分、關鍵地段注意運行語音提示以及充、排風的計時語音提示等功能，結構框圖如圖 2.1.1。

（2）地面分析系統：首先把LKJ文件進行解析，然后根據列車速度、制動管壓力、機車牽引力、再生力、線路公里標等信號，與兩萬噸、萬噸平穩操縱規則項點，進行對比和分析，檢索出操縱違規項，實現了自動分析和評價，消除了人為分析的不確定性，提高了機務指導司機工作效率。

2.2系統總體功能

數據采集：實時采集機車運行時間、車次、機車號、司機號、計長、輛數、機車運行公里標、機車工況、速度、限速值、信號機狀態等列車編組數據及牽引/再生制動力、列車管壓力、總風壓力、制動缸壓力、主斷狀態等列車運行數據的功能。

曲線顯示：通過無線網絡連接，實現移動顯示終端實時顯示線路縱斷面，速 度、牽引/制動力和列車管壓力的建議操縱曲線和實際操縱運行曲線。

操縱提示：將根據不同編組及線路條件、操縱試驗整理的操縱提示卡內容，根據操縱地點，預存于車載主機中，當列車運行到提示點前方，移動顯示終端將提前彈出文字提示對話框，給乘務員操縱提供參考。

語音提示：包括關鍵點的語音提示（減壓、緩解地點提示等內容）、充排風計時提示、車機聯控地點提示、區間運行時分提示。

數據更新及存儲：主機自動記錄全程運行數據，通過轉存設備，下載到地面分析系統中;通過地面分析軟件更新主機的標準及線路數據信息。

評價打分：地面分析系統通過對乘務員每趟列車操縱情況，與監控LKJ分析軟件進行對比和分析，檢索出操縱違規項，并對應進行操縱打分，實現了自動分析和評價功能，消除了人為分析的不確定性，為指導司機更好對乘務員操縱指導、幫教、考核提供依據。

3.目前朔黃鐵路開行兩萬噸列車現狀

3.1朔黃鐵路公司機務專業組織構架

朔黃鐵路公司機輛分公司按照“源于國鐵，優于國鐵”的發展思路，推行“聯合運輸”管理模式，與中鐵一局集團新運工程有限公司朔黃鐵路肅寧分公司、中鐵三局運輸工程分公司第二運輸段、中鐵四局八分公司朔黃運輸分處、中鐵十五局集團第六工程有限公司朔黃鐵路運輸處、中鐵十六局集團鐵運工程有限公司、北京京鐵運輸有限公司、天津南環鐵路有限公司機務分公司、天津津鐵路華運輸服務有限責任公司等八家單位聯合擔當朔黃鐵路營業線牽引任務。

3.2朔黃鐵路兩萬噸開行時間及編組模式

朔黃鐵路公司于2016年3月9日正式開行兩萬噸重載列車，兩萬噸重載列車編組模式采用神華號交流機車+108輛C80型車輛+神華號交流機車+108輛C80型車輛+可控列尾，牽引動力為兩臺神華號大功率交流機車牽引216輛C80列車，牽引總重21600噸，載重17280噸，總長2662米。

3.3朔黃鐵路兩萬噸機車情況

目前共計配屬116臺交流機車，其中神華號（HXD1-8）配屬76臺、神華號（HXD1-12）9臺，和諧（HXD1-8）31臺，日均開行32對兩萬噸列車。

3.4朔黃鐵路兩萬噸列車人員情況

目前共計培養兩萬噸主控司機334名，其中朔黃自管150名，聯合運輸單位184名;從控司機318名，其中朔黃自管254名，聯合運輸單位64名。

4.兩萬噸列車平穩操縱指導評價系統使用的必要性

4.1兩萬噸操縱要求及平穩操縱重要性

由于朔黃鐵路線路條件極為復雜，線路坡度最大12‰、連續長大下坡道120km，彎道、曲線較多，最小曲線半徑為450m，且兩萬噸列車制動調速緩解后，從控機車車鉤所承受的拉鉤力、壓鉤力以及重向力、橫向力、垂向力都較大，因此為防止列車沖動帶來的行車安全隱患，朔黃鐵路公司對兩萬噸乘務員平穩操縱具有非常嚴謹的要求，對列車緩解的地點、充排風時間、再生力的投入大小等都有非常嚴格的把控。例如兩萬噸重載列車再生力的使用標準，要求擔當重車牽引任務時交流機車使用再生力最大不超過400KN、擔當空車牽引任務時再生力最大不超過200KN、長大下坡道區段緩解空氣制動時，緩解前10S和緩解后50S再生力不允許盲目改變，需保持350KN（帶閘過分相除外）、調速過程中再生力最小不低于100KN，通過岔區再生力不能超過300KN、平原區段緩解空氣制動時再生力最大不超過400KN。此外還有減壓量、累計減壓量、充、排風時間、周期制動、進站停車等操縱標準，均要求司乘人員操縱時嚴格執行，同時為確保兩萬噸列車運行安全，朔黃公司進一步對兩萬噸列車運行中存在的行車安全隱患進行了危險源辨識、風險評估，共計辨識30條，并制定了預控標準、預控措施，納入了《兩萬噸列車風險預控管理手冊》例如：兩萬噸列車長大下坡道運行中列車管充、排風不足、兩萬噸監控操縱不當列車起非常、低速緩解等均為高度危險源，對列車安全運行存在重大安全隱患，因此對司乘人員運行中的作業標準、平穩操縱水平有了更高的要求。

4.2兩萬噸列車存在的安全行車隱患

4.2.1目前因乘務員操縱水平存在差異，還存在部分兩萬噸乘務員對制動力判斷、再生力大小調整、列車充、排風時間、減壓量及追加減壓時機掌握不到位等各種原因頻繁造成列車停車緩風，尤其新職人員操縱時，嚴重影響了運輸效率，存在一定的運行安全隱患。

4.2.2兩萬噸列車開行過程中由于乘務員操縱不當，造成列車沖動較大，導致在過運行過程中出現機車鉤緩裝置漏泥失效、渡板變形、車體錯位等情況，存在極大的列車安全隱患，嚴重影響列車運行安全。

4.2.3采取措施：開行初期朔黃線運用管理人員及司乘人員上下一心，列列進行添乘、監控文件分析，通過上百趟實踐摸索總結、監控文件分析比對、選擇了最優化的操縱方案，形成了目前8.20版兩萬噸模式化操縱提示卡，要求乘務員嚴格執行8.20版模式化操縱提示卡操縱要求，嚴禁盲目進行緩解、制動。例如8.20版操縱提示卡中寧武西至龍宮區段操縱要求：?主車過分相需保持100kN再生力，過分相后逐漸增大再生力，最高不超過200kN，待從車過完分相后調節再生力至目標值控速;?減壓空氣制動前緩慢增大再生力至400kN，充分壓縮車鉤，運行至20-20.500km處，速度65km/h，減壓50kPa，緩解前30秒將再生力降至300kN，速度36-40km/h緩解;?運行至26km處，速度不超68km/h，減壓50kPa，31.500km處再生力300kN速度35km/h緩解，運行至34.500km處，速度64km/h減壓50kPa，排完風后速度有下降趨勢時，緩慢降低再生制動力，帶閘過分相。待從控機車過分相后正常投入，60km/h以下緩解，主控機車再生力300kN緩解列車，緩解列車再生力保持50秒不變。

4.3平穩操縱指導評價系統使用的必要性

4.3.1兩萬噸列車開行后，2016年8月朔黃公司結合優化后的8.20操縱提示卡，研制了兩萬噸平穩操縱指導評價系統及地面平穩操縱分析系統軟件，目前每臺機車上安裝2套平穩操縱模板，它是通過無線網絡連接，實現移動顯示終端實時顯示線路縱斷面，速度、牽引/制動力和列車管壓力的建議操縱曲線和實際操縱運行曲線，供乘務員運行中操縱參考以及指導司機分析監控文件參考，為提升乘務員操縱水平起到了很好的效果。

4.3.2平穩操縱系統使用后的效果

1. 為提升兩萬噸乘務員操縱水平提供了有利的技術支持，尤其新職人員初期擔當兩萬噸牽引任務對兩萬噸操縱提示卡不熟悉，通過平操模板監控曲線與實時操縱進行對比操縱，起到了很好的現場指導、評價作用，優化了乘務員平穩操縱，大大減少了因操縱原因造成的列車停車緩風件數，提高了列車運行效率。

通過2017年較2016年各區段停車緩風件數進行比較：寧武西-龍宮區間停緩件數減少33件、龍宮-北大牛區間減少59件、北大牛-原平南區間減少48件、南灣-滴流蹬區間減少26件、滴流蹬-猴刎區間減少16件。

1. 減輕了乘務員工作壓力。列車充、排風倒計時顯示、制動距離自動計算、臨時限速、過分相等關鍵地段語音提醒功能，消除了司機人為記錄充、排風時間、機班互控不到位現象。減少了乘務員因再生力調整不當、充、排風時間掌握不準、減壓量、追加減壓時機掌握不到位等原因造成的列車沖動，導致鉤緩失效、車鉤渡板變形、車體錯位等行車安全隱患。

通過2017年較2016年安全隱患數據對比，操縱原因造成的鉤緩失效件數由15件減少為9件，車鉤渡板變形件數由8件減少為3件，車體錯位件數由6件減少為4件，所以使用平穩操縱指導系統后大大提高了兩萬噸列車操縱水平，暢通了區間，減少了行車安全隱患，保障了運輸安全。

1. 進一步提升了乘務員操縱水平、增強了乘務員駕駛兩萬噸列車信心，縮短了乘務員學習兩萬噸操縱周期，加快了新人培養進度，實現了員工自我發現、自我改進和自我提升。
2. 地面平穩操縱分析軟件是對乘務員每趟操縱進行實時評價打分。通過篩選乘務員操縱中各項違章違紀，不僅提升了指導司機工作效率，而且監控文件分析更加及時、準確。指導司機通過地面平穩操縱分析軟件篩選出的各項違章操縱結合監控文件進行分析比對，能準確掌握組內每一位乘務員操縱情況，便于對乘務員進行操縱指導、幫教，同時提升了乘務員操縱水平。

5.平穩操縱指導評價系統使用后存在的問題

（1）平穩操縱指導評價系統移動終端顯示界面不夠完美，0km/h速度線在列車上部。

（2）地面分析評價系統兩萬噸列車非緩解區段緩解列車，停車緩風時，顯示緩解公里數不在規定的范圍內，需增加速度大于0km/h條件。

（3）兩萬噸列車緩解后再生力保持不足50秒。停車緩風以后，在速度較低的情況下，由于機車再生力特性限制，無法實現50秒之內再生保持不變，需增加速度大于0km/h條件。

（4）兩萬噸列車緩解時再生力偏低。停車緩風后，由于機車再生力特性限制，無法達到300kN以上。需增加速度大于0km/h條件。

（5）地面分析評價系統中，兩萬噸、單牽萬噸列車機車號檢索功能混合在一起，沒有區分開。

（6）平穩操縱指導評價系統平板電腦語音提示聲音較小。

6.平穩操縱指導評價系統今后改進方向

1.針對平穩操縱指導評價系統平板電腦語音提示聲音較小，計劃對車載主機程序進行全面升級，升級后車載主機內加裝小喇叭，解決平板語音提示電腦聲音較小問題。

2.完善地面分析評價系統解鎖、評價等功能，解決以上第二到第五條存在的問題。

3.增加地面分析評價系統朔黃線下行空車、上行組合萬噸、上行普列平穩操縱檢索標準，實現對朔黃線管內各種編組列車平穩操縱項點檢索全覆蓋。

4.進一步開發平穩操縱指導評價系統移動終端功能，使其具備乘務通所有功能，并在乘務通的基礎上增加管理工具，如指導司機添乘查詢、乘務員標準化驗收覆蓋情況，以及乘務員所在位置的實時查詢等。

5.機務運用部門加強乘務員平穩操縱系統的使用，管理人員集思廣益完善平操系統的各項使用功能，增加平穩操縱分析系統分析評價功能項點，確保能更好的利用科技保安設備，保證列車運行安全。

7.結束語

朔黃線2019年計劃完成3.15億噸運量，是一個非常艱巨的任務。這就要求全體乘務員不斷提升自身操縱水平，運行中精心操縱，減少操縱不當等原因造成的停車，保證列車按圖定時分運行，確保全年運輸任務順利完成，而平穩操縱指導系統，在兩萬噸運行中扮演著重要的角色，今后朔黃公司從管理、人員、設備等方面采取多種措施著力加快提升兩萬噸乘務員操縱水平，繼續完善、挖掘平穩操縱指導系統各項功能，為保障安全生產、適應運輸發展變化打下堅實基礎。

參考文獻

[1]朔黃鐵路列車平穩操縱指導評價系統車載系統指導書

[2]朔黃鐵路公司兩萬噸神八1+1編組216輛列車操縱辦法（8.20版）

（作者單位：朔黃鐵路機輛分公司運輸生產部）