朔黃鐵路萬噸列車上坡道起車研究

王志毅　王靖華

摘 要：國家能源集團朔黃鐵路公司開行萬噸重載列車以來，上坡道起車失敗，被迫救援，時有發生，甚至因起車操縱不當，發生列車溜逸、打傷鋼軌的行車事故，給行車安全帶來隱患。通過分析線路條件、列車起動能力、實際案例等措施，深入的研究和探討合理有效的坡道起車辦法，同時給乘務員提供明確操縱依據，進而保證列車運行安全，提高運行能力顯得尤為重要。

關鍵詞：長大上坡道 列車起動能力 坡道起車 注意事項

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0066-03

朔黃鐵路西高東低，線路落差大，最大坡道12‰，橋隧相連，最小曲線半徑400m，同時線路運行密度大，最高日開行120多對列車，在此背景下，萬噸列車一旦因前方接車不暢等原因區間停車，就需要面臨上坡道起車的問題，如何科學、快速起動列車，杜絕列車溜逸、打傷鋼軌事件發生，減少區間救援，提高線路運行能力，是當前迫切需要解決的問題。

1 朔黃鐵路線路條件和坡道起車困難區段

1.1 朔黃鐵路線路條件

朔黃鐵路西起山西神池縣，東至河北黃驊港，運營里程近600km，其中神池南至肅寧北400km范圍內，線路落差達1500多m，肅寧北至黃驊港間最大為4‰的起伏坡道。

1.2 朔黃鐵路機車起動牽引力

朔黃鐵路使用的機車為SS4B電力機車（起動牽引力628kN），HXD1型神華八軸電力機車（起動牽引力760kN），HXD1型神華十二軸電力機車（起動牽引力1140kN，因牽引力足夠，本機車不存在起動困難的情況，文中不在贅述）。

1.3 朔黃鐵路起動困難列車類型及區段

朔黃鐵路列車在實際開行過程中，由于上坡道起車不成功，導致救援事件時有發生，具體起動編組困難情況如表1所示。

2 上坡道起車列車受力分析

列車阻力是與列車運行方向相反、阻礙列車運行的、司機不可控制的外力。長大上坡道起動列車受到的阻力包括基本阻力和附加阻力。

基本阻力是指列車運行中永遠存在的阻力。列車起動基本阻力產生的原因和影響因素主要有以下幾個方面。

（1）機車、車輛長時間停留后，滑動軸承與軸頸間的潤滑油被壓出，流入軸箱下部，在正常運轉情況下所形成的潤滑油膜被破壞。因此，機車、車輛在起動的瞬間，滑動軸承與軸頸間的滑動摩擦近乎于干摩擦，使摩擦系數急劇增大，導致摩擦阻力增大；

（2）列車長時間停留，輪軌接觸處在軸載荷重力的作用下，彈性變形增加，列車起動時滾動阻力較列車運行時更大；

（3）車輛長時間停留后，軸箱溫度降低，潤滑油黏度增大，摩擦阻力增加。這些因素均使機車、車輛起動時的基本阻力比正常運行時大得多。

附加阻力是指列車在特殊情況下所產生的阻力，分別為：坡道阻力、曲線阻力、隧道阻力等。

列車在長大上坡道運行時，不但存在基本阻力，而且存在附加阻力。在長大上坡道起動時，這些阻力成倍增加，這就造成了列車起動困難甚至無法啟動。

3 HXD1型神華八軸電力機車及SS4B型電力機車起動能力分析

3.1 起動重量計算

HXD1型神華八軸電力機車及SS4B型電力機車不同坡道起動重量計算結果如表2、表3所示。

3.2 上行起動能力計算

上行HXD1型神華八軸電力機車牽引108輛C70重車、108輛C80重車在4%的上坡道停車后，其起動阻力分別為811KN與813KN。

HXD1型神華八軸電力機車起動牽引力為760kN（機車牽引力使用系數按0.9計算，最大僅為684kN），小于116輛C70貨車重車的起動列車所需的起動牽引力811kN及108輛C80貨車重車的起動列車所需的起動牽引力813kN，因此起動困難。

通過表1可以得出，HXD1型神華八軸電力機車4‰上坡道僅能起動9300t的列車，小于116輛C70貨車重車總重10788t及108輛C80貨車重車總重10800t，因此起動困難。

3.3 下行起動能力計算

下行HXD1型神華八軸電力機車牽引132輛C64空車在12%的長大上坡道停車后，其起動阻力為495kN；下行SS4B型電力機車牽引132輛C64空車在12%的長大上坡道停車后，其起動阻力為492kN。

HXD1型神華八軸電力機車及SS4B型電力機車牽引132輛C64空車（116輛C70空車及108輛C80空車總重，小于132輛C64空車總重，此處不再贅述），所需起動阻力均為490kN左右，小于HXD1型神華八軸電力機車起動牽引力760kN（機車牽引力使用系數按0.9計算，最大為684kN），也小于SS4B型電力機車起動牽引力628kN（機車牽引力使用系數按0.9計算，最大為565kN），因此理論上滿足起動需求。

通過表1可以得出，HXD1型神華八軸電力機車在12‰上坡道能起動4266t的列車重量，通過表3可以得出，SS4B型電力機車在12‰上坡道能起動3513t的列車重量，均大于132輛C64空車的總重3036t，因此理論上也滿足起動需求。

通過理論計算，下行空車均滿足坡道起車需求，但在實際運行中，受到機車、天氣、線路曲線、隧道、橋梁、粉塵等因素的影響，導致附加阻力增大，致使部分列車未能正常起動，最終請求救援，嚴重干擾了運輸秩序，因此仍需對坡道起車的問題進行重點研究。

4 案例分析

案例一：2013年7月21日，7075號機車擔當肅寧北至神池南間16973次牽引任務，總重3036t，輛數132，計長158.4。

肅寧北站7時17分26秒發車，13時06分50秒運行至龍宮至寧武西間接收239#信號紅燈，列車速度42km/h，常用制動減壓50kPa，停于24km+131m處（整列10‰上坡道），停車后追加至490kPa，13時08分12秒機車信號接收綠燈，13時12分48秒緩解列車，準備開車，13時20分16秒起車失敗，大閘減壓110kPa，13時23分47秒再次緩解列車，二次起車失敗，于13時30分13秒請求救援。

案例二：2014年8月3日，7082號機車，擔神池南至肅寧北間17018次牽引任務，牽引116輛，總重10788t，換長139.2。

神池南站16時19分開車，20時38分27秒運行至三汲站過完分相后，“CCU通信中斷”，速度72km/h跳主斷，自動降弓并自動減壓70kPa，列車停于三汲至靈壽間259km+421m處（整列4‰上坡道），恢復正常后，20時59分25秒發車，區間停車19min19s。

分析：案例一中整列車停于長梁山隧道內24km+131m處，整列處于10‰長大上坡道，通過HXD1型神華八軸電力機車起動重量計算表中可以得出該機車在10‰長大上坡道能起動4928t的重量，該次列車牽引重量僅為3036t，卻未能正常起動列車，導致了一次被迫救援事件的發生。

案例二中整列車多數停于4‰上坡道，僅尾部少數車輛停于3.5‰上坡道，通過HXD1型神華八軸電力機車起動重量計算表可以得出該機車在4‰上坡道能起動重量為9300t的重量，而該次列車牽引重量為10788t，司機卻能正常起動列車。

案例一與案例二中兩位司機停車前采取的停車措施有很大區別車前，案列一中列車速度42km/h，司機直接減壓50kPa，未采取任何其它措施；案例二中CCU通信中斷，列車速度72km/h跳主斷，自動降弓并自動減壓70kPa，由于自動降弓，列車牽引力切除，司機在列車速度降至40km/h時將小閘至制動位，充分壓縮了車鉤，為起車做好準備，這是兩案列中最大的區別。

案例一中地面信號僅在停車后1分多鐘就開放好了，司機對列車在限制坡道上的操縱的預想不到位，停車前未能考慮列車所停線路條件。由于隧道內煤灰粉塵較多，機車輪周上的切線力大于輪軌間的粘著力，機車動輪與鋼軌間的粘著被破壞，牽引力使用系數遠遠小于理論計算值0.9，機車牽引力不能正常發揮；且停車前未能采取有效的壓縮車鉤措施，使整列車車鉤成伸展狀態，起動時無法達到逐輛啟動目的，造成起車失敗。

5 列車上坡道起車辦法

通過分析以上案例，同時結合朔黃鐵路具體情況，制定上坡道起車辦法。

5.1 停車

列車停車過程中速度30km/h以上，人為控制機車閘缸壓力不低于300kPa或再生力不低于400kN或制動電流600A，再大閘減壓，使車鉤處于壓縮狀態；如遇速度低于30km/h需要停車時，人為控制機車閘缸壓力不低于300kPa或再生不低于400kN或電制電流600A，一次減壓80kPa，車未停穩之前適當撒砂，為起車提供良好的粘著條件；接收黃燈，如大閘減壓后，及時利用再生制動或電制電流，使車鉤處于壓縮狀態。停車后追加減壓至100kPa，提高尾部開緩時間，便于列車起動。如減壓達到170kPa或非常停車，由于尾部開緩時間增長，應持續牽引保持9min以上，并隨時監聽走行部狀態。

5.2 起車

起車前將總風打滿，緩解機車制動，牽引力給至400kN或牽引電流給至600A，再緩解大閘，在保證不發生空轉的前提下逐步提牽引手柄。緩解大閘之后10s內逐步增加牽引力600kN～650kN或牽引電流750A，如果不發生空轉，可繼續增大牽引力，使車輛逐輛啟動，當機車向前移動時，適當進行點式撒砂，防止空轉。

起車前天氣良好時關閉撒砂閥，列車起動后及時打開砂閥。天氣不良時，人為清理軌面并進行人工鋪砂。緩解過程中壓縮機置強泵打風位置，并打開兩側窗戶，副司機監聽觀察有無空轉或其他異狀。

5.3 二次起車

當第一次起動失敗時，只要列車不向后溜，保持機車牽引力，列車充滿風，先大閘減壓50kPa保壓，然后牽引手柄退回零位，進行壓縮車鉤后立即追加減壓至100kPa，準備二次強迫起動。若列車向后溜，則直接減壓100kPa停車后再起。當二次起動不成功時，直接減壓100kPa后，手柄回零并立即請求救援。起車過程中嚴禁手柄先回零后減壓，造成列車溜逸；禁止直接大減壓，造成不能壓縮車鉤。

5.4 朔黃線關鍵地段操縱注意事項

（1）上行東冶站內靠標停車，盡量停于距出站信號機較遠的范圍內，列車尾部過標即可，為起車留有一定的加速距離。

（2）上行東冶站-南灣站134km～137km+800m為連續3～4‰上坡道，列車運行至該地段時，乘務員須提前預想、聯控，避免將列車停于坡道上。

（3）上行西柏坡～三汲～靈壽站252km+800m～256km+200m、258km～260km+400m為連續3～4‰上坡道，三汲站提前聯控控制好速度，在確知前方閉塞分區占用，可將列車停于252km處，避免三汲站內停車，防止將列車停于困難區段。西柏坡至三汲間，為避免將列車停于坡道上，應加強聯控，掌握前行閉塞分區占用情況，遇黃燈時，應立即降速，延長區段運行時分，避免將列車停于起動困難的坡道上。

（4）朔黃線管內下行線32km+500m、48km+500m、50km+200m、52km+500m、54km、59km、157km、159km、169km列車停車后起動較困難，停車時提前預想，盡量避開此地點。

5.5 坡道起車辦法使用效果

通過2017年、2018年數據分析，上坡道區段停車后，認真執行上述坡道起車辦法，均未發生救援、打傷鋼軌及列車溜逸事件的發生，取得了良好的效果，同時降低乘務員的操縱難度，受到了乘務員的普遍歡迎。

6 結語

上坡道起車要保證起車成功，需要關口前移，停車前做好預想，盡量避免停止停車后起動困難的區段，不得已停車時，也需要盡可能壓縮車鉤，起車時保持車輛逐輛啟動，提高起車成功率。上坡道起車時，尤其要注意，寧可起車不成功，造成救援，也要避免因安全措施不到位，盲目起車，造成打傷鋼軌或列車溜逸，造成事故擴大化。

參考文獻

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