基于三顯示重載鐵路長(zhǎng)大坡道技術(shù)研究

鄭亞平 王繼柱

摘 要：國(guó)能集團(tuán)為實(shí)現(xiàn)一體化鐵路運(yùn)輸，緩解朔黃線神池南站兩萬(wàn)噸列車編組能力，要求神朔鐵路必須開行“3+0”單元萬(wàn)噸重載列車，確保神華鐵路多拉快跑，由于神朔鐵路由于地處沿線山區(qū)，線路隨山勢(shì)蜿蜒起伏，沿途多長(zhǎng)大坡道，開行單元萬(wàn)噸列車存在司機(jī)不易操縱列車、列車縱向沖動(dòng)、充風(fēng)不足、溜逸、放飏的重大行車安全隱患，因此在信號(hào)三顯示進(jìn)行單元重載列車的控車試驗(yàn)，提出解決山區(qū)重載鐵路開行單元重載列車控車方法，確保神朔線重載運(yùn)輸通道安全暢通。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧剌d列車;長(zhǎng)大下坡道;操縱;安全隱患

中圖分類號(hào)：U284.92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）21-0088-03

神朔鐵路屬國(guó)家Ⅰ級(jí)電氣化重載鐵路，區(qū)間采用信號(hào)三顯示，最小曲線半徑為400米，最大限制坡度12‰。其中大柳塔至神木北區(qū)段坡度9‰;神木北至神池南區(qū)段線路坡度12‰;神池南-朔州西區(qū)段線路坡度12‰;坡道隨山勢(shì)起伏，又長(zhǎng)又大，嚴(yán)重制約鐵路運(yùn)輸?shù)亩嗬炫堋?/p>

國(guó)能集團(tuán)為了確保朔黃鐵路神池南站順利開行2萬(wàn)噸重載列車，進(jìn)一步提高線路通過(guò)能力，保證機(jī)車使用效率及滿足朔黃編組兩萬(wàn)噸列車需求，集團(tuán)要求神朔鐵路開行“3+0”單元萬(wàn)噸重載列車勢(shì)在必行，神朔鐵路單元萬(wàn)噸重載列車必須保證25列，以減少神池南站萬(wàn)噸列車分解組織作業(yè)，提高到發(fā)線利用率，進(jìn)一步提升神池南站接發(fā)能力，神朔鐵路由此引發(fā)的行車安全問(wèn)題無(wú)法預(yù)估。

1 神朔鐵路概況

1.1 神朔鐵路運(yùn)輸現(xiàn)狀

按照國(guó)能集團(tuán)一體化運(yùn)輸要求，神朔鐵路以壓縮列車追蹤間隔、增開萬(wàn)噸列車對(duì)數(shù)為手段，努力提升運(yùn)能、增加運(yùn)量。每晝夜線路鋪畫112對(duì)貨物列車，其中萬(wàn)噸列車84對(duì)，普通貨物列車28對(duì)，朔西口鋪畫12對(duì)貨物列車。萬(wàn)噸列車追蹤間隔壓縮至12分鐘，普列壓縮至9分鐘。全年圖定能力2.86億噸。

1.2 線路主要技術(shù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

神朔鐵路屬國(guó)家I級(jí)電氣化重載鐵路;其中大柳塔至神池南段雙線，神池南至朔州段單線，南坡底至莊兒上段單線;受地形條件限制，線路最小曲線半徑400m;大柳塔至神木北區(qū)段坡度9‰;神木北至神池南區(qū)段坡度12‰;神池南-朔州西區(qū)段坡度12‰;特別是新城川至府谷重車線為超過(guò)12‰的連續(xù)長(zhǎng)大下坡道，坡長(zhǎng)12km。機(jī)車牽引以電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車為主，有神8、SS4B、HXD1、HXD2、等十種類型;普通車站到發(fā)線有效長(zhǎng)1050m;萬(wàn)噸站側(cè)線有效長(zhǎng)1700m;大柳塔至神池南為雙線自動(dòng)閉塞，神池南至朔西為單線半自動(dòng)閉塞，南坡底至莊兒上為單線半自動(dòng)閉塞，神木北至店塔為單線半自動(dòng)閉塞;普通貨物列車C70型編組58輛，C80型54輛，C64型66輛;萬(wàn)噸貨物列車C70型編組116輛，C80型108輛，C64型132輛;大新國(guó)鐵小列C80型51/54輛，其他車型60輛，萬(wàn)噸列車105輛;普通列車牽引重量6000噸;萬(wàn)噸列車牽引重量11600噸;莊兒上口牽引重量5400噸。

1.3 萬(wàn)噸貨物列車編組牽引方式

（1）C80型車輛編組108輛，牽引總重為10800噸，載重8640噸，換長(zhǎng)1.1。（2）C80B型車輛編組108輛，牽引總重為10800噸，載重8640噸，換長(zhǎng)1.1。（3）C70型車輛編組116輛，列車牽引總重為10765噸，載重8120噸，換長(zhǎng)1.3。（4）C64型車輛編組132輛（66+66），牽引總重為11299噸，載重為8316噸，換長(zhǎng)1.2。

1.4 神朔鐵路區(qū)間信號(hào)自動(dòng)閉塞制式

神朔鐵路區(qū)間自動(dòng)閉塞采用信號(hào)三顯示，監(jiān)督列車占用出清區(qū)間的電務(wù)信號(hào)設(shè)備采用ZPW-2000A型軌道電路，軌道電路的低頻信息特征見表1。

2 基于信號(hào)三顯示研判開行重載列車在長(zhǎng)大坡道存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

（1）研判機(jī)車乘務(wù)員在各種情況下操縱重載列車存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。（2）研判重載列車運(yùn)行在長(zhǎng)大坡道存在的列車縱向沖動(dòng)、列車斷鉤、列車溜逸、列車放飏等重大行車重大安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 基于信號(hào)三顯示進(jìn)行“3+0”單元萬(wàn)噸重載列車牽引試驗(yàn)

為掌握單元萬(wàn)噸重載列車牽引制動(dòng)數(shù)據(jù)，分別于2016年4月20日和4月21日在朱蓋塔—神池南間開行神華號(hào)交流機(jī)車集中牽引108輛單元萬(wàn)噸列車試驗(yàn)，因此基于信號(hào)三顯示對(duì)集中牽引重載列車的牽引制動(dòng)性能等方面進(jìn)行研究試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)要求

為了減少站場(chǎng)作業(yè)時(shí)間、提高運(yùn)輸效率、增加運(yùn)輸總量，研究在現(xiàn)有區(qū)間信號(hào)顯示方式下由組合式分散牽引調(diào)整為集中牽引帶來(lái)的對(duì)列車運(yùn)行品質(zhì)和安全風(fēng)險(xiǎn)等影響，重點(diǎn)評(píng)估進(jìn)行集中牽引模式的可行性，并對(duì)存在的重大安全風(fēng)險(xiǎn)提出技術(shù)解決方案。

測(cè)試集中牽引萬(wàn)噸列車在長(zhǎng)大下坡道、長(zhǎng)大上坡道及區(qū)間信號(hào)機(jī)顯示黃燈時(shí)的控速、紅燈前停車、啟動(dòng)、后溜試驗(yàn)等，測(cè)試不同減壓量下的制動(dòng)排氣時(shí)間及列車再充氣時(shí)間等，為列車操縱提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 試驗(yàn)內(nèi)容包括

測(cè)試集中牽引萬(wàn)噸列車的制動(dòng)性能，測(cè)試不同減壓量下的制動(dòng)排氣時(shí)間及列車再充氣時(shí)間等，為列車操縱提供數(shù)據(jù)支持。運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)全程記錄運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)分、走行距離、機(jī)車的牽引能力、電機(jī)參數(shù)、網(wǎng)壓、網(wǎng)流等參數(shù)。運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)全程記錄列車在運(yùn)行過(guò)程中的縱向動(dòng)力學(xué)性能，包括縱向車鉤力，縱向加速度和緩沖器位移。

3.3 牽引試驗(yàn)方法

試驗(yàn)編組：神華號(hào)7035#（主控）+神華號(hào)7034#（從一）+神華號(hào)7033#（從二）+108輛C80，總重10827噸。

試驗(yàn)項(xiàng)目：11‰下坡道65km/h速度模擬接黃燈控速試驗(yàn)。

試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)在11‰下坡道65km/h速度減壓70kpa，能否滿足黃燈前控速和紅燈前停車。

試驗(yàn)方法：過(guò)神朔鐵路上行線0620信號(hào)機(jī)列車速度65km/h減壓70kpa，再生制動(dòng)力500KN控速。

試驗(yàn)小結(jié)：2016年4月20日列車運(yùn)行至K62+963m處，65km/h速度常用制動(dòng)減壓70kPa，再生力300-500KN控速，最高速度69km/h，速度降至60km/h時(shí)，走行距離為1288m，停車制動(dòng)距離為2148m。

以神朔線最短閉塞分區(qū)1400m計(jì)算，該次試驗(yàn)速度降至60km/h以下，走行距離1288m。根據(jù)監(jiān)控控制模式，黃燈前600m限速開始追速，黃燈前200m限速降至60km/h，此過(guò)程可能造成監(jiān)控動(dòng)作，該項(xiàng)試驗(yàn)不能滿足黃燈前控速。

試驗(yàn)項(xiàng)目：11.5‰下坡道75km/h速度，黃燈控速和停車試驗(yàn)。

試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)75km/h速度接黃燈時(shí)，在原初制動(dòng)的基礎(chǔ)上追加減壓30kpa，能否滿足黃燈前控速和紅燈前停車。

試驗(yàn)方法：過(guò)神朔鐵路上行線0692#信號(hào)機(jī)后速度65km/h，減壓50kpa，710#信號(hào)機(jī)處掌握75km/h速度，模擬730#信號(hào)黃燈，追加減壓30kpa，再生制動(dòng)500KN控速。

試驗(yàn)小結(jié)：2016年4月20日，列車運(yùn)行在k69+596m處，66km/h速度減壓50kpa，漲速8km/h，排風(fēng)完畢后74km/h速度追加減壓30kpa，再生力550KN同步控速，速度降至60km/h時(shí)，走行距離為863m，停車制動(dòng)距離為2929m。

在初制動(dòng)的基礎(chǔ)上75km/h速度接黃燈，追加減壓30kpa，基本能滿足黃燈前控速和紅燈前停車。

試驗(yàn)項(xiàng)目：長(zhǎng)大上坡道15km/h速度，常用減壓停車后溜試驗(yàn)。

試驗(yàn)?zāi)康模洪L(zhǎng)大上坡道列車惰力運(yùn)行，15km/h速度減壓70Kpa，停車后測(cè)試列車是否后溜。

試驗(yàn)方法：長(zhǎng)大上坡道區(qū)段，第一次在k135處墮力運(yùn)行，速度降至16km/h時(shí)，常用制動(dòng)減壓70kpa，第二次在k216處墮力運(yùn)行，速度降至21km/h時(shí)，常用制動(dòng)減壓70kpa。

試驗(yàn)小結(jié)：運(yùn)行至k135+552m處16km/h速度，常用制動(dòng)減壓70kpa，速度變0km/h后開始后溜，司機(jī)追加減壓至100kpa，以2km/h速度后溜5m。運(yùn)行至k215+894m處21km/h速度，常用制動(dòng)減壓80kpa，停車后未發(fā)生后溜。

牽引3+0單元萬(wàn)噸重車，在長(zhǎng)大上坡道需停車時(shí)，撂閘速度不得低于20km/h，減壓量不得低于70kpa。

3.4 試驗(yàn)結(jié)論

（1）11‰下坡道65km/h速度運(yùn)行接黃燈，空電配合調(diào)速，減壓70kpa不能滿足黃燈前控速。

（2）11.5‰下坡道75km/h速度接黃燈時(shí)，在原初制動(dòng)的基礎(chǔ)上追加減壓30kpa，基本能滿足黃燈前控速和紅燈前停車，但機(jī)車乘務(wù)員必須具備平穩(wěn)操縱單元重載列車的控制能力。

（3）11.5‰下坡道過(guò)45km/h慢行地段，追加減壓至80kpa停車，開車后再次撂閘滿足充風(fēng)要求，撂閘后可以控制不超45km/h。

（4）牽引“3+0”單元萬(wàn)噸重車，在長(zhǎng)大上坡道需停車時(shí)，撂閘速度不得低于20km/h，減壓量不得低于70kpa，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 基于信號(hào)三顯示存在問(wèn)題分析及解決方案

區(qū)間自動(dòng)閉塞采用信號(hào)三顯示，信號(hào)機(jī)有黃、綠、紅三種顯示，從信號(hào)顯示含義上看，信號(hào)機(jī)顯示黃燈指示列車注意運(yùn)行，一個(gè)閉塞分區(qū)長(zhǎng)度能滿足普通編組列車從規(guī)定速度到零的制動(dòng)距離，列車可以按規(guī)定速度通過(guò)黃色燈光后再開始進(jìn)行減速。但神朔鐵路自開行萬(wàn)噸列車以來(lái)，當(dāng)萬(wàn)噸列車運(yùn)行在長(zhǎng)大下坡道區(qū)間，遇到區(qū)間通過(guò)信號(hào)機(jī)顯示黃色燈光時(shí)，需要停車緩解確認(rèn)信號(hào)，需要圖停7分鐘，因萬(wàn)噸列車編組長(zhǎng)、重量大，機(jī)車制動(dòng)一把閘停不住，列車帶閘走行距離基本在2500米左右，三顯示區(qū)間對(duì)800米緊急制動(dòng)距離已不能滿足重載鐵路長(zhǎng)大下坡道對(duì)運(yùn)輸?shù)陌踩?。機(jī)車緩解重新起動(dòng)需要一定的充風(fēng)時(shí)間，如果減壓放風(fēng)后，充風(fēng)時(shí)間不足，列車運(yùn)行中各種因素的巧合，導(dǎo)致列車牽引力不足造成列車長(zhǎng)大上坡道起車?yán)щy，長(zhǎng)大下坡道遇黃燈不能控速，不能保證紅色信號(hào)燈光前安全停車，存在極其嚴(yán)重的安全隱患。

經(jīng)過(guò)多次添乘，掌握了線路情況、列車長(zhǎng)大坡道制動(dòng)充風(fēng)情況、機(jī)車乘務(wù)員操縱列車情況等關(guān)鍵要素。提出在新城川至孤山川長(zhǎng)大下坡道重車線，依據(jù)《鐵路自動(dòng)閉塞技術(shù)條件》、《機(jī)車信號(hào)信息定義及分配》鐵路行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，針對(duì)神朔線自動(dòng)閉塞分區(qū)特殊困難區(qū)段線路情況，維持既有信號(hào)三顯示自動(dòng)閉塞制式不變，為“新-孤”閉塞分區(qū)地面、車載系統(tǒng)增加L2、L3信息碼。保證機(jī)車乘務(wù)員提前預(yù)知列車運(yùn)行前方空閑閉塞分區(qū)的空閑情況，從而平穩(wěn)操縱列車運(yùn)行。

此時(shí)三顯示自動(dòng)閉塞分區(qū)各個(gè)信息碼的表示及含義如下，見表2。

L碼：準(zhǔn)許列車按規(guī)定速度運(yùn)行，機(jī)車信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)綠色燈光，表示列車運(yùn)行前方至少有二個(gè)閉塞分區(qū)空閑;

U碼：要求列車減速到規(guī)定的速度越過(guò)接近的信號(hào)機(jī)，機(jī)車信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)黃色燈光，表示列車運(yùn)行前方有一個(gè)閉塞分區(qū)空閑;

L2碼：準(zhǔn)許列車按規(guī)定速度運(yùn)行，機(jī)車信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)綠2燈光，表示列車運(yùn)行前方至少有三個(gè)閉塞分區(qū)空閑;

L3碼：準(zhǔn)許列車按規(guī)定速度運(yùn)行，機(jī)車信號(hào)機(jī)顯示一個(gè)綠3燈光，表示列車運(yùn)行前方至少有四個(gè)閉塞分區(qū)空閑。

新增加的L2、L3信息碼僅維持L碼規(guī)定的走行速度，只提示司機(jī)精準(zhǔn)掌握列車運(yùn)行前方空閑閉塞分區(qū)的確切個(gè)數(shù)。司機(jī)通過(guò)列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（LKJ）收到的L2或L3信息碼，可預(yù)先知道運(yùn)行前方空閑閉塞分區(qū)的確切個(gè)數(shù)。

5 效果及展望

（1）徹底解決了神朔鐵路重車線特殊困難區(qū)段長(zhǎng)大下坡道對(duì)單元萬(wàn)噸重載列車運(yùn)輸瓶頸的制約，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)重載鐵路解決列車長(zhǎng)大下坡道運(yùn)行的技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)了單元萬(wàn)噸重載列車在長(zhǎng)大下坡道運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。

（2）運(yùn)能提高，運(yùn)量屢創(chuàng)歷史新高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。信息碼擴(kuò)容改造后，神朔線從最初的7列單元萬(wàn)噸重載列車增至現(xiàn)在的38列。未進(jìn)行信息碼擴(kuò)容改造前，單元重載列車必須越過(guò)地面0730信號(hào)機(jī)緩解，一般圖停7分鐘，如果按運(yùn)行最初的25列“3+0”單元萬(wàn)噸列車計(jì)算，則圖停175分鐘;對(duì)照神朔線萬(wàn)噸列車13分鐘追蹤間隔，至少每天多運(yùn)行13列“3+0”單元萬(wàn)噸重載列車。按一年365天計(jì)算，則神朔線年運(yùn)量最少提高365×13=4745萬(wàn)噸。2019年運(yùn)行圖單元萬(wàn)噸重載列車已開行至38列。

（3）提高車站、區(qū)間通過(guò)能力。信息碼擴(kuò)容改造后，單元重載列車運(yùn)行到該區(qū)段，遇施工慢行時(shí)，減少區(qū)間圖停，大大提高車站、區(qū)間通過(guò)能力。

（4）緩解了機(jī)車乘務(wù)員操縱“3+0”單元萬(wàn)噸重載列車的緊張度，達(dá)到了指路行車目的。信息碼擴(kuò)容改造后，機(jī)車乘務(wù)員減少了對(duì)列車制動(dòng)的頻繁操作，能夠提前預(yù)想操作流程，緩解操縱重載列車的緊張度，避免了操作失誤而引發(fā)的其他后果。

參考文獻(xiàn)

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