重載列車平穩操縱的指導裝置研究

郝有清、曹記勝、谷旭東、李國梁、唐定興

（1.大秦鐵路股份有限公司湖東電力機務段，山西 大同 037301；2.北京博飛電子技術有限責任公司，北京 100097）

0 引言

重載列車平穩操縱可以完成鐵路運輸任務，解決運輸承載之間的矛盾。重載列車的出現，縮短了機車車輛的周轉時間。重載列車質量加大，列車長度增加，給機車乘務員平穩操縱、減少運緩等提出更高的要求。機車與車列連接，構成一個復雜的體系，牽引力、制動力的變化都會導致列車在運行中出現縱向沖動。在列車操縱時，必須結合經驗，以列車操縱規程的要求，改進列車操縱技術，減少列車分離，盡量避免安全隱患，將其消滅在萌芽狀態。

1 列車平穩操縱系統

機車的順利運行，不僅需要保證安全，更是優異服務的窗口，體現機務部優質服務和文明待客。使每一位旅客有賓至如歸的感覺，安全、準時、穩定、舒適地到達，是機車乘務員專業素質和專業技能水平的綜合寫照。

在列車起動、運行、調速和停車過程中，列車的不當沖量往往是由多種主客觀因素造成的，影響列車的平穩運行。長期以來，機車乘務員的列車操縱技能大多來源于上級的帶領，雖然也進行了一些學習，但對機車車輛的結構性能和牽引理論缺乏了解，在很大程度上限制了機車乘務員操縱水平的提高。對電力機車采用正確的載客控制方法，將在實際工作中發揮重要作用。做好電力機車和旅客列車的平穩運行工作，具有重要的歷史意義。列車在各種工況下，主要受作用于列車上與列車運行方向水平的三種力的作用，即牽引力、運行阻力、制動力。從車輛動力學上講，只要車輛與車輛間隙不發生變化，就不會造成車輛的沖動。

1.1 系統構成

列車平穩操縱系統構成包含車載主機以及顯示終端兩部分。車載主機可以完成數據儲存、無線轉發以及數據整合。而顯示終端以模式化平板為標準，通過終端或U 盤完成數據的下載、傳輸。在地面分析系統中，將文件如LKJ 文件進行解析。隨后，了解列車的整體運行速度、牽制力等。結合不同的操縱特點比對分析，消除人為分析的不確定因素，提高機車乘務員的工作效率，發揮獨特優勢（見圖1）[1]。

1.2 系統功能

列車系統的整體功能，如數據采集功能，可以對列車運行的時間、車次、運行公里數、限速值、信號狀態等進行評定。此外，也包含列車管壓力、總風壓力、制動缸壓力等列車運行數據。

在曲線顯示中，以無線網絡連接為標準完成顯示。移動終端的更新包含速度牽引等，以操縱曲線和實際操縱運行曲線為標準。

在操縱體系中，對于不同的編組以及線路條件，設置提示內容，以便根據操縱地點預存于車載主機中。在起始點前方彈出文字對話提示框，給乘務員操縱提供參考。

語音提示關鍵點包含沖排風及時提示等[2]。

在數據更新、儲存中，主機將會自動進入全過程運行數據監管。通過轉存設備下載至地面分析系統中，結合地面分析軟件，更新主機標準以及線路數據信息。

地面分析系統，可以對乘務員的列車操縱情況以及監控LKJ 分析軟件完成比對，分析檢測出的違規操縱事項，并進行打分。自動了解分析評價功能，消除分析的不確定性因素，對列車以及乘務員的工作提供更多參考數據[3]。

2 列車起動、調速、停車操縱標準

2.1 起動操縱

為了保障列車的安全起動，準備工作非常重要。例如，要檢測連掛狀態，對兩車鉤中心高度差設置固定點，勾鎖要落到準確位置。在列車充分起動后，適當地撤砂，防止空轉機車。在起動運行過程中，出現空轉的危害較大，很容易導致機車喪失牽引力，電機輪轉速溫度瞬間急劇升高。嚴重的情況下，甚至可能導致電機的損毀，損傷鐵軌。為了避免空轉現象發生，列車起動的速度必須逐步提高，加大牽引動力，觀測整個牽引機電流的變化，使車鉤依次伸張。全列起動后，加大牽引力，提高運行速度。根據列車長度以及各站的道岔限速，控制好最終速度，防止出現尾部超速的問題。因此，確認出站信號、車機聯控非常重要。起動列車平穩，隨后，完成加速。加速時為了防止空轉，必要時可以采取緊急制備措施[4]。

2.2 調速操縱

對于調速的操縱，要結合線路性質、施工限制等，調解列車速度規定的標準值。根據制動力學原理，列車編組量越多，在行駛過程中制動性有可能受到波速影響，列車的縱向沖動越大，沖動與空氣制動最初階段有關聯。在制動時，列車處于前置后緩的狀態。因此，在途中，出現不同程度的操縱不足問題。列車在調速過程中，要根據列車編組情況，掌握時機。例如，線路的線速地段、線路縱斷面、前后列車運行情況等，必須讓相關人員做到心中有數。根據列車的運行速度，適當減壓。根據列車速度的變化情況以及距離限速地點等，在速度降至高于目標速度3km/h 時，列車緩慢啟動，使列車平穩運行。在實踐過程中，總結出以下經驗：如調速空氣制動較好，電阻制動消耗較高。因此，要解決列車的沖動，就需要保障節能效益，通過多樣性的調速方法，使整體操縱性更可靠[5]。

2.3 停車操縱

站內的停車操縱要控制好進站的速度。在站外調速，要掌握進站信號外的速度標準，如進站信號機外35km/h，進站速度掌握在30km/h。列車在進入本線后，要根據列車編組的實際情況，適當使用電阻制動。保障電阻制動的電流更加精準、平穩，避免用力過猛導致列車形成較強后坐力，造成列車沖動。要考慮列車速度的下降標準，適當增減制動電流，達到有效的速度控制效果。結合列車給出的站臺信號距離，保障電阻制動電流退回置頂位，使列車平穩運行。在距離出站信號機90～100m 范圍內，根據列車計算長度，如加機車長度設定列車總長度標準值。做到全部撞線后不壓表，掌握進站停車關鍵技術。完成電質控速，制定有效的控制措施，提高行駛速度的安全性以及有效性[6]。

3 重載列車平穩操縱指導裝置使用的必要性

使用重載列車平穩操縱指導裝置可以考慮目前的線路復雜程度以及線路坡度，設置不同的運行方式。例如，某段路彎道曲線較多，通過測量得到最小曲線的直徑為450m。因此，當列車制動調速緩解后，考慮列車車鉤承受的拉鉤力以及縱向力、橫向力等均較大[7]。列車沖動所帶再生力最大不超過400kN，列車平穩操縱對于地點、再生力、投入大小等都有嚴格的數據要求。平穩操縱指導裝置的設計要擔當空車牽引任務，使再生力最大不超過200kN。在下坡道區段緩解空氣制動時，緩解前、緩解后不允許盲目改變，保持在350kN。通過差區再生力，不超過300kN，平原區段緩解空氣制動，再生力最大不超過400kN。考慮已有的減壓量以及排風時間、周期制動等各項措施，為列車運行安全提供辨識評估，并進一步設定各項控制措施，解決低速緩解等高度危險源。對機車乘務員的作業標準、平穩操縱水準也提出了更高的要求。因此，在使用平穩操縱指導裝置之后，將優化列車的運行速度。考慮操縱指標評價系統以及地面平穩操縱分析系統，設置操縱模板。通過無線網絡實現連接顯示移動終端以及線路終端面。為乘務員參考分析，提供速度、牽引制動力以及列車管壓力數據，為乘務員操縱水平的提高奠定基礎。

4 列車存在的安全行車隱患

考慮已知的列車安全行車隱患，目前部分乘務員的操縱水平存在差異性。對于制動力的判斷、再生力的大小調整以及列車的排風時間，這些因素需要乘務員掌握精準的數據值，但存在一系列的數據滯后現象，尤其是部分乘務員在操縱時低估運輸效率。此外，列車在開行過程中，乘務員操縱不當也會導致列車的沖擊力較大，列車的裝置出現變形或車體錯位的問題，影響列車運行安全。為了解決隱患，所有的運輸人員以及司乘人員可以加大監控措施，通過實踐、摸索、總結、分析，提供最優的操縱方案。要求執行操縱標準，嚴禁盲目進行制動。例如，主車過分相需保持100kN 再生力，過分相后，逐漸增加再生力，最高不得超過200kN。減壓空氣制動前，緩慢增加再生力，返至400kN，減壓50kPa 緩解前30s，將再生力降至300kN。減 壓50kPa 處理，在300kN 的速度運行34.500km 處排風完畢后，速度略有下降趨勢。因此，緩慢降低再生制動力，保障最終的控制標準[8]。

5 重載列車平穩操縱的指導裝置探討

5.1 設計目標

重載列車平穩操縱指導裝置在設計時，要包含信息基礎模塊、機車規范模塊、車載數據模塊等。例如，基礎信息管理模塊應包含所有人員的管理數據以及線路基礎信息、IC 卡基礎信息等。機車規范管理模塊包含基礎信息管理、規范管理、提示關鍵管理等。地面數據管理模塊包含車載信息、格式轉換、運行數據分析、觸發條件分析等。考慮多種操作模式的儲存管理要求，可以更加精準、全面地了解信息模式，從而實現集中管理以及優化配置。

5.2 設計方法

對于重載列車的平穩操縱記錄，分析系統包含基礎信息、管理模塊、機車規范管理模塊。所有信息要結合地面軟件評價系統所需要的標準，對各信息管理模塊進行規劃，了解相關指標以及運行方案，考慮各項子系統。對于已知的停車、牽引、再生等情況執行規范管理。對各項目指標，轉換成相應的管理數列，隨后通過識別格式，以U 盤導入車載系統中。在操作、查詢子模塊中，對于相關記錄導出報表，進行集中管理。考慮機車運行的各理想狀態，對數據指標實現轉換。機車運行規范查詢子模塊可以將列車運行時的各階段參數，通過Excel 表格直接打印。而觸發條件管理組模塊是機車在運行中，接收到的數據滿足觸發條件。對于地面軟件，形成的數據導入。管理軟件并轉換成可識別模式，通過U 盤導入車載系統。考慮評分細則，在車載軟件中轉換成識別格式。對列車操作規范信息讀取并實現更新，通過列車平穩操縱記錄方法，即可包含以下幾項步驟：

第一步：建立各項評價標準指標，并錄入地面管理系統中。

第二步：建立評價標準，更新車載系統，從地面管理中記錄U 盤。

第三步：插入U 盤后，將評價標準下載至車載系統中。

第四步：啟動車載系統。

第五步：收集機車運行的數據，并生成相關圖形。

第六步：數據可儲存至專用的車載儲存器中，其采集到的數據與儲存數據需要進行標準對比，并判斷是否需要改進。若需要改進，可通過語音或文字提示乘務員注意。若不需要，則進行下一步操作。

第七步：判斷該次記錄數據是否完整，若數據缺失，則重復5～6 的操作步驟。若所有數據已顯示收集完畢，則顯示操縱分數，給出指導建議。

第八步：將所有的觸發條件儲存于專門的U 盤中，并取出U 盤。

第九步，將U 盤中的該次列車觸發條件數據轉移至地面管理系統，清除U 盤中的數據。

第十步：對于該次列車出行記錄進行評估。

第十一步：了解其他數據，完成統計查詢。

第十二步：整個流程結束。

6 重載列車平穩操縱的指導裝置效果

使用重載列車平穩操縱指導裝置可以起到良好的現場指導評價作用，優化乘務員的平穩操縱能力，提高列車的整體運行效率。通過數據比對，列車充、排倒計時、顯示距離、自動計算、限時分析、消除人為記錄等，能夠充分地實現調節，減少列車沖動問題。此外，就車鉤、鍍板變形、車位錯開等行車安全隱患，也能夠起到一定的消除作用，保證運輸安全。進一步增強乘務員駕駛列車的信心，縮短學習周期，加快新人的晉升進度，完成乘務員自我成長、自我改進的要求。對所有的操縱進行實時評分，便于乘務員了解在操縱中的各項違章記錄。不僅提高指導乘務員最終的工作效率，且監督文件更加精準，可以掌握所有乘務員的操縱情況。便于對乘務員進行指導，指出其成長改進方向。

7 結語

綜上所述，重載列車平穩操縱是一個非常艱巨的任務。要求所有乘務員提高自身的操縱水平，精心完成操縱。解決各項危險因素，從人員、設備、管理等方面出發，改進措施，挖掘系統各項管理指標，力保安全生產、合理運輸，為鐵路運輸后續成長打下堅實基礎。