淺談高坡區(qū)段旅客列車的平穩(wěn)操縱方法

張一任

(鄭州鐵路局新鄉(xiāng)機務段，河南 新鄉(xiāng) 453000)

0 引言

隨著鐵路總公司“服務旅客，創(chuàng)先爭優(yōu)”活動的深入開展，機車乘務員應意識到只有更好地實現(xiàn)“安全、正點、平穩(wěn)、舒適”，才能提高鐵路運輸?shù)恼w水平和服務形象。因此，切實提高機車乘務員的操縱質量勢在必行。

我段擔當?shù)目蛙嚑恳齾^(qū)段中，月山到長治北間共有長大坡道39 處，最大坡度達20‰，復雜的線路地形對列車平穩(wěn)運行和乘務員操作水平提出了更高的要求。本文針對該區(qū)間地形復雜、坡度多變的特點，分析列車的受力情況以及平穩(wěn)運行的條件，總結出列車在不同坡道上平穩(wěn)起動、運行和調速的方法，有效地降低了旅客列車沖擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，實現(xiàn)了旅客列車的平穩(wěn)運行。

1 沖擊的產生

列車是指編成的車列并掛有機車及規(guī)定的列車標志。機車和車輛間及車輛和車輛間是由車鉤及緩沖裝置連接的，鉤間的間隙很易使機車和車輛間產生縱向力，這縱向力就是列車產生沖擊的根本原因。

列車運行工況分為穩(wěn)定工況和過渡工況。過渡工況下列車車鉤間隙是一直變化的。由于緩沖器容量和行程有限，當車鉤受力增大到一定程度，緩沖器就會完全被壓縮，如果車鉤力再繼續(xù)增加，那么緩沖器已經不再起緩沖作用，于是出現(xiàn)了所謂的“剛性沖擊”，形成列車沖動。

2 沖擊產生的動力學分析

列車運行時受到的力主要有:機車牽引力(F)、列車阻力(W)和列車制動力(B)等。其中列車阻力最為復雜多變，阻力可分為基本阻力和附加阻力，而附加阻力分為坡道、隧道和曲線附加阻力。在高坡區(qū)段對列車運行影響最大的就是坡道附加阻力。列車運行中沖動的產生與其受力情況有直接關系。

2.1 列車起動時沖擊分析

列車起動時，車鉤受到機車牽引力F 的作用，前部車鉤拉力最大，越往后越小。列車起動時的縱向力與牽引力提升的快慢以及車鉤間隙狀態(tài)有關。因此，起動前應先拉鉤，并且盡量減小起動電流，為列車平穩(wěn)起動打基礎。

2.2 列車運行中沖擊分析

2.2.1 無坡道變化

無坡道變化即平道或相同坡道上運行。在無坡道變化時，當機車牽引力F 大于列車運行阻力W時，列車獲得一個與列車運行方向相同的加速度a，那么列車所受合力C 為:

其中M 為列車質量。

當C ＞0 時，列車加速前進，而機車牽引力是由前向后依次傳遞的，就會導致機車先加速，車輛后加速，沖動也就產生了，并且牽引力越大沖動就越大。當機車牽引力恒定不變時，機車加速度和車輛的加速度相等后，機車車輛狀態(tài)穩(wěn)定，列車就又恢復到平穩(wěn)狀態(tài)。

同理，當C ＜0 時，即減小機車牽引力F 時，會產生車鉤壓縮的過程，產生沖擊。所以回司機控制器主手柄時應緩慢退級，盡量減小列車沖動。

當F=W 時，這兩個是一對平衡力，列車勻速前進，加速度為0，列車不會出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。

總而言之，列車以恒速運行或恒加速度加速時最為平穩(wěn)。

2.2.2 坡道變化

列車運行中坡道變化是常見現(xiàn)象，下面分別對這些情況進行分析。

平道向上下坡道轉換和上下坡道轉為平道時，機車先受到坡道附加阻力作用，使機車加速度與車輛加速度不同，車鉤出現(xiàn)伸張或者壓縮，從而產生沖動。只有隨著坡度的變化逐步增大機車牽引力(制動力)，才能保證機車加速度和車輛加速度相同，保持列車平穩(wěn)。

上下坡道的轉換，也就是列車通過通常所說的“魚背形坡道”和“鍋底形坡道(反魚背形)”。機車經過變坡點后，受到一個與車輛相反的坡道阻力，使車鉤發(fā)生變化，且這兩種情況下車鉤變化比較明顯，若此時改變機車工況，沖動最為明顯。

2.3 列車制動和緩解時的沖擊分析

我國普遍使用的是空氣制動機，制動、緩解指令均通過連結在一起的列車制動管的制動波、緩解波來傳遞，因而是機車先制動或者緩解，尾部車輛最后制動或者緩解。

由此可知，車鉤在壓縮狀態(tài)下制動、拉伸狀態(tài)下緩解，列車的沖動就會減輕。但在現(xiàn)實生產中這種情況很少存在，因此提出了“牽引輔助制動法”:實施制動前，將機車單電機牽引力控制在5～10kN(相控機車牽引電機電流控制在200A 以下)，利用機車較小的牽引力使列車處于牽引狀態(tài)下運行并拉伸全部車鉤后，實施減壓制動(初次減壓量不宜過大，一般掌握在50kPa)后，單閥緩解，使機車始終呈緩解狀態(tài)，列車產生制動作用并穩(wěn)定降速(時間原則上應控制在5s 以上)后，視具體情況可采用解除或不解除牽引力的制動方法。該方法使機車小牽引力狀態(tài)下小減壓制動，突破了傳統(tǒng)的操縱方法，解決了旅客列車平穩(wěn)操縱關鍵環(huán)節(jié)上存在的問題，經實踐檢驗取得了理想效果。

總之，沖擊產生的原因可以歸結為:機車與車輛、車輛與車輛之間的運動狀態(tài)突然發(fā)生變化，與之相連的車輛由于慣性還保持原來的狀態(tài)，這兩者產生了不同的加速度，加速度差達到一定值，沖動就產生了。所以減少機車和車輛的加速度變化，是實現(xiàn)列車平穩(wěn)操縱的依據和核心理念。

3 實際應用

下面以月山至長治北間的客車6907/8 次列車為例，介紹高坡區(qū)段旅客列車的平穩(wěn)操縱方法。

3.1 列車坡道起動

下面以趙莊站為例介紹列車坡道起車的方法，趙莊站站內坡度為6‰，為該區(qū)段站內坡度最大的站點。

上坡道起車:當坡道大于3‰時，必須采取保壓起車法，先將調速手柄置“*”位，機車產生牽引力后，逐步緩解小閘，待機車與第一位車輛之間車鉤伸張后再緩解大閘，同時逐漸增大機車牽引力，使列車平穩(wěn)起動，防止列車后溜。全列起動后逐步提手柄至所需級位，使牽引力平滑上升，列車均勻加速。

下坡道起車:必須保壓起車，列車啟動后，逐漸將手柄級位提至“2.0”，待列車漲速到20km/h，機車牽引力自動減小至“0”后，將手柄回到“0”位，讓列車自然漲速，主要是給列車足夠的充風時間，為出站后的貫通試驗做準備，列車出站后便進入9～12‰長大下坡道，側線道岔限速45km/h，當列車速度達到38km/h 時，自閥減壓50kPa，同時單緩自閥(側拍)，待列車降速5km/h(我段要求貫通試驗速度必須下降5km/h)后，將手柄置制動區(qū)“*”位，保持8s 以上，使整列車鉤壓縮后再緩解自閥，同時逐步增大機車制動力，使列車均勻漲速，待速度達到理想速度2km/h 時，按下“定速”按鈕，使列車恒速運行。

3.2 坡道運行

3.2.1 基本原則

旅客列車途中運行基本原則包括以下幾點:①牽引工況手柄回“0”時機，最好在下坡道。②制動工況手柄回“0”時機，最好在上坡道或者平道。③和諧機車提手柄牽引時，手柄級位適當比速度低0.1～0.2 級位(下坡道惰行時除外)，拉伸車鉤后再繼續(xù)加載;使用制動工況時，手柄置制動區(qū)“*”位保持8s 以上，方可繼續(xù)增加制動力。

3.2.2 坡道運行調速

列車在長大下坡道調速時采用“空電配合調速法”，做到“動力制動為主，空氣制動為輔”。在列車進入下坡道時，投入動力制動，待列車繼續(xù)增速的同時，再逐步增加制動電流。當動力制動不能滿足控制列車運行速度的要求時，采用空氣制動調整列車運行速度。緩解列車制動時，應在緩解空氣制動后，再逐步解除動力制動。具體操作如下:保持機車電制動力，大閘實施初減，車體穩(wěn)定后，根據速度要求，適量追加減壓，列車速度下降至所需速度后，緩解大閘，同時適當增加電制動，使車鉤始終保持壓縮狀態(tài)，根據前方線路縱斷面和列車運行速度情況適當調整電制動力。速度下降的同時應注意保持機車制動力不變(相控機車應隨速度下降，逐漸提升手柄位置，保持制動電流不變)。

平道、上坡道以及坡度小于3‰的下坡道應采用“牽引輔助制動法”調速。

3.2.3 過分相操縱法

長大上坡過分相時:分相前逐級退回手柄(要根據線路坡度選擇回手柄時機，切勿盲目操縱造成機車掉分相，困難區(qū)段可采取快速回零法)，使牽引力均勻下降至零，手柄在禁止雙弓標前回零后斷電，合閘后根據速度找級位，低于列車速度對應級位0.2級，產生牽引力后，調速手柄下調0.1 級，保持低牽引力抻鉤后，再逐步提升至所需級位。

長大下坡過分相時:分相前500 米自閥減壓50kPa，待車體制動穩(wěn)定后，單閥至制區(qū)，機車制動缸保持50kPa，同時調速手柄回零位，斷電過分相，合閘后，調速手柄在制動“*”位，緩解單閥，根據線路縱斷面情況，逐步增加調速手柄位置至適當級位，保持運行300 米或8 秒后再緩解列車制動。

3.2.4 起伏坡道操縱法

列車在過坡底時:用電制下坡時，自閥減壓50kPa，單閥至制區(qū)，同時調速手柄回零位，然后慢慢緩解單閥，車鉤拉伸后，調速手柄在牽引位根據速度找位置使牽引力緩慢上升，全列車鉤伸張后，再緩解列車制動，操縱必須在列車到達坡底前完成。

列車過坡頂時:在上坡道低于5‰的地段時，應在坡頂前手柄逐步回零，車鉤自動壓縮后，調速手柄置制動“* ”級，保持制動力使車鉤壓縮，轉下坡后，根據線路縱斷面情況找合適級位進行控速;在上坡道大于5‰的地段時，應保持牽引位至全列轉入下坡后，實施初減，同時逐步回手柄至零位，全列制動后，再將調速手柄置制動“*”，根據線路縱斷面情況，逐步增加調速手柄位置至適當級位，保持運行300 米或8 秒以上再緩解列車制動。

下面以北板橋站至南陳鋪站運行曲線為例，介紹起伏區(qū)段操縱辦法，線路概況如圖1 所示。

列車平穩(wěn)起車后，進入上坡道前將列車速度達到限速值，盡量讓列車在A-B 間勻速運行。列車到達坡頂(B 點)后，手柄位置不變，保持列車拉伸狀態(tài)通過坡頂，全列轉入下坡后，將手柄回“0”位，進行貫通試驗，列車到達坡底(C 點)前，根據速度適當追加減壓量，使列車到達坡底前速度降至40km/h 以下，手柄級位放置“4.0”，緩解列車制動，列車平穩(wěn)通過C-D 點進站停車。

圖1 北板橋站至南陳鋪站線路坡度變化

3.3 站內停車

站內停車的操縱應采用“牽引輔助制動法”。當“機車停車位置標”距出站信號機小于100 米時，可采用“兩段制動法”停車。

4 結束語

實踐證明，該操縱方法在月山站到長治北站間運用效果良好，能夠有效降低列車沖擊現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高了列車運行穩(wěn)定性。我國幅員遼闊，鐵路線路眾多，地形復雜，機車操縱方法靈活多變，乘務員務必具體情況具體分析，不可生搬硬套。

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