基于三显示重载铁路长大坡道技术研究

郑亚平 王继柱

摘 要：国能集团为实现一体化铁路运输，缓解朔黄线神池南站两万吨列车编组能力，要求神朔铁路必须开行“3+0”单元万吨重载列车，确保神华铁路多拉快跑，由于神朔铁路由于地处沿线山区，线路随山势蜿蜒起伏，沿途多长大坡道，开行单元万吨列车存在司机不易操纵列车、列车纵向冲动、充风不足、溜逸、放飏的重大行车安全隐患，因此在信号三显示进行单元重载列车的控车试验，提出解决山区重载铁路开行单元重载列车控车方法，确保神朔线重载运输通道安全畅通。

关键词：单元重载列车;长大下坡道;操纵;安全隐患

中图分类号：U284.92 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0088-03

神朔铁路属国家Ⅰ级电气化重载铁路，区间采用信号三显示，最小曲线半径为400米，最大限制坡度12‰。其中大柳塔至神木北区段坡度9‰;神木北至神池南区段线路坡度12‰;神池南-朔州西区段线路坡度12‰;坡道随山势起伏，又长又大，严重制约铁路运输的多拉快跑。

国能集团为了确保朔黄铁路神池南站顺利开行2万吨重载列车，进一步提高线路通过能力，保证机车使用效率及满足朔黄编组两万吨列车需求，集团要求神朔铁路开行“3+0”单元万吨重载列车势在必行，神朔铁路单元万吨重载列车必须保证25列，以减少神池南站万吨列车分解组织作业，提高到发线利用率，进一步提升神池南站接发能力，神朔铁路由此引发的行車安全问题无法预估。

1 神朔铁路概况

1.1 神朔铁路运输现状

按照国能集团一体化运输要求，神朔铁路以压缩列车追踪间隔、增开万吨列车对数为手段，努力提升运能、增加运量。每昼夜线路铺画112对货物列车，其中万吨列车84对，普通货物列车28对，朔西口铺画12对货物列车。万吨列车追踪间隔压缩至12分钟，普列压缩至9分钟。全年图定能力2.86亿吨。

1.2 线路主要技术作业标准

神朔铁路属国家I级电气化重载铁路;其中大柳塔至神池南段双线，神池南至朔州段单线，南坡底至庄儿上段单线;受地形条件限制，线路最小曲线半径400m;大柳塔至神木北区段坡度9‰;神木北至神池南区段坡度12‰;神池南-朔州西区段坡度12‰;特别是新城川至府谷重车线为超过12‰的连续长大下坡道，坡长12km。机车牵引以电力机车、内燃机车为主，有神8、SS4B、HXD1、HXD2、等十种类型;普通车站到发线有效长1050m;万吨站侧线有效长1700m;大柳塔至神池南为双线自动闭塞，神池南至朔西为单线半自动闭塞，南坡底至庄儿上为单线半自动闭塞，神木北至店塔为单线半自动闭塞;普通货物列车C70型编组58辆，C80型54辆，C64型66辆;万吨货物列车C70型编组116辆，C80型108辆，C64型132辆;大新国铁小列C80型51/54辆，其他车型60辆，万吨列车105辆;普通列车牵引重量6000吨;万吨列车牵引重量11600吨;庄儿上口牵引重量5400吨。

1.3 万吨货物列车编组牵引方式

（1）C80型车辆编组108辆，牵引总重为10800吨，载重8640吨，换长1.1。（2）C80B型车辆编组108辆，牵引总重为10800吨，载重8640吨，换长1.1。（3）C70型车辆编组116辆，列车牵引总重为10765吨，载重8120吨，换长1.3。（4）C64型车辆编组132辆（66+66），牵引总重为11299吨，载重为8316吨，换长1.2。

1.4 神朔铁路区间信号自动闭塞制式

神朔铁路区间自动闭塞采用信号三显示，监督列车占用出清区间的电务信号设备采用ZPW-2000A型轨道电路，轨道电路的低频信息特征见表1。

2 基于信号三显示研判开行重载列车在长大坡道存在的安全风险

（1）研判机车乘务员在各种情况下操纵重载列车存在的安全风险。（2）研判重载列车运行在长大坡道存在的列车纵向冲动、列车断钩、列车溜逸、列车放飏等重大行车重大安全风险。

3 基于信号三显示进行“3+0”单元万吨重载列车牵引试验

为掌握单元万吨重载列车牵引制动数据，分别于2016年4月20日和4月21日在朱盖塔—神池南间开行神华号交流机车集中牵引108辆单元万吨列车试验，因此基于信号三显示对集中牵引重载列车的牵引制动性能等方面进行研究试验。

3.1 试验要求

为了减少站场作业时间、提高运输效率、增加运输总量，研究在现有区间信号显示方式下由组合式分散牵引调整为集中牵引带来的对列车运行品质和安全风险等影响，重点评估进行集中牵引模式的可行性，并对存在的重大安全风险提出技术解决方案。

测试集中牵引万吨列车在长大下坡道、长大上坡道及区间信号机显示黄灯时的控速、红灯前停车、启动、后溜试验等，测试不同减压量下的制动排气时间及列车再充气时间等，为列车操纵提供数据支持。

3.2 试验内容包括

测试集中牵引万吨列车的制动性能，测试不同减压量下的制动排气时间及列车再充气时间等，为列车操纵提供数据支持。运行试验时全程记录运行速度、运行时分、走行距离、机车的牵引能力、电机参数、网压、网流等参数。运行试验时全程记录列车在运行过程中的纵向动力学性能，包括纵向车钩力，纵向加速度和缓冲器位移。

3.3 牵引试验方法

试验编组：神华号7035#（主控）+神华号7034#（从一）+神华号7033#（从二）+108辆C80，总重10827吨。

试验项目：11‰下坡道65km/h速度模拟接黄灯控速试验。

试验目的：检验在11‰下坡道65km/h速度减压70kpa，能否满足黄灯前控速和红灯前停车。

试验方法：过神朔铁路上行线0620信号机列车速度65km/h减压70kpa，再生制动力500KN控速。

试验小结：2016年4月20日列车运行至K62+963m处，65km/h速度常用制动减压70kPa，再生力300-500KN控速，最高速度69km/h，速度降至60km/h时，走行距离为1288m，停车制动距离为2148m。

以神朔线最短闭塞分区1400m计算，该次试验速度降至60km/h以下，走行距离1288m。根据监控控制模式，黄灯前600m限速开始追速，黄灯前200m限速降至60km/h，此过程可能造成监控动作，该项试验不能满足黄灯前控速。

试验项目：11.5‰下坡道75km/h速度，黄灯控速和停车试验。

试验目的：检验75km/h速度接黄灯时，在原初制动的基础上追加减压30kpa，能否满足黄灯前控速和红灯前停车。

试验方法：过神朔铁路上行线0692#信号机后速度65km/h，减压50kpa，710#信号机处掌握75km/h速度，模拟730#信号黄灯，追加减压30kpa，再生制动500KN控速。

试验小结：2016年4月20日，列车运行在k69+596m处，66km/h速度减压50kpa，涨速8km/h，排风完毕后74km/h速度追加减压30kpa，再生力550KN同步控速，速度降至60km/h时，走行距离为863m，停车制动距离为2929m。

在初制动的基础上75km/h速度接黄灯，追加减压30kpa，基本能满足黄灯前控速和红灯前停车。

试验项目：长大上坡道15km/h速度，常用减压停车后溜试验。

试验目的：长大上坡道列车惰力运行，15km/h速度减压70Kpa，停车后测试列车是否后溜。

试验方法：长大上坡道区段，第一次在k135處堕力运行，速度降至16km/h时，常用制动减压70kpa，第二次在k216处堕力运行，速度降至21km/h时，常用制动减压70kpa。

试验小结：运行至k135+552m处16km/h速度，常用制动减压70kpa，速度变0km/h后开始后溜，司机追加减压至100kpa，以2km/h速度后溜5m。运行至k215+894m处21km/h速度，常用制动减压80kpa，停车后未发生后溜。

牵引3+0单元万吨重车，在长大上坡道需停车时，撂闸速度不得低于20km/h，减压量不得低于70kpa。

3.4 试验结论

（1）11‰下坡道65km/h速度运行接黄灯，空电配合调速，减压70kpa不能满足黄灯前控速。

（2）11.5‰下坡道75km/h速度接黄灯时，在原初制动的基础上追加减压30kpa，基本能满足黄灯前控速和红灯前停车，但机车乘务员必须具备平稳操纵单元重载列车的控制能力。

（3）11.5‰下坡道过45km/h慢行地段，追加减压至80kpa停车，开车后再次撂闸满足充风要求，撂闸后可以控制不超45km/h。

（4）牵引“3+0”单元万吨重车，在长大上坡道需停车时，撂闸速度不得低于20km/h，减压量不得低于70kpa，存在一定的安全风险。

4 基于信号三显示存在问题分析及解决方案

区间自动闭塞采用信号三显示，信号机有黄、绿、红三种显示，从信号显示含义上看，信号机显示黄灯指示列车注意运行，一个闭塞分区长度能满足普通编组列车从规定速度到零的制动距离，列车可以按规定速度通过黄色灯光后再开始进行减速。但神朔铁路自开行万吨列车以来，当万吨列车运行在长大下坡道区间，遇到区间通过信号机显示黄色灯光时，需要停车缓解确认信号，需要图停7分钟，因万吨列车编组长、重量大，机车制动一把闸停不住，列车带闸走行距离基本在2500米左右，三显示区间对800米紧急制动距离已不能满足重载铁路长大下坡道对运输的安全要求。机车缓解重新起动需要一定的充风时间，如果减压放风后，充风时间不足，列车运行中各种因素的巧合，导致列车牵引力不足造成列车长大上坡道起车困难，长大下坡道遇黄灯不能控速，不能保证红色信号灯光前安全停车，存在极其严重的安全隐患。

经过多次添乘，掌握了线路情况、列车长大坡道制动充风情况、机车乘务员操纵列车情况等关键要素。提出在新城川至孤山川长大下坡道重车线，依据《铁路自动闭塞技术条件》、《机车信号信息定义及分配》铁路行业相关标准要求，针对神朔线自动闭塞分区特殊困难区段线路情况，维持既有信号三显示自动闭塞制式不变，为“新-孤”闭塞分区地面、车载系统增加L2、L3信息码。保证机车乘务员提前预知列车运行前方空闲闭塞分区的空闲情况，从而平稳操纵列车运行。

此时三显示自动闭塞分区各个信息码的表示及含义如下，见表2。

L码：准许列车按规定速度运行，机车信号机显示一个绿色灯光，表示列车运行前方至少有二个闭塞分区空闲;

U码：要求列车减速到规定的速度越过接近的信号机，机车信号机显示一个黄色灯光，表示列车运行前方有一个闭塞分区空闲;

L2码：准许列车按规定速度运行，机车信号机显示一个绿2灯光，表示列车运行前方至少有三个闭塞分区空闲;

L3码：准许列车按规定速度运行，机车信号机显示一个绿3灯光，表示列车运行前方至少有四个闭塞分区空闲。

新增加的L2、L3信息码仅维持L码规定的走行速度，只提示司机精准掌握列车运行前方空闲闭塞分区的确切个数。司机通过列车运行监控装置（LKJ）收到的L2或L3信息码，可预先知道运行前方空闲闭塞分区的确切个数。

5 效果及展望

（1）彻底解决了神朔铁路重车线特殊困难区段长大下坡道对单元万吨重载列车运输瓶颈的制约，填补了国内重载铁路解决列车长大下坡道运行的技术空白，实现了单元万吨重载列车在长大下坡道运行时的风险预控。

（2）运能提高，运量屡创历史新高，经济效益显著。信息码扩容改造后，神朔线从最初的7列单元万吨重载列车增至现在的38列。未进行信息码扩容改造前，单元重载列车必须越过地面0730信号机缓解，一般图停7分钟，如果按运行最初的25列“3+0”单元万吨列车计算，则图停175分钟;对照神朔线万吨列车13分钟追踪间隔，至少每天多运行13列“3+0”单元万吨重载列车。按一年365天计算，则神朔线年运量最少提高365×13=4745万吨。2019年运行图单元万吨重载列车已开行至38列。

（3）提高车站、区间通过能力。信息码扩容改造后，单元重载列车运行到该区段，遇施工慢行时，减少区间图停，大大提高车站、区间通过能力。

（4）缓解了机车乘务员操纵“3+0”单元万吨重载列车的紧张度，达到了指路行车目的。信息码扩容改造后，机车乘务员减少了对列车制动的频繁操作，能够提前预想操作流程，缓解操纵重载列车的紧张度，避免了操作失误而引发的其他后果。

参考文献

[1] 中国铁路总公司.TB1407—82，列车牵引计算规程[S].北京：中国铁道出版社，1983：4-7.

[2] 中华人民共和国铁道部.TB/T1567—90，铁路自动闭塞技术条件[S].

[3]中华人民共和国铁道部.TB/T3060-2002，机车信号信息定义分配[S].