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論大秦線(xiàn)開(kāi)行重載列車(chē)新技術(shù)的應用
論文關(guān)鍵詞：重載列車(chē)；大秦線(xiàn)；大功率；大軸重；縱向沖動(dòng)；下坡制動(dòng)
論文摘要：簡(jiǎn)介了世界鐵路重載的發(fā)展趨勢和我國第一條重載鐵路——大秦線(xiàn)的概況。結合大秦線(xiàn)的具體特點(diǎn)，從機務(wù)設備、車(chē)輛、信號、站場(chǎng)及裝卸車(chē)點(diǎn)、工務(wù)設備、供電系統和安全保障措施等7個(gè)方面，介紹了大秦線(xiàn)開(kāi)行重載列車(chē)的新技術(shù)。
重載鐵路運輸因其運能大、效率高、運輸低而受到世界各國鐵路的廣泛重視，得到迅速發(fā)展。20世紀8O年代以后，由于新、新工藝、、控制和信息技術(shù)等現代高新技術(shù)在鐵路的廣泛應用，機車(chē)、車(chē)輛、機車(chē)無(wú)線(xiàn)同步操縱與電空制動(dòng)以及線(xiàn)路等方面的技術(shù)及裝備水平不斷發(fā)展，重載列車(chē)的牽引重量也有很大提高。目前，國外重載列車(chē)牽引重量一般為1～3萬(wàn)t。我國在大秦線(xiàn)已開(kāi)行2萬(wàn)t列車(chē)，列車(chē)編組為210輛C80型貨車(chē)。大秦線(xiàn)途經(jīng)山西、河北、北京、天津四省市，全長(cháng)653km，是我國第一條開(kāi)行重載列車(chē)的雙線(xiàn)自動(dòng)閉塞電氣化鐵路運煤專(zhuān)線(xiàn)，成為我國北路煤炭運輸的重要通道。大秦線(xiàn)與京承、京秦、津山、遷曹等多條干線(xiàn)接軌，地形復雜、山區多、隧道長(cháng)、站間距離大，重車(chē)線(xiàn)最大上坡道為4‰，最大下坡道為l2‰。(化稍營(yíng)至涿鹿、延慶至茶塢2段為長(cháng)大下坡道)，最小曲線(xiàn)半徑為400m，共設有23個(gè)車(chē)站。2004年、2005年、2006年大秦線(xiàn)相繼進(jìn)行了接觸網(wǎng)和站場(chǎng)的2億t擴能改造施工。改造后大秦線(xiàn)有11個(gè)車(chē)站到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)為2800m，可接發(fā)2萬(wàn)t列車(chē)，有3個(gè)車(chē)站到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)為1700m，可接發(fā)1萬(wàn)t列車(chē)。目前，大秦線(xiàn)全部開(kāi)行1萬(wàn)t和2萬(wàn)t列車(chē)，在開(kāi)行重載列車(chē)技術(shù)方面進(jìn)行了大膽探索，取得了成功的經(jīng)驗。
1機務(wù)設備
1．1機車(chē) 采用大功率機車(chē)，軸重為23t／25t。機車(chē)裝設：2000監控裝置、無(wú)線(xiàn)通信平臺(車(chē)機聯(lián)控)、400K+400M電臺(用于機車(chē)之間聯(lián)系)、列尾控制盒、LOCOTROL控制設備(開(kāi)行組合列車(chē))及配套設備(800MHz電臺、OCU設備、CCB2制動(dòng)機等)、E級鋼車(chē)鉤及尾框、大容量膠泥緩沖器、自動(dòng)過(guò)分相裝置等。單元機車(chē)采用雙機重聯(lián)。
1．2機務(wù)段 整備場(chǎng)改造為具備整備雙機的能力，檢查坑長(cháng)為80m。配設重載機車(chē)設備的各種檢測設備及維修基地。制定各種重載列車(chē)的操縱辦法及編制操縱示意圖。制定重載列車(chē)的安全救援預案，建立重載乘務(wù)人員培訓基地。
2車(chē)輛
2．1采用新型車(chē)輛 采用新型軸重25t的鋁合金、全鋼C80型及部分C76型專(zhuān)用敞車(chē)，C70通用敞車(chē)逐步替代C63A型車(chē)輛。重載車(chē)輛的技術(shù)性能如下：軸重為25t(包括(C76、C80型車(chē)輛)，載重75—80t；車(chē)體采用鋁合金、不銹鋼和耐候鋼等材料；鉤緩裝置裝用16、17號E級鋼車(chē)鉤(最小破壞強度3500kN)，在c。型車(chē)組內裝用牽引桿裝置；在制動(dòng)裝置中，重載車(chē)輛空氣制動(dòng)機以120型閥為主，C80型車(chē)輛裝用120—1型閥；空重車(chē)自動(dòng)調整裝置以KZW一4型為主；轉向架均采用交叉支撐裝置或搖動(dòng)臺擺式機構，部分轉向架還應用了副構架結構。
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2．2完善車(chē)輛系統信息化應用 完善車(chē)輛系統信息化應用管理，充分發(fā)揮鐵路信息化工作準確、及時(shí)、全面、有效的作用。于2002年下半年開(kāi)始陸續建立了鐵路貨車(chē)信息技術(shù)管理系統(HMIS)和車(chē)號自動(dòng)識別系統(AEI)，以及包括紅外線(xiàn)軸溫探測加裝車(chē)號智能跟蹤系統(THDS)、貨車(chē)動(dòng)態(tài)故障圖像檢測系統(TFDS)、貨車(chē)滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(TADS)、車(chē)輛運行地面安全監測系統(TPDS)、車(chē)輛輪對故障和尺寸動(dòng)態(tài)檢測系統(TWDS)的安全預警防范系統(5T系統)。
3信號
3．1通信系統 大秦線(xiàn)的線(xiàn)路有一部分在山區，線(xiàn)路和自然條件不利于無(wú)線(xiàn)信號的，對車(chē)機聯(lián)控和機車(chē)無(wú)線(xiàn)同步操縱影響較大。在研制GSM—R網(wǎng)絡(luò )設備的基礎上，采用同步操縱技術(shù)(Locotro1)，通過(guò)800MHz傳輸設備與車(chē)機聯(lián)控系統、機車(chē)無(wú)線(xiàn)同步操縱技術(shù)相結合，解決了大秦線(xiàn)在山區和“隧道群”開(kāi)行重載列車(chē)的通信問(wèn)題。實(shí)現了機車(chē)同步操控，加強和完善了GSM—R無(wú)線(xiàn)雙網(wǎng)系統。
3．2信號系統 區間自動(dòng)閉塞為集中控制四顯示制式；采用ZPW一2000A無(wú)絕緣軌道電路；采用聯(lián)鎖；道岔轉轍機采用電液轉轍機；站內正線(xiàn)及側線(xiàn)軌道電路采用ZPW一2000A站內一體化軌道電路；列車(chē)信號機增加LU顯示；進(jìn)站信號機的接近鎖閉區段改為第二、第三接近2個(gè)區段。正線(xiàn)上出站及進(jìn)路信號機的接近鎖閉區段，在其外方信號機開(kāi)放時(shí)，延長(cháng)至其外方第二架信號機；控制臺上增設一接近、二接近、三接近和一離去、二離去、三離去表示；反向進(jìn)站信號機不設預告信號機，在反向進(jìn)站外方設3塊預告標，對反向進(jìn)站信號機的接近區段小于1100m的車(chē)站，反向進(jìn)站信號機的接近鎖閉區段延長(cháng)至二離去區段。
4站場(chǎng)及裝卸車(chē)點(diǎn)
4．1站場(chǎng)改造 為配合重載列車(chē)開(kāi)行，需對車(chē)站站場(chǎng)進(jìn)行改造，到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)延長(cháng)到1700～2800m，到發(fā)線(xiàn)有效長(cháng)范圍內坡度不大于1．5‰。同時(shí)，對到發(fā)站按2條到發(fā)線(xiàn)夾1條機走線(xiàn)的模式修建不同數量的線(xiàn)束。到發(fā)線(xiàn)和機走線(xiàn)間設3組腰岔，腰岔與腰岔間有效長(cháng)700m以上。
4．2擴大裝卸車(chē)點(diǎn)能力 為滿(mǎn)足大秦線(xiàn)運量增長(cháng)的需要，增加單元1萬(wàn)t及2萬(wàn)t列車(chē)開(kāi)行，開(kāi)拓了大列裝車(chē)點(diǎn)，擴大了卸車(chē)點(diǎn)能力。積極主動(dòng)協(xié)調專(zhuān)用線(xiàn)產(chǎn)權單位及地方企業(yè)、港口，進(jìn)行既有專(zhuān)用線(xiàn)的1萬(wàn)t、2萬(wàn)t改造及增加出口卸車(chē)能力。目前，投入的1萬(wàn)t列車(chē)裝車(chē)點(diǎn)45個(gè)，2萬(wàn)t裝車(chē)點(diǎn)8個(gè)，卸車(chē)點(diǎn)增加為8個(gè)，2萬(wàn)t列車(chē)開(kāi)行基地為5個(gè)。
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5工務(wù)設備
5．1鋪設重軌和可動(dòng)心道岔 由于大秦線(xiàn)重車(chē)線(xiàn)和空車(chē)線(xiàn)運量差距較大，為減少換軌次數，對于空重車(chē)正線(xiàn)均換鋪75kg／mPD3鋼軌跨區間無(wú)縫線(xiàn)路，并采取“雙向信號顯示，定期換線(xiàn)運行”的方案。
應用新技術(shù)：大秦線(xiàn)采用75kg／m鋼軌、18號和12號可動(dòng)心道岔以及75kg／m軌12號固定型轍叉5．3m間距交叉渡線(xiàn)。在到發(fā)線(xiàn)和正線(xiàn)銜接的用于接發(fā)列車(chē)的道岔，分別采用75kg／m鋼軌、18號可動(dòng)心道岔，以提高列車(chē)通過(guò)速度。
5．2提高線(xiàn)路整體質(zhì)量 雙線(xiàn)均采用Ⅲ型混凝土枕、彈條Ⅱ型扣件。Ⅲ型混凝土枕支撐面積大、配筋及混凝土強度大。換鋪Ⅲ型混凝土枕及彈條Ⅱ型扣件，可以減少軌道彈性下沉，減少鋼軌應力，從而減少道床的維修作業(yè)。完成了線(xiàn)路大中修、道床大修和橋梁大修等工作。同時(shí)，為了保證效率，完善了延長(cháng)軌道大修周期的技術(shù)措施。對線(xiàn)路采用柵欄封閉，取消所有平交道口。
6供電系統
6．1提升接觸網(wǎng)整體強度 為開(kāi)行重載列車(chē)，正線(xiàn)接觸線(xiàn)采用新型CTHA150型銀銅合金線(xiàn)，承力索采用THJ150型鎂銅合金線(xiàn)。懸掛方式采用直鏈型懸掛，水平拉桿改用平頭腕臂，吊弦改用整體載流吊弦，適應重載列車(chē)運行要求，提升了接觸網(wǎng)整體強度。
6．2確保供電需要和設備的可靠運行 以既有大秦線(xiàn)現狀為基礎，從供電方案先進(jìn)性、適用性、可靠性和效益最大化的角度出發(fā)，推薦采用增設AT所方案。該方案避免了大拆大改，利用最小的，達到最大的效益，并且為運量的進(jìn)一步增長(cháng)預留了條件。國內首次提出了在A(yíng)T供電方式下采用增壓變壓器提高網(wǎng)壓的綜合方案，并成功應用于本線(xiàn)區段的應急改造工程，為既有AT供電方式電氣化鐵路提高網(wǎng)壓提供了一種新的選擇。為確保供電設備運行可靠，對變配電所采用微機保護，變電所、分區所安裝安全監控系統。同時(shí)，更換容量不足變電所的主變壓器，增設動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置，調整了供電臂長(cháng)度。
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7安全保障措施
7．1長(cháng)大列車(chē)的縱向沖動(dòng) 縱向力是開(kāi)行長(cháng)大列車(chē)中的關(guān)鍵技術(shù)指標。重載列車(chē)編組長(cháng)、列車(chē)制動(dòng)管長(cháng)，由于空氣制動(dòng)系統制動(dòng)波速的限制，在常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)時(shí)，列車(chē)前后制動(dòng)力不一致，將產(chǎn)生巨大的車(chē)鉤縱向力，極易發(fā)生嚴重的斷鉤、脫軌事故。作用在列車(chē)上各車(chē)輛的外作用力差異越大，造成的沖動(dòng)也越大。車(chē)鉤間隙是對列車(chē)縱向沖動(dòng)影響較大的另一個(gè)因素。解決措施包括2個(gè)方面：一是提高車(chē)輛承受縱向力的能力，包括增加車(chē)體縱向強度，增加車(chē)鉤縱向強度和緩沖器容量等。目前，在C80列車(chē)車(chē)組的中部車(chē)輛間已采用與l6，17型聯(lián)鎖式車(chē)鉤可互換使用的牽引桿及配套的鉤尾框。二是減少列車(chē)的縱向沖動(dòng)，包括增加長(cháng)大列車(chē)制動(dòng)波速和增加列車(chē)制動(dòng)作用的同步性。
7．2長(cháng)大下坡道的制動(dòng) 大秦線(xiàn)重車(chē)方向(下行)有2段長(cháng)達40～50km的12‰。長(cháng)大下坡道，重載列車(chē)在長(cháng)大下坡道上要連續下坡制動(dòng)。由于制動(dòng)機沒(méi)有階段緩解作用，再加上充氣時(shí)間過(guò)長(cháng)，極易發(fā)生因副風(fēng)缸充風(fēng)不足而引起列車(chē)失控，甚至放飚事故。解決措施包括2個(gè)方面：一是改善制動(dòng)機性能；二是優(yōu)化長(cháng)大下坡道上的操縱方法，提高司機操縱水平。
7．3列尾裝置 在重載列車(chē)安裝列尾裝置(尾部掛有機車(chē)除外)。列尾裝置分為普通列尾裝置(450MHz傳輸、配有中繼器)和可控列尾裝置(G網(wǎng)傳輸，可隨列車(chē)管進(jìn)行減壓)，同時(shí)配設列尾裝置檢測點(diǎn)和檢測設備。
8結束語(yǔ)
通過(guò)采用大功率機車(chē)，安裝LOCOTROL控制系統等先進(jìn)的設備，采用大軸重、輕自重車(chē)輛和車(chē)輛信息系統，并對大秦線(xiàn)既有的、信號、供電、站場(chǎng)和工務(wù)等行車(chē)設備進(jìn)行改造，大秦線(xiàn)具備了開(kāi)行重載列車(chē)的條件。同時(shí)，結合大秦線(xiàn)的線(xiàn)路特征，經(jīng)由地區及其它特點(diǎn)，對大秦線(xiàn)的長(cháng)大列車(chē)的縱向沖動(dòng)，長(cháng)大下坡道的制動(dòng)等問(wèn)題進(jìn)行了研究，并采取了相應的解決措施。因此，大秦線(xiàn)已全部開(kāi)行1萬(wàn)t和2萬(wàn)t列車(chē)。自2002年運量首次突破l億t大關(guān)后，運量逐年提高。2003年運量為1．2369億t，2004年運量達到1．5289億t，2005年大秦線(xiàn)實(shí)現運量2．03億t，2006年達到2．53億t，2007年達到3億t。隨著(zhù)集疏運配套系統的逐步完善，大秦線(xiàn)開(kāi)行2萬(wàn)t列車(chē)的比例將進(jìn)一步提高，2008年運量將達到3．5億t，預計2009年將實(shí)現4億t的目標。作為我國第一條重載線(xiàn)路的大秦線(xiàn)，將在我國的煤炭中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
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