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論大秦線開行重載列車新技術(shù)的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞：重載列車；大秦線；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(shì)和我國(guó)第一條重載鐵路——大秦線的概況。結(jié)合大秦線的具體特點(diǎn)，從機(jī)務(wù)設(shè)備、車輛、信號(hào)、站場(chǎng)及裝卸車點(diǎn)、工務(wù)設(shè)備、供電系統(tǒng)和安全保障措施等7個(gè)方面，介紹了大秦線開行重載列車的新技術(shù)。
重載鐵路運(yùn)輸因其運(yùn)能大、效率高、運(yùn)輸?shù)投艿绞澜绺鲊?guó)鐵路的廣泛重視，得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)8O年代以后，由于新、新工藝、、控制和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)在鐵路的廣泛應(yīng)用，機(jī)車、車輛、機(jī)車無線同步操縱與電空制動(dòng)以及線路等方面的技術(shù)及裝備水平不斷發(fā)展，重載列車的牽引重量也有很大提高。目前，國(guó)外重載列車牽引重量一般為1～3萬t。我國(guó)在大秦線已開行2萬t列車，列車編組為210輛C80型貨車。大秦線途經(jīng)山西、河北、北京、天津四省市，全長(zhǎng)653km，是我國(guó)第一條開行重載列車的雙線自動(dòng)閉塞電氣化鐵路運(yùn)煤專線，成為我國(guó)北路煤炭運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ�。大秦線與京承、京秦、津山、遷曹等多條干線接軌，地形復(fù)雜、山區(qū)多、隧道長(zhǎng)、站間距離大，重車線最大上坡道為4‰，最大下坡道為l2‰。(化稍營(yíng)至涿鹿、延慶至茶塢2段為長(zhǎng)大下坡道)，最小曲線半徑為400m，共設(shè)有23個(gè)車站。2004年、2005年、2006年大秦線相繼進(jìn)行了接觸網(wǎng)和站場(chǎng)的2億t擴(kuò)能改造施工。改造后大秦線有11個(gè)車站到發(fā)線有效長(zhǎng)為2800m，可接發(fā)2萬t列車，有3個(gè)車站到發(fā)線有效長(zhǎng)為1700m，可接發(fā)1萬t列車。目前，大秦線全部開行1萬t和2萬t列車，在開行重載列車技術(shù)方面進(jìn)行了大膽探索，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。
1機(jī)務(wù)設(shè)備
1．1機(jī)車 采用大功率機(jī)車，軸重為23t／25t。機(jī)車裝設(shè)：2000監(jiān)控裝置、無線通信平臺(tái)(車機(jī)聯(lián)控)、400K+400M電臺(tái)(用于機(jī)車之間聯(lián)系)、列尾控制盒、LOCOTROL控制設(shè)備(開行組合列車)及配套設(shè)備(800MHz電臺(tái)、OCU設(shè)備、CCB2制動(dòng)機(jī)等)、E級(jí)鋼車鉤及尾框、大容量膠泥緩沖器、自動(dòng)過分相裝置等。單元機(jī)車采用雙機(jī)重聯(lián)。
1．2機(jī)務(wù)段 整備場(chǎng)改造為具備整備雙機(jī)的能力，檢查坑長(zhǎng)為80m。配設(shè)重載機(jī)車設(shè)備的各種檢測(cè)設(shè)備及維修基地。制定各種重載列車的操縱辦法及編制操縱示意圖。制定重載列車的安全救援預(yù)案，建立重載乘務(wù)人員培訓(xùn)基地。
2車輛
2．1采用新型車輛 采用新型軸重25t的鋁合金、全鋼C80型及部分C76型專用敞車，C70通用敞車逐步替代C63A型車輛。重載車輛的技術(shù)性能如下：軸重為25t(包括(C76、C80型車輛)，載重75—80t；車體采用鋁合金、不銹鋼和耐候鋼等材料；鉤緩裝置裝用16、17號(hào)E級(jí)鋼車鉤(最小破壞強(qiáng)度3500kN)，在c。型車組內(nèi)裝用牽引桿裝置；在制動(dòng)裝置中，重載車輛空氣制動(dòng)機(jī)以120型閥為主，C80型車輛裝用120—1型閥；空重車自動(dòng)調(diào)整裝置以KZW一4型為主；轉(zhuǎn)向架均采用交叉支撐裝置或搖動(dòng)臺(tái)擺式機(jī)構(gòu)，部分轉(zhuǎn)向架還應(yīng)用了副構(gòu)架結(jié)構(gòu)。
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2．2完善車輛系統(tǒng)信息化應(yīng)用 完善車輛系統(tǒng)信息化應(yīng)用管理，充分發(fā)揮鐵路信息化工作準(zhǔn)確、及時(shí)、全面、有效的作用。于2002年下半年開始陸續(xù)建立了鐵路貨車信息技術(shù)管理系統(tǒng)(HMIS)和車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AEI)，以及包括紅外線軸溫探測(cè)加裝車號(hào)智能跟蹤系統(tǒng)(THDS)、貨車動(dòng)態(tài)故障圖像檢測(cè)系統(tǒng)(TFDS)、貨車滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(TADS)、車輛運(yùn)行地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)、車輛輪對(duì)故障和尺寸動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)(TWDS)的安全預(yù)警防范系統(tǒng)(5T系統(tǒng))。
3信號(hào)
3．1通信系統(tǒng) 大秦線的線路有一部分在山區(qū)，線路和自然條件不利于無線信號(hào)的，對(duì)車機(jī)聯(lián)控和機(jī)車無線同步操縱影響較大。在研制GSM—R網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的基礎(chǔ)上，采用同步操縱技術(shù)(Locotro1)，通過800MHz傳輸設(shè)備與車機(jī)聯(lián)控系統(tǒng)、機(jī)車無線同步操縱技術(shù)相結(jié)合，解決了大秦線在山區(qū)和“隧道群”開行重載列車的通信問題。實(shí)現(xiàn)了機(jī)車同步操控，加強(qiáng)和完善了GSM—R無線雙網(wǎng)系統(tǒng)。
3．2信號(hào)系統(tǒng) 區(qū)間自動(dòng)閉塞為集中控制四顯示制式；采用ZPW一2000A無絕緣軌道電路；采用聯(lián)鎖；道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)采用電液轉(zhuǎn)轍機(jī)；站內(nèi)正線及側(cè)線軌道電路采用ZPW一2000A站內(nèi)一體化軌道電路；列車信號(hào)機(jī)增加LU顯示；進(jìn)站信號(hào)機(jī)的接近鎖閉區(qū)段改為第二、第三接近2個(gè)區(qū)段。正線上出站及進(jìn)路信號(hào)機(jī)的接近鎖閉區(qū)段，在其外方信號(hào)機(jī)開放時(shí)，延長(zhǎng)至其外方第二架信號(hào)機(jī)；控制臺(tái)上增設(shè)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(hào)機(jī)不設(shè)預(yù)告信號(hào)機(jī)，在反向進(jìn)站外方設(shè)3塊預(yù)告標(biāo)，對(duì)反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)的接近區(qū)段小于1100m的車站，反向進(jìn)站信號(hào)機(jī)的接近鎖閉區(qū)段延長(zhǎng)至二離去區(qū)段。
4站場(chǎng)及裝卸車點(diǎn)
4．1站場(chǎng)改造 為配合重載列車開行，需對(duì)車站站場(chǎng)進(jìn)行改造，到發(fā)線有效長(zhǎng)延長(zhǎng)到1700～2800m，到發(fā)線有效長(zhǎng)范圍內(nèi)坡度不大于1．5‰。同時(shí)，對(duì)到發(fā)站按2條到發(fā)線夾1條機(jī)走線的模式修建不同數(shù)量的線束。到發(fā)線和機(jī)走線間設(shè)3組腰岔，腰岔與腰岔間有效長(zhǎng)700m以上。
4．2擴(kuò)大裝卸車點(diǎn)能力 為滿足大秦線運(yùn)量增長(zhǎng)的需要，增加單元1萬t及2萬t列車開行，開拓了大列裝車點(diǎn)，擴(kuò)大了卸車點(diǎn)能力。積極主動(dòng)協(xié)調(diào)專用線產(chǎn)權(quán)單位及地方企業(yè)、港口，進(jìn)行既有專用線的1萬t、2萬t改造及增加出口卸車能力。目前，投入的1萬t列車裝車點(diǎn)45個(gè)，2萬t裝車點(diǎn)8個(gè)，卸車點(diǎn)增加為8個(gè)，2萬t列車開行基地為5個(gè)。
[2]
5工務(wù)設(shè)備
5．1鋪設(shè)重軌和可動(dòng)心道岔 由于大秦線重車線和空車線運(yùn)量差距較大，為減少換軌次數(shù)，對(duì)于空重車正線均換鋪75kg／mPD3鋼軌跨區(qū)間無縫線路，并采取“雙向信號(hào)顯示，定期換線運(yùn)行”的方案。
應(yīng)用新技術(shù)：大秦線采用75kg／m鋼軌、18號(hào)和12號(hào)可動(dòng)心道岔以及75kg／m軌12號(hào)固定型轍叉5．3m間距交叉渡線。在到發(fā)線和正線銜接的用于接發(fā)列車的道岔，分別采用75kg／m鋼軌、18號(hào)可動(dòng)心道岔，以提高列車通過速度。
5．2提高線路整體質(zhì)量 雙線均采用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(qiáng)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(yīng)力，從而減少道床的維修作業(yè)。完成了線路大中修、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(zhǎng)軌道大修周期的技術(shù)措施。對(duì)線路采用柵欄封閉，取消所有平交道口。
6供電系統(tǒng)
6．1提升接觸網(wǎng)整體強(qiáng)度 為開行重載列車，正線接觸線采用新型CTHA150型銀銅合金線，承力索采用THJ150型鎂銅合金線。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(yīng)重載列車運(yùn)行要求，提升了接觸網(wǎng)整體強(qiáng)度。
6．2確保供電需要和設(shè)備的可靠運(yùn)行 以既有大秦線現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，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(shè)AT所方案。該方案避免了大拆大改，利用最小的，達(dá)到最大的效益，并且為運(yùn)量的進(jìn)一步增長(zhǎng)預(yù)留了條件。國(guó)內(nèi)首次提出了在AT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(yīng)用于本線區(qū)段的應(yīng)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(shè)備運(yùn)行可靠，對(duì)變配電所采用微機(jī)保護(hù)，變電所、分區(qū)所安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，更換容量不足變電所的主變壓器，增設(shè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，調(diào)整了供電臂長(zhǎng)度。
[3]
7安全保障措施
7．1長(zhǎng)大列車的縱向沖動(dòng) 縱向力是開行長(zhǎng)大列車中的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。重載列車編組長(zhǎng)、列車制動(dòng)管長(zhǎng)，由于空氣制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)波速的限制，在常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)時(shí)，列車前后制動(dòng)力不一致，將產(chǎn)生巨大的車鉤縱向力，極易發(fā)生嚴(yán)重的斷鉤、脫軌事故。作用在列車上各車輛的外作用力差異越大，造成的沖動(dòng)也越大。車鉤間隙是對(duì)列車縱向沖動(dòng)影響較大的另一個(gè)因素。解決措施包括2個(gè)方面：一是提高車輛承受縱向力的能力，包括增加車體縱向強(qiáng)度，增加車鉤縱向強(qiáng)度和緩沖器容量等。目前，在C80列車車組的中部車輛間已采用與l6，17型聯(lián)鎖式車鉤可互換使用的牽引桿及配套的鉤尾框。二是減少列車的縱向沖動(dòng)，包括增加長(zhǎng)大列車制動(dòng)波速和增加列車制動(dòng)作用的同步性。
7．2長(zhǎng)大下坡道的制動(dòng) 大秦線重車方向(下行)有2段長(zhǎng)達(dá)40～50km的12‰。長(zhǎng)大下坡道，重載列車在長(zhǎng)大下坡道上要連續(xù)下坡制動(dòng)。由于制動(dòng)機(jī)沒有階段緩解作用，再加上充氣時(shí)間過長(zhǎng)，極易發(fā)生因副風(fēng)缸充風(fēng)不足而引起列車失控，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(jī)性能；二是優(yōu)化長(zhǎng)大下坡道上的操縱方法，提高司機(jī)操縱水平。
7．3列尾裝置 在重載列車安裝列尾裝置(尾部掛有機(jī)車除外)。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，可隨列車管進(jìn)行減壓)，同時(shí)配設(shè)列尾裝置檢測(cè)點(diǎn)和檢測(cè)設(shè)備。
8結(jié)束語
通過采用大功率機(jī)車，安裝LOCOTROL控制系統(tǒng)等先進(jìn)的設(shè)備，采用大軸重、輕自重車輛和車輛信息系統(tǒng)，并對(duì)大秦線既有的、信號(hào)、供電、站場(chǎng)和工務(wù)等行車設(shè)備進(jìn)行改造，大秦線具備了開行重載列車的條件。同時(shí)，結(jié)合大秦線的線路特征，經(jīng)由地區(qū)及其它特點(diǎn)，對(duì)大秦線的長(zhǎng)大列車的縱向沖動(dòng)，長(zhǎng)大下坡道的制動(dòng)等問題進(jìn)行了研究，并采取了相應(yīng)的解決措施。因此，大秦線已全部開行1萬t和2萬t列車。自2002年運(yùn)量首次突破l億t大關(guān)后，運(yùn)量逐年提高。2003年運(yùn)量為1．2369億t，2004年運(yùn)量達(dá)到1．5289億t，2005年大秦線實(shí)現(xiàn)運(yùn)量2．03億t，2006年達(dá)到2．53億t，2007年達(dá)到3億t。隨著集疏運(yùn)配套系統(tǒng)的逐步完善，大秦線開行2萬t列車的比例將進(jìn)一步提高，2008年運(yùn)量將達(dá)到3．5億t，預(yù)計(jì)2009年將實(shí)現(xiàn)4億t的目標(biāo)。作為我國(guó)第一條重載線路的大秦線，將在我國(guó)的煤炭中發(fā)揮越來越大的作用。
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