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論大秦線開行重載列車新技術(shù)的應用
論文關鍵詞：重載列車；大秦線；大功率；大軸重；縱向沖動；下坡制動
論文摘要：簡介了世界鐵路重載的發(fā)展趨勢和我國第一條重載鐵路——大秦線的概況。結(jié)合大秦線的具體特點，從機務設備、車輛、信號、站場及裝卸車點、工務設備、供電系統(tǒng)和安全保障措施等7個方面，介紹了大秦線開行重載列車的新技術(shù)。
重載鐵路運輸因其運能大、效率高、運輸?shù)投艿绞澜绺鲊F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(xiàn)代高新技術(shù)在鐵路的廣泛應用，機車、車輛、機車無線同步操縱與電空制動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，國外重載列車牽引重量一般為1～3萬t。我國在大秦線已開行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653km，是我國第一條開行重載列車的雙線自動閉塞電氣化鐵路運煤專線，成為我國北路煤炭運輸?shù)闹匾ǖ�。大秦線與京承、京秦、津山、遷曹等多條干線接軌，地形復雜、山區(qū)多、隧道長、站間距離大，重車線最大上坡道為4‰，最大下坡道為l2‰。(化稍營至涿鹿、延慶至茶塢2段為長大下坡道)，最小曲線半徑為400m，共設有23個車站。2004年、2005年、2006年大秦線相繼進行了接觸網(wǎng)和站場的2億t擴能改造施工。改造后大秦線有11個車站到發(fā)線有效長為2800m，可接發(fā)2萬t列車，有3個車站到發(fā)線有效長為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)方面進行了大膽探索，取得了成功的經(jīng)驗。
1機務設備
1．1機車 采用大功率機車，軸重為23t／25t。機車裝設：2000監(jiān)控裝置、無線通信平臺(車機聯(lián)控)、400K+400M電臺(用于機車之間聯(lián)系)、列尾控制盒、LOCOTROL控制設備(開行組合列車)及配套設備(800MHz電臺、OCU設備、CCB2制動機等)、E級鋼車鉤及尾框、大容量膠泥緩沖器、自動過分相裝置等。單元機車采用雙機重聯(lián)。
1．2機務段 整備場改造為具備整備雙機的能力，檢查坑長為80m。配設重載機車設備的各種檢測設備及維修基地。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案，建立重載乘務人員培訓基地。
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E級鋼車鉤(最小破壞強度3500kN)，在c。型車組內(nèi)裝用牽引桿裝置；在制動裝置中，重載車輛空氣制動機以120型閥為主，C80型車輛裝用120—1型閥；空重車自動調(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臺擺式機構(gòu)，部分轉(zhuǎn)向架還應用了副構(gòu)架結(jié)構(gòu)。
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2．2完善車輛系統(tǒng)信息化應用 完善車輛系統(tǒng)信息化應用管理，充分發(fā)揮鐵路信息化工作準確、及時、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)和車號自動識別系統(tǒng)(AEI)，以及包括紅外線軸溫探測加裝車號智能跟蹤系統(tǒng)(THDS)、貨車動態(tài)故障圖像檢測系統(tǒng)(TFDS)、貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學診斷系統(tǒng)(TADS)、車輛運行地面安全監(jiān)測系統(tǒng)(TPDS)、車輛輪對故障和尺寸動態(tài)檢測系統(tǒng)(TWDS)的安全預警防范系統(tǒng)(5T系統(tǒng))。
3信號
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的，對車機聯(lián)控和機車無線同步操縱影響較大。在研制GSM—R網(wǎng)絡設備的基礎上，采用同步操縱技術(shù)(Locotro1)，通過800MHz傳輸設備與車機聯(lián)控系統(tǒng)、機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。實現(xiàn)了機車同步操控，加強和完善了GSM—R無線雙網(wǎng)系統(tǒng)。
3．2信號系統(tǒng) 區(qū)間自動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)轍機采用電液轉(zhuǎn)轍機；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；列車信號機增加LU顯示；進站信號機的接近鎖閉區(qū)段改為第二、第三接近2個區(qū)段。正線上出站及進路信號機的接近鎖閉區(qū)段，在其外方信號機開放時，延長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；反向進站信號機不設預告信號機，在反向進站外方設3塊預告標，對反向進站信號機的接近區(qū)段小于1100m的車站，反向進站信號機的接近鎖閉區(qū)段延長至二離去區(qū)段。
4站場及裝卸車點
4．1站場改造 為配合重載列車開行，需對車站站場進行改造，到發(fā)線有效長延長到1700～2800m，到發(fā)線有效長范圍內(nèi)坡度不大于1．5‰。同時，對到發(fā)站按2條到發(fā)線夾1條機走線的模式修建不同數(shù)量的線束。到發(fā)線和機走線間設3組腰岔，腰岔與腰岔間有效長700m以上。
4．2擴大裝卸車點能力 為滿足大秦線運量增長的需要，增加單元1萬t及2萬t列車開行，開拓了大列裝車點，擴大了卸車點能力。積極主動協(xié)調(diào)專用線產(chǎn)權(quán)單位及地方企業(yè)、港口，進行既有專用線的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45個，2萬t裝車點8個，卸車點增加為8個，2萬t列車開行基地為5個。
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5工務設備
5．1鋪設重軌和可動心道岔 由于大秦線重車線和空車線運量差距較大，為減少換軌次數(shù)，對于空重車正線均換鋪75kg／mPD3鋼軌跨區(qū)間無縫線路，并采取“雙向信號顯示，定期換線運行”的方案。
應用新技術(shù)：大秦線采用75kg／m鋼軌、18號和12號可動心道岔以及75kg／m軌12號固定型轍叉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號可動心道岔，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)。完成了線路大中修、道床大修和橋梁大修等工作。同時，為了保證效率，完善了延長軌道大修周期的技術(shù)措施。對線路采用柵欄封閉，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，適應重載列車運行要求，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 以既有大秦線現(xiàn)狀為基礎，從供電方案先進性、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，并且為運量的進一步增長預留了條件。國內(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，并成功應用于本線區(qū)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(qū)所安裝安全監(jiān)控系統(tǒng)。同時，更換容量不足變電所的主變壓器，增設動態(tài)無功補償裝置，調(diào)整了供電臂長度。
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7安全保障措施
7．1長大列車的縱向沖動 縱向力是開行長大列車中的關鍵技術(shù)指標。重載列車編組長、列車制動管長，由于空氣制動系統(tǒng)制動波速的限制，在常用制動或緊急制動時，列車前后制動力不一致，將產(chǎn)生巨大的車鉤縱向力，極易發(fā)生嚴重的斷鉤、脫軌事故。作用在列車上各車輛的外作用力差異越大，造成的沖動也越大。車鉤間隙是對列車縱向沖動影響較大的另一個因素。解決措施包括2個方面：一是提高車輛承受縱向力的能力，包括增加車體縱向強度，增加車鉤縱向強度和緩沖器容量等。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，包括增加長大列車制動波速和增加列車制動作用的同步性。
7．2長大下坡道的制動 大秦線重車方向(下行)有2段長達40～50km的12‰。長大下坡道，重載列車在長大下坡道上要連續(xù)下坡制動。由于制動機沒有階段緩解作用，再加上充氣時間過長，極易發(fā)生因副風缸充風不足而引起列車失控，甚至放飚事故。解決措施包括2個方面：一是改善制動機性能；二是優(yōu)化長大下坡道上的操縱方法，提高司機操縱水平。
7．3列尾裝置 在重載列車安裝列尾裝置(尾部掛有機車除外)。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，可隨列車管進行減壓)，同時配設列尾裝置檢測點和檢測設備。
8結(jié)束語
通過采用大功率機車，安裝LOCOTROL控制系統(tǒng)等先進的設備，采用大軸重、輕自重車輛和車輛信息系統(tǒng)，并對大秦線既有的、信號、供電、站場和工務等行車設備進行改造，大秦線具備了開行重載列車的條件。同時，結(jié)合大秦線的線路特征，經(jīng)由地區(qū)及其它特點，對大秦線的長大列車的縱向沖動，長大下坡道的制動等問題進行了研究，并采取了相應的解決措施。因此，大秦線已全部開行1萬t和2萬t列車。自2002年運量首次突破l億t大關后，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年大秦線實現(xiàn)運量2．03億t，2006年達到2．53億t，2007年達到3億t。隨著集疏運配套系統(tǒng)的逐步完善，大秦線開行2萬t列車的比例將進一步提高，2008年運量將達到3．5億t，預計2009年將實現(xiàn)4億t的目標。作為我國第一條重載線路的大秦線，將在我國的煤炭中發(fā)揮越來越大的作用。
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