重载列车钩缓失效产生的原因及有效的解决措施唐小维

重载列车钩缓失效产生的原因及有效的解决措施唐小维

唐小维

（中铁一局新运朔黄铁路肃宁分公司）

摘要：通过对列车运行过程中的纵向力的各种主要因素的分析，提出了减小纵向力的措施，缓解重载列车车钩缓冲装置承受的负荷，保证安全的前提下提高了经济效益。

关键词：波速；开缓时间；纵向力；车钩钩缓冲器

前言

朔黄线开行万吨重载列车以来，通过前期的试验数据及不断优化操纵办法，形成了一套较为完善的模块化操纵，有效降低了列车纵向冲动，解决了长大下坡道小半径曲线地段运行品质恶化的问题，减少了停车缓风概率，保证了两万吨列车运行安全。但是机车车钩缓冲器失效、重联渡板变形的问题始终未得到有效解决，给两万吨列车安全运行埋下隐患。

1、列车受力分析：

根据列车制动规律，列车产生最大纵向力的计算公式：

R＝5/12×（K∮K）max×Ln2/tZCWZB

R—列车纵向压力（kN）

L——一辆车的长度（m）

n——车辆数

K——一辆车闸瓦压力总和（kN）

∮K—闸瓦摩擦系数

（K∮K）max—制动缸充气终了时的最大闸瓦摩擦力（kN）

tZC—制动缸充气时间（s）

WZB—制动波速（m/s）

由上公式可知，列车纵向力R（kN）与牵引辆数N的平方成正比，即随着车辆数增加，列车的纵向力急剧增加。主要原因为，在施行制动或缓解时所产生的空气波有一个沿列车管由前向后扩散或传播的过程，列车越长其前后部开始制动或缓解的时间差就越大。这种“沿列车长度的制动或缓解作用的不同时性”造成列车牵拉后拽，导致列车产生强烈的纵向冲动。因此，重载列车这一问题尤其突出。结合试验，可验证理论的正确性。

2、操纵对列车纵向力的影响

列车运行过程中，要经过多个操纵阶段，如启动，加速，维持速度阶段，惰力运行，制动调速，缓解，停车等。不同的操纵阶段，列车也会产生不同的纵向力作用，通过对断钩事故分析，列车产生最大的纵向力的主要原因是变坡点冲动，牵引、电制工况过分相时有冲动。列车缓解时，动力制动力不足造成冲动，在空气制动和缓解时，特别是低速缓解和紧急制动表现更明显。

根据铁科院综合试验报告数据，神8机车1+1编组列车2次运行试验共进行了34次电、空配合调速，产生的最大车钩力为2142kN，远大于试验建议性指标不大于1000kN，接近试验规定的车钩力安全限度控制值2250kN。图3所示为34次调速过程产生的最大车钩力分布情况，从图3可知出现大于1000kN以上的次数占比约为73.5%，大于1500kN的次数占比为20.6%，重载列车运行中承受频繁的拉压力是造成钩缓装置失效的主要原因。

图3神8机车1+1编组调速制动最大车钩力分布

2、车钩力大值发生时机及在列车中的位置

通过对1+1编组的两万吨列车钩力值大于1000kN的电、空配合调速制动工况车钩力大值出现的时机进行统计，发现大值一般均出现在调速制动缓解工况，即机车实施缓解后的20s~50s之间。

图4为朔黄线车钩力试验：神8机车1+1编组试验在K9+471处缓解时出现2142kN车钩力的实测数据曲线，最大拉钩力1258kN出现在实施缓解后的第29s，最大压钩力2142kN出现在第42s。

图4神8机车1+1编组K73+756处缓解

注：图中F*表示第*位货车车钩力，BC*表示第*位货车制动缸压力，

对于1+1编组2万吨列车，缓解时最大车钩力的出现时机与列车的缓解过程密切相关，最大拉钩力一般出现在后部58辆货车开始缓解时，这是由于1+1编组2万吨列车缓解时，前150辆货车与后58辆货车存在较大的缓解时间差，前150辆7s左右产生缓解作用，后58辆在18~20s之间产生缓解作用，该时间差与列车在长大下坡道上的下滑力共同作用，造成货车车钩的拉压变化，从而导致较大的纵向车钩力；同时由于缓解时中部机车处集中了较大的机车再生制动力，所以最大拉钩力一般发生在中部机车前部，而最大压钩力一般发生在中部机车后部。因此，从控机车钩缓装置失效的频次较高，运行中发生较大冲动时从控机车副司机须检查重联部状态。

通过以上分析，车钩力产生的原因及产生时机，可采取相应的措施：

1、优化空电联合的配合使用

在长大下坡道区段循环制动缓解时，采用长波浪制动，减压前，再生力保持不变，减压后，当速度稳定有下降趋势时，将再生力缓慢退至100—300kN，延长列车制动距离，实现长波浪制动，减少空气制动频次。缓解前，逐步将再生力调整至300-350kN保持不变。缓解后，再生力保持50秒以上冲动衰减后，再缓慢调整至目标值，关键地段缓解后从控副司机必须检查重联渡板及钩缓装置的状态。

2、调整列车缓解地点及缓解时机

选择有利的缓解地段，充分利用线路自然条件降低列车纵向力，是减少列车冲动的重要因素。模块化中必须明确允许缓解地点，列车错过缓解点后，必须采取停车缓风。在没有动力制动、列车速度低于30km/h、累计减压量包括泄露量超60kpa、从控机车未通过分相时禁止缓解列车。尤其两万吨列车，必须精细化操纵，精确到秒，风压精确到1kpa，不断的优化模块化操纵，以达到将列车压钩力、拉钩力都限制在最小范围内，减小列车纵向冲动，缓解对钩缓装置的破坏。

3、减少追加减压

追加减压后更容易产生比初制动缓解时更大的纵向车钩力，严重时危机行车安全。周期制动中如何做到不追加控速，须对线路涨速情况、尾部风压值对全列制动力的强弱情况了然于心，精准掌握尾部风压对整列车的控速能力。风压、速度、线路三者必须同时满足制动时机，才能准确掌控整列的涨速情况，减压后结合线路坡道采用动力制动进行控速，避免涨速过高被迫采用追减减压，导致缓冲装置频繁受力。

4、禁止使用常用全制动减压

操纵中，必须确保风压充足，禁止风压未满造成制动力弱，采用大减压控速，决定禁止低速连续追加造成的“撞墙效应”，即前部机车急剧降速，后部列车还未产生制动力时，因惯性导致纵向力转为横向力，致使列车脱轨。全制动减压后，钩缓装置承受1500KN以上的力，大于安全值，因此采取分解运行。

结束语

任何细小的因素都将会对机车造成一定的破坏作用，重载列车中钩缓失效，渡板变形等直观的体现出重载开行的难度。长大坡道列车的通信、纵向冲击力和长大下坡道的循环制动问题是开行重载列车的三大关键技术，只有通过不断的探索，认真对待每一把闸，清楚整列车的特性，不断的优化操纵，提高安全责任意识，是确保整列车质量的有效措施。也是我们今后研究的课题。浅谈，与之共勉，不足之处，敬请指正。

参考文献：

[1]铁科院综合试验报告Y150303