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論大秦線開行重載列車新技術的應用
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展趨勢和我國第一條重載鐵路——大秦線的概況。結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。
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，得到迅速發展。20世紀8O年代以后，由于新、新工藝、、控制和信息技術等現代高新技術在鐵路的廣泛應用，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及裝備水平不斷發展，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的重要通道。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個車站到發線有效長為2800m，可接發2萬t列車，有3個車站到發線有效長為1700m，可接發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方面進行了大膽探索，取得了成功的經驗。
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監控裝置、無線通信平臺(車機聯控)、400K+400M電臺(用于機車之間聯系)、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。
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完善車輛系統信息化應用 完善車輛系統信息化應用管理，充分發揮鐵路信息化工作準確、及時、全面、有效的作用。于2002年下半年開始陸續建立了鐵路貨車信息技術管理系統(HMIS)和車號自動識別系統(AEI)，以及包括紅外線軸溫探測加裝車號智能跟蹤系統(THDS)、貨車動態故障圖像檢測系統(TFDS)、貨車滾動軸承早期故障軌邊聲學診斷系統(TADS)、車輛運行地面安全監測系統(TPDS)、車輛輪對故障和尺寸動態檢測系統(TWDS)的安全預警防范系統(5T系統)。
3信號
3．1通信系統 大秦線的線路有一部分在山區，線路和自然條件不利于無線信號的，對車機聯控和機車無線同步操縱影響較大。在研制GSM—R網絡設備的基礎上，采用同步操縱技術(Locotro1)，通過800MHz傳輸設備與車機聯控系統、機車無線同步操縱技術相結合，解決了大秦線在山區和“隧道群”開行重載列車的通信問題。實現了機車同步操控，加強和完善了GSM—R無線雙網系統。
3．2信號系統 區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；采用聯鎖；道岔轉轍機采用電液轉轍機；站內正線及側線軌道電路采用ZPW一2000A站內一體化軌道電路；列車信號機增加LU顯示；進站信號機的接近鎖閉區段改為第二、第三接近2個區段。正線上出站及進路信號機的接近鎖閉區段，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段小于1100m的車站，反向進站信號機的接近鎖閉區段延長至二離去區段。
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，到發線有效長延長到1700～2800m，到發線有效長范圍內坡度不大于1．5‰。同時，對到發站按2條到發線夾1條機走線的模式修建不同數量的線束。到發線和機走線間設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。積極主動協調專用線產權單位及地方企業、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，對于空重車正線均換鋪75kg／mPD3鋼軌跨區間無縫線路，并采取“雙向信號顯示，定期換線運行”的方案。
應用新技術：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。在到發線和正線銜接的用于接發列車的道岔，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。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措施。對線路采用柵欄封閉，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，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。國內首次提出了在AT供電方式下采用增壓變壓器提高網壓的綜合方案，并成功應用于本線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，更換容量不足變電所的主變壓器，增設動態無功補償裝置，調整了供電臂長度。
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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指標。重載列車編組長、列車制動管長，由于空氣制動系統制動波速的限制，在常用制動或緊急制動時，列車前后制動力不一致，將產生巨大的車鉤縱向力，極易發生嚴重的斷鉤、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結束語
通過采用大功率機車，安裝LOCOTROL控制系統等先進的設備，采用大軸重、輕自重車輛和車輛信息系統，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，結合大秦線的線路特征，經由地區及其它特點，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揮越來越大的作用。
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