【文章內(nèi)容簡介】 小。在起伏坡道上，若利用動力制動進行調速，不但可以減少空氣制動的調速次數(shù)，還可以提高列車的平均速度。一臺554型機車在速度6Okm/h，可產(chǎn)生35OkN的制動力，足抵消7%。坡道的下滑力，二臺554型機車，則可抵消14%。坡道的下滑力。SS3B型機車在6Okm/h時的最大制動力為25OkN，可抵消5%。坡道的下滑力。因此，在本課題中SS3B型加補SS3B型的配置情況下，可以抵消10編坡道的下滑力。在長大起伏坡道上操縱列車時應隨時掌握好列車的減速時機，緩慢地變更車鉤狀態(tài)，避免因列車劇烈沖動而發(fā)生拉鉤或列車分離事故。利用動力制動進行調速，必須考慮列車脫軌穩(wěn)定性的影響。根據(jù)以往的線路試驗，重車遠比空車安全，空車或輕浮車輛在小半徑曲線上，無論是車鉤壓力還是拉力，其脫軌安全性均較差，在車鉤力高于1000kN時，其脫軌系數(shù)及輪重減載率均超出有關安全標準。空氣制動緩解后，列車內(nèi)產(chǎn)生的車鉤力作用時間短，具有沖擊的特點，而動力制動車鉤力基本呈穩(wěn)態(tài)，持續(xù)時間長，對于車輛的脫軌安全性的影響更大一些。動力制動引起的穩(wěn)態(tài)車鉤力是由前往后逐漸減小的，空車或輕浮車輛宜編在列車后部。 常用制動及緩解 (1)列車制動前先壓縮列車列車施行空氣制動時，由于制動波的傳遞，前部車輛先制動減速，后部未制動的車輛向前涌，列車產(chǎn)生擠壓作用。圖24為60km/。圖24 60km/ 由此可見，列車制動前的車鉤狀態(tài)對沖動影響較大，在制動前可適當使用電阻制動或機車小閘制動壓縮列車，可大大減輕列車的沖動。(2)列車制動后緩解時先拉伸列車緩解前列車的狀態(tài)對沖動影響很大，在緩解列車前，如果提前緩解小閘，使列車處于拉伸狀態(tài)則可大大減輕列車緩解時的拉伸沖擊，大大減輕列車的縱向沖動。列車常用制動后進行緩解操縱時，一般大小閘同時緩解。列車的機車均具有較強的動力制動能力，在緩解牽引列車空氣制動的同時，使用動力制動，可有效地抑制列車的拉伸作用。同時，動力制動的使用在長大下坡道調速運行時，延緩了列車的增速，增加了列車管的充風時間，減少了調速次數(shù)，從而提高了調速運行的安全性。同時，對緩解初速應進行限制，列車緩解速度不宜低于30m/s，一方面過低速度緩解造成列車沖動過大，容易斷鉤。另一方面，重載列車緩解后速度下降量大，可達15一2Okm/h，低速時則更大，低速度緩解容易造成緩解不完停車。，緩解速度不宜低于4Okm/h。 緊急制動 如果制動機的緊急制動性能差，制動波速低，制動缸升壓曲線陡，導致列車緊急制動時縱向沖動很大。當列車速度低于4Okm/h時，緊急制動產(chǎn)生的縱向沖動很大，所以應盡量避免列車在40km/h以下緊急制動。 制動調速 在長大下坡道上，采用以“動力制動為主，空氣制動為輔”的操縱方法。即當列車進入下坡道后，逐漸增大制動電流控制列車增速，當動力制動不足以保持列車速度時，輔以小減壓量的空氣制動，列車制動減速后，根據(jù)前方坡道情況，在保證緩解后列車充滿風的前提下，盡量提高緩解速度，整個調速過程中一起保持較大的制動電流。 重載列車安全運行控制 隨著重載多機牽引列車在我國的普遍開行，在鐵路機車車輛現(xiàn)有的裝備條件下，對列車的操縱要求是，確保列車安全、平穩(wěn)、正點和節(jié)能運行，因而分析列車的安全運行的控制策略是重中之重。 一般重載列車的控制策略 在列車起動過程中，應根據(jù)列車所處的線路狀況和車鉤間隙情況，決定起動過程，提手把時要平穩(wěn)，先慢后快。一般應遵循下列原則: (l)起動初期，主控手柄位置應盡量低，緩慢增加牽引力，直至尾部車輛運動，列車處于拉伸狀態(tài)后再加速列車。 (2)如果機車具有恒流起動功能，以便在降低列車沖擊的同時，加速列車的起動過程。在機車給流一定的情況下，低位快給，高位慢給是減少列車縱向沖動有效的操縱方法。 (3)在多數(shù)情況下機車有能力在列車拉鉤狀態(tài)下啟動列車，則盡量不要壓鉤啟動。 (l)牽引勻速運行 從節(jié)能的觀點來看，在相同的時間和距離，列車勻速運行時的能耗最少，但這在實際運行中是很難實現(xiàn)的。只能通過不斷的牽引和惰行來逼近，為了避免司機頻繁變換手柄位而引起列車沖動，威脅到列車安全，每一牽引和惰行過程中惰行時間應大于某一時間。 (2)限速區(qū)前的降速運行 列車運行在限速區(qū)前，應合理地通過惰行使列車降速，當速差較大時，應充分利用機車的動力制動來達到較大程度上降速的目的，避免采用空氣制動，這不僅是對列車的安全運行有利，而且對列車運行的節(jié)能也有利。 (3)下坡道的調速運行 第一，減小進入下坡道的初速。小的進坡速度可以避免或減少列車在下坡道運行的制動操縱次數(shù)，對列車安全運行有利。 第二，在調速制動中以盡可能小的減壓量制動。列車制動或緩解程中的縱向沖動隨減壓量的增加而增大，以較小減壓量制動，可以減小列車的縱向沖動，延長調速周期，減少調速次數(shù)，提高緩解速度，從而增加列車運行的安全性。 第三，在長大下坡道，采用采用“動力制動為主，空氣制動為輔”的聯(lián)合操縱調速方式。利用機車的動力制動可以調節(jié)列車的車鉤狀態(tài)，使列車的沖動水平較低。同時延長調速周期，減少調速次數(shù)，提高緩解速度，增加列車運行的安全性。 司機的操縱應在滿足制動限制距離的條件下，平穩(wěn)的實施制動操縱，保證列車停車的安全及平穩(wěn)。 列車的起動與停車過程只占列車總的運行過程的一小部分，在此過程中列車的操縱應以確保列車運行的安全與平穩(wěn)為主要目標。在起動后期和途中牽引加速過程中，可采用最大牽引力加速牽引，以達到節(jié)能的目的。3 無線遙控操縱系統(tǒng)（LOCOTROL） LOCOTROL系統(tǒng)的概述 LOCOTROL系統(tǒng)可以說是當今世界最先進的動力分布式系統(tǒng)之一，主要應用于單一線路重載鐵路運輸領域，能顯著提高鐵路運輸能力并有效優(yōu)化運營加長加大型火車。其靈活的安裝方式，簡單的維護要求，可靠的性能及低廉的成本，使之被廣泛應用于全球各地，在北美、南非、澳大利亞等地都有應用，在中國主要應用在大秦鐵路的運煤重載列車上。目前在大秦鐵路上運行的HXDl型重載列車由2臺HXDl型機車共同牽引，1臺主控機車，1臺從控機車。按現(xiàn)行2萬噸組合列車開行模式，每兩臺機車分布在列車中共同牽引一列列車。該系統(tǒng)對分布在一列組合列車中的兩臺機車，利用機車自身安裝的800MHz電臺或通過GSMR通訊網(wǎng)絡，以主控或被控的方式完成對列車的制動或牽引，實現(xiàn)兩臺機車由一名司機同步控制，使兩臺機車同時啟動、加速、減速、制動停止，消除了操縱的不一致，減小或者防止車廂之間的擠壓或者拉鉤，不僅使列車運行更為安全，同時也大大提高了大秦線運輸能力。LOCOTROL系統(tǒng)對如同大同線的復雜線路情況的適應性在試驗項目中已經(jīng)得到驗證，且說明LOCOTROL技術有能力應用于國內(nèi)其它線路以提高運力。LOCOTROL允許在各從控機車間掛接50輛 (C80)車輛以組成2萬噸列車，這樣的長大列車具備與傳統(tǒng)5千噸列車同等的車鉤受力和空氣制動性能。開行2萬噸LOCoTROL組合列車替代傳統(tǒng)的萬噸列車將提高大秦線運力。LOCOTROL有兩種工作模式:同步模式和獨立模式。在大秦鐵路中運行的HXD1型重載重聯(lián)列車主要采用同步模式，同步模式適用于多個機車牽引一列列車的情況，大秦線的運煤列車引入LOCOTROL以后，每個牽引機車上都將安裝LOCOTROL，通過LOCOTROL來控制牽引機車的運行，此時LOCOTROL就將采用同步工作模式。在這種模式下，主控機車LOCOTROL由機車司機操作，而從控機車LOCOTROL處于無人控制的狀態(tài)。從控機車LOCOTROL由主控機車LOCOTROL來進行遠程控制，控制指令的發(fā)送/接收通過LOCOTROL中的800MHz電臺或通過GSMR通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)。例如:當主控機車上的司機操作LOCOTROL起動主控機車時，主控機車LOCOTROL立刻發(fā)送起動指令給后面的從控機車LOCOTROL，主控機車LOCOTROL延遲t時間后起動主控機車。當從控機車收到起動指令以后，立刻控制機車起動。通過統(tǒng)計控制指令的傳輸時延，來確定主控機車LOCOTROL延遲的時間t。這樣統(tǒng)一編組的兩個機車就可以近乎同時起動，從而達到了機車同步操作控制。 LOCOTROL系統(tǒng)的原理 LOCOTROL系統(tǒng)是一個全面集成的分布式動力控制系統(tǒng)的解決方案，能對列車上分布的1臺主控機車和最多3臺從控機車進行全面控制。LOCOTROL分布式動力控制系統(tǒng)通過主控機車，控制從控機車以同步或獨立的方式運行。主控機車上感應到的命令信號通過無線傳輸給從控機車。借助LOCOTROL系統(tǒng)，可以優(yōu)化動力分配和整個列車的制動控制,使機車的牽引和制動更迅速，更平穩(wěn)，從而實現(xiàn)更安全，有效的列車操作。LOCOTROL原理如圖31所示圖31 LOCOTROL原理圖 LOCOTROL分布式動力系統(tǒng)支持操作人員通過LOCOTROL顯示設備將A端或者B端機車設為 LOCOTROL主控機車或從控機車。LOCOTROL分布式動力系統(tǒng)也可以使操作人員對整個列車的各個機車實現(xiàn)同步控制，從控機車遵從主控機車LOCOTROL系統(tǒng)的命令，這樣主控機車和從控機車的牽引和電制動級位將保持同步，實現(xiàn)整部列車的同步操控。這些特點，與分布式的制動和充風能力一起，使得操作人員對機車保持更好的控制，從而獲得更好的機車操縱、更短的充風時間、更短的制動距離以及更小的列車間作用力。 LOCOTROL系統(tǒng)的特點 LOCOTROL系統(tǒng)特點如下: 提高列車整體牽引力(牽引更長，更重的列車) 優(yōu)化動力分布和制動效果 提高牽引效率，減少車輛阻力 減少車輪和軌道的磨損 降低車輛間作用力，減少車鉤受力 加速制動緩解 減少斷鉤事件發(fā)生(90%) 減少制動時間(22%)和制動距離(33%) 減少列車管的充風時間(60%) 節(jié)約能耗(5%15%) 優(yōu)化周轉周期(平均縮短12%) 改善低速操作 更快地進行加速和減速 減少人員需求(只需要主控司機操作) 改善設備利用4 電控空氣制動系統(tǒng)（ECP） 概述 傳統(tǒng)空氣制動存在的問題 貨物列車長大、重載和快速的發(fā)展趨勢超出了傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)的性能極限，根據(jù)國際上開行重載列車的經(jīng)驗，當牽引重量達15000t以上時，采用傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)會頻頻發(fā)生斷鉤、脫軌事故。美國鐵路統(tǒng)計結果表明，在所發(fā)生的全部事故中，有70%是斷鉤事故。美國鐵路每年事故的直接損失達5千萬美元(不包括對運輸、人員等的間接影響)。 對于超長重載列車，傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)存在以下主要問題: (l)制動、緩解響應時間長 傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)以列車管壓力變化為控制信號觸發(fā)各車輛制動機動作實現(xiàn)制動、緩解功能。盡管各國在提高空氣制動系統(tǒng)控制信號傳遞速度(制動波速、緩解波速)方面做了大量工作，目前較先進的制動機緊急制動波速已達到250m/s～280m/s，但再先進也無法超過空氣壓力波傳播極限速度300m/s。，制動減壓信號從頭部傳到最后一輛車至少需要10秒鐘，造成重載列車常用、緊急制動時列車前后部制動力不一致，列車中將產(chǎn)生巨大的車鉤力和劇烈的縱向沖動，嚴重時可能造成斷鉤、脫軌事故。 (2)再充氣時間長 傳統(tǒng)空氣制動系統(tǒng)通常采用單一制動主管，缺乏對儲風缸的持續(xù)充風能力。實施制動后，儲風缸壓力空氣流入制動缸，需要通過緩解將列車管和儲風缸完全充滿后，才能進行下一次制動。列車長度的增加，會造成再充風時間增長。過長的再充風時間容易造成司機對列車速度的失控，嚴重時會造成放腸，對安全產(chǎn)生嚴重威脅。 另外，傳統(tǒng)的動力集中牽引方式也是制約列車重量增加的瓶頸。在動力集中方式下，頭部機車和后部車輛間的車鉤力必然隨著列車重量的增加而增加，該方式下的最大牽引重量受車鉤強度限制。因此，如何布置牽引動力也是開行長大重載貨物列車的關鍵。 ECP發(fā)展歷史 為解決上述問題，國際上主要采取了2種技術:動力分布控制系統(tǒng)(DP)和電控空氣制動系統(tǒng)(ECP)。 動力分布式控制系統(tǒng)(DP)將機車分散布置在重載列車中，司機在主控機車上通過基于有線或者無線通信的控制系統(tǒng)對各從控機車進行遠程控制。這種方式類似于將長大列車分解為多列協(xié)調運行的短編組列車。該方式下實施空氣制動、緩解時，分布在列車中的各臺機車同時參與列車的制動和緩解控制，一定程度上提高了制動與緩解波速、縮短了制動距離、減小了車鉤力。DP發(fā)展開始于美國，1959年在美國進行了首次機車無線遙控同步牽引控制系統(tǒng)試驗，隨后在美國該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進，20世紀70年代日趨成熟，在澳大利亞、巴西和阿爾及利亞得到應用。80至90年代，美國哈里斯公司推出了全計算機方式的第三代無線遙控設備(即Locotrol)，在美國和加拿大推廣應用。電控空氣制動系統(tǒng)(ECP)是自 1872年喬治，韋斯汀豪斯發(fā)明空氣制動機以來，貨車制動系統(tǒng)最顯著的變革lv0]。它徹底改變了制動控制信號的傳輸媒介和傳送方式，最大限度地改善了列車制動、緩解過程中的縱向沖動問題及列車的再制動能力。ECP最初由AAR鐵路成員開發(fā)， 1994年TSM公司研制出早期的ECP制動系統(tǒng)， 1995年美國開始在重載單元列車上研究采用ECP， 1997年，ECP開始在美國、加拿大進行裝車試驗， 1999年3月AAR制訂了ECP規(guī)范標準—54200。目前，ECP系統(tǒng)己在美國、加拿大、南非、澳大利亞等國的重載單元列車上采用，安裝車輛已達一萬多輛，取得了很好的運用效果。獲得AAR認可的ECP控制閥有三種類型:重疊型、獨立型和模擬型。重疊型ECP通過在傳統(tǒng)空氣控制閥安裝ECP接口板、ECP控制閥和通信系統(tǒng)實現(xiàn)，這樣，每輛車上有兩套獨立的控制閥，車輛在傳統(tǒng)空氣制動和ECP兩種模式下工作；獨立型ECP取消傳統(tǒng)空氣制動閥，用電控閥控制制動缸充、排風。該型式ECP不能按傳統(tǒng)空氣制動模式工作，裝備獨立型ECP設備的貨車無法與現(xiàn)有