段明民， 楊 欣， 王京波

(1 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 研究生部， 北京 100081；2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所， 北京 100081)

貨物列車(chē)制動(dòng)主管定壓在高寒地區(qū)的適應(yīng)性研究*

段明民1，2， 楊 欣2， 王京波2

(1 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 研究生部， 北京 100081；2 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所， 北京 100081)

針對(duì)高寒地區(qū)漏泄量允許值增加到40 kPa/min時(shí)的貨物列車(chē)制動(dòng)性能進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，分析了不同列車(chē)主管定壓對(duì)漏泄值增大情況下的適應(yīng)性。試驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的漏泄條件下，列車(chē)制動(dòng)主管設(shè)置定壓為600 kPa會(huì)使得其漏泄量較定壓500 kPa時(shí)更大；高寒地區(qū)漏泄量偏大條件下，不同制動(dòng)主管定壓對(duì)列車(chē)制動(dòng)能力的影響較小，在制動(dòng)調(diào)速和常用全制動(dòng)停車(chē)時(shí)其性能表現(xiàn)基本一致。

貨物列車(chē)； 主管定壓； 高寒地區(qū)； 試驗(yàn)研究

在高寒地區(qū)的冬季，列車(chē)制動(dòng)管系漏泄超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，且難于處理，容易導(dǎo)致列車(chē)不能按時(shí)發(fā)車(chē)，干擾運(yùn)輸秩序。為保證高寒地區(qū)冬季低溫條件下的貨物列車(chē)運(yùn)行秩序，減少因漏泄值超限導(dǎo)致的列車(chē)發(fā)車(chē)延誤，有關(guān)部門(mén)建議：在高寒地區(qū)，當(dāng)列車(chē)制動(dòng)管系漏泄允許值≤40 kPa/min時(shí)可允許貨物列車(chē)開(kāi)行。

高寒地區(qū)由于寒冷引起列車(chē)制動(dòng)管系氣密性能降低，造成列車(chē)管漏泄量增大。而在既有線(xiàn)路上部分鐵路局分別采用列車(chē)制動(dòng)主管定壓500 kPa 和定壓600 kPa，因此有必要研究列車(chē)制動(dòng)主管定壓對(duì)漏泄允許值增加到40 kPa/min時(shí)的適應(yīng)性。

通過(guò)在高寒地區(qū)的列車(chē)對(duì)比試驗(yàn)，研究和分析了不同列車(chē)制動(dòng)主管定壓在高寒地區(qū)的制動(dòng)性能和差異。

1 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)通過(guò)分別在不同位置的多個(gè)貨車(chē)列車(chē)主管上設(shè)置漏泄點(diǎn)，模擬由于高寒地區(qū)造成的漏泄量增大現(xiàn)象。

1.1 靜態(tài)試驗(yàn)

靜態(tài)試驗(yàn)在1∶1制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，采用JZ-7制動(dòng)操縱臺(tái)+60輛貨車(chē)的配置進(jìn)行試驗(yàn)；在編組列車(chē)中任意設(shè)置不超過(guò)6%的關(guān)門(mén)車(chē)。采用不同制動(dòng)主管定壓進(jìn)行(1)氣密性試驗(yàn)；(2)感度試驗(yàn)；(3)安定試驗(yàn)；(4)持續(xù)一定時(shí)間的保壓試驗(yàn)；(5)緊急制動(dòng)試驗(yàn)，并測(cè)試列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的下列參數(shù)：

①列車(chē)壓力梯度；②列車(chē)各車(chē)制動(dòng)缸的壓力分布；③列車(chē)各車(chē)制動(dòng)缸的升壓時(shí)間；④緩解和再充風(fēng)時(shí)間。

1.2 運(yùn)行試驗(yàn)

運(yùn)行試驗(yàn)列車(chē)采用為DF4B機(jī)車(chē)牽引5 000 t編組的形式，試驗(yàn)過(guò)程中未使用電制動(dòng)。試驗(yàn)的線(xiàn)路區(qū)間為哈爾濱鐵路局濱洲線(xiàn)海拉爾東站至博克圖站，試驗(yàn)期間的環(huán)境溫度為-26℃～-19℃，在試驗(yàn)線(xiàn)路上分別進(jìn)行以下試驗(yàn)：

(1) 列車(chē)調(diào)速制動(dòng)試驗(yàn)

試驗(yàn)列車(chē)在海拉爾東站至博克圖站運(yùn)行一個(gè)往返，其中興安嶺站至博克圖站區(qū)間長(zhǎng)度約為22 km(K563～K539下行方向，短鏈約2 km)，線(xiàn)路區(qū)間內(nèi)為連續(xù)長(zhǎng)大下坡道，坡度為13‰～16‰。試驗(yàn)時(shí)按照哈爾濱鐵路局的五閘五停操縱方法進(jìn)行下嶺操作，監(jiān)測(cè)列車(chē)在線(xiàn)路上的各項(xiàng)制動(dòng)性能參數(shù)。

(2) 列車(chē)制動(dòng)停車(chē)試驗(yàn)

試驗(yàn)列車(chē)在卓山至免渡河區(qū)間K649+800處進(jìn)行常用全制動(dòng)停車(chē)試驗(yàn)，在K639處進(jìn)行緊急制動(dòng)停車(chē)試驗(yàn)，制動(dòng)初速度80 km/h，測(cè)試列車(chē)的制動(dòng)距離是否符合技術(shù)規(guī)程要求。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 制動(dòng)靜態(tài)性能對(duì)比

在相同的漏泄點(diǎn)數(shù)量和分布情況下，列車(chē)管定壓500 kPa時(shí)氣密性試驗(yàn)測(cè)得的漏泄值會(huì)比定壓600 kPa時(shí)測(cè)得的漏泄值更小。說(shuō)明對(duì)同一列車(chē)而言，定壓500 kPa會(huì)比定壓600 kPa有更優(yōu)的氣密性能。

我們將列車(chē)制動(dòng)性能分解為制動(dòng)、保壓和緩解3個(gè)過(guò)程進(jìn)行比較。表1～表3是列車(chē)主管不同定壓下的制動(dòng)靜態(tài)性能對(duì)比。

表1 制動(dòng)過(guò)程列車(chē)管定壓500 kPa和定壓600 kPa的制動(dòng)靜態(tài)性能對(duì)比

表2 保壓過(guò)程列車(chē)管定壓500 kPa和定壓600 kPa保壓過(guò)程性能對(duì)比

表3 緩解過(guò)程列車(chē)管定壓500 kPa和定壓600 kPa緩解過(guò)程性能對(duì)比

在高寒地區(qū)漏泄量增大的情況下，漏泄加快了全列排風(fēng)的速率，但對(duì)于不同的列車(chē)管定壓而言，各車(chē)輛的出閘時(shí)間仍然基本相同，減壓量相同時(shí)各車(chē)的制動(dòng)缸壓力也基本相當(dāng)，定壓600 kPa時(shí)的有效減壓量比定壓500 kPa高，制動(dòng)力相對(duì)較大的特點(diǎn)沒(méi)有發(fā)生變化。

對(duì)于保壓過(guò)程，由于漏泄量的增加，使列車(chē)主管壓力仍然處于持續(xù)下降的狀態(tài)，因此制動(dòng)缸也處于持續(xù)上升的過(guò)程。因此在感度試驗(yàn)和持續(xù)保壓試驗(yàn)的保壓過(guò)程中，各車(chē)的制動(dòng)缸壓力仍然持續(xù)增長(zhǎng)，漏泄量相當(dāng)時(shí)制動(dòng)缸壓力增長(zhǎng)的程度也相當(dāng)，僅受到不同定壓時(shí)的制動(dòng)缸最高壓力限制。

緩解時(shí)各測(cè)試斷面的開(kāi)始緩解時(shí)間基本相同，全列的充風(fēng)時(shí)間受到緩解時(shí)的初始?jí)毫τ绊?，?dāng)初始?jí)毫Φ蜁r(shí)，充風(fēng)時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)；對(duì)于不同的列車(chē)主管定壓，其初始?jí)毫ο嗤┬沽恳蚕喈?dāng)時(shí)，其充風(fēng)時(shí)間也基本一致。

2.2 制動(dòng)運(yùn)行性能比較

(1) 調(diào)速制動(dòng)性能

列車(chē)在長(zhǎng)大下坡道運(yùn)行時(shí), 為使列車(chē)運(yùn)行速度不超過(guò)線(xiàn)路限速，常采用空氣制動(dòng)的周期制動(dòng)進(jìn)行調(diào)速，即制動(dòng)、緩解、再制動(dòng)、再緩解，直至駛出長(zhǎng)大下坡道。而哈爾濱鐵路局濱洲線(xiàn)興安嶺至博克圖區(qū)間由于線(xiàn)路坡度大，采用的是每次制動(dòng)停車(chē)后再緩解的操縱辦法進(jìn)行調(diào)速，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

在兩種定壓的列車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)過(guò)程中，均未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)列車(chē)發(fā)生意外緊急、意外制動(dòng)和自然緩解現(xiàn)象，列車(chē)制動(dòng)力未見(jiàn)明顯衰減。

從興安嶺下嶺五閘五停的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，列車(chē)實(shí)施最小減壓制動(dòng)，但由于列車(chē)管漏泄量較大，使列車(chē)管壓力持續(xù)降低，列車(chē)制動(dòng)力持續(xù)增加，列車(chē)制動(dòng)距離均比操縱示意圖預(yù)計(jì)的制動(dòng)距離短；在下嶺過(guò)程中，由于線(xiàn)路坡道較大，列車(chē)速度增加較快，充風(fēng)時(shí)間稍顯不足，第二閘、第三閘在定壓500 kPa時(shí)尾部風(fēng)壓充至472 kPa，在定壓600 kPa時(shí)尾部風(fēng)壓充至574 kPa，而第四閘制動(dòng)時(shí)列車(chē)管尾部壓力已充至定壓。第五閘由于已經(jīng)接近站場(chǎng)，為避免長(zhǎng)時(shí)間占用區(qū)間及滿(mǎn)足進(jìn)站限速要求，列車(chē)提前下閘以滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

從兩種定壓的實(shí)施效果來(lái)看，列車(chē)均存在欠壓的情況，定壓對(duì)列車(chē)制動(dòng)能力的影響不明顯。在興安嶺至博克圖區(qū)間坡度為14‰～16‰的情況下，列車(chē)充風(fēng)緩解時(shí)間均略嫌不足，使列車(chē)的再制動(dòng)能力有部分損失。本次試驗(yàn)在下嶺過(guò)程中未使用機(jī)車(chē)電制動(dòng)，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，可使用機(jī)車(chē)電制動(dòng)進(jìn)一步調(diào)速，控制列車(chē)速度的上升，使列車(chē)獲得更多充風(fēng)時(shí)間。

表4 興安嶺至博克圖區(qū)間運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果

(2) 列車(chē)制動(dòng)停車(chē)距離對(duì)比

試驗(yàn)分別采用常用全制動(dòng)停車(chē)和緊急制動(dòng)停車(chē)的方法對(duì)不同定壓的制動(dòng)距離進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 常用全制動(dòng)和緊急制動(dòng)停車(chē)試驗(yàn)結(jié)果

在列車(chē)管定壓為500 kPa和600 kPa兩次運(yùn)行試驗(yàn)中，初速度80 km/h的列車(chē)緊急制動(dòng)距離分別為576,622 m，折算制動(dòng)距離592,634 m，均符合《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第203條中規(guī)定的貨物列車(chē)緊急制動(dòng)距離限值800 m的要求。由于緊急制動(dòng)施加時(shí)，列車(chē)主管的壓力快速排至零，因此，高寒地區(qū)漏泄量的增加對(duì)緊急制動(dòng)停車(chē)沒(méi)有影響，定壓600 kPa時(shí)由于全列制動(dòng)力高于定壓500 kPa時(shí)的制動(dòng)力，制動(dòng)距離也相對(duì)較短。

值得注意的是，由于試驗(yàn)列車(chē)初速度僅為80 km/h，實(shí)施常用全制動(dòng)停車(chē)時(shí)，由于列車(chē)管減壓速率較慢，全列的制動(dòng)力增長(zhǎng)較慢，當(dāng)列車(chē)速度降至約20 km/h時(shí)，定壓600 kPa時(shí)的列車(chē)制動(dòng)力才高于定壓500 kPa時(shí)的列車(chē)制動(dòng)力，此時(shí)對(duì)制動(dòng)距離的影響已很微弱。因此，不同列車(chē)制動(dòng)主管定壓在常用全制動(dòng)停車(chē)試驗(yàn)中的表現(xiàn)亦不明顯。

3 結(jié)論及建議

(1) 在相同的漏泄條件下，列車(chē)制動(dòng)主管設(shè)置定壓為600 kPa會(huì)使得其漏泄量較定壓500 kPa時(shí)更大；

(2) 高寒地區(qū)漏泄量偏大條件下，不同制動(dòng)主管定壓對(duì)列車(chē)制動(dòng)能力的影響較小，在制動(dòng)調(diào)速和常用全制動(dòng)停車(chē)時(shí)其性能表現(xiàn)基本一致。

鑒于列車(chē)制動(dòng)主管定壓不統(tǒng)一在我國(guó)鐵路貨車(chē)運(yùn)用過(guò)程中造成了諸多問(wèn)題，建議加大力度進(jìn)一步開(kāi)展列車(chē)制動(dòng)主管定壓研究。

[1] 夏寅蓀，吳培元，等. 120型空氣制動(dòng)機(jī)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

[2] TB/T 1492-2002鐵道車(chē)輛制動(dòng)機(jī)單車(chē)試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.

[3] TB/T 2555-1995車(chē)輛制動(dòng)機(jī)列車(chē)試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，1996.

[4] 中國(guó)鐵路總公司. 鐵路技術(shù)管理規(guī)程:鐵總科技[2014]172號(hào)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2014.

[5] TGCL 113-2010 鐵路貨車(chē)運(yùn)用維修規(guī)程[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

Adaptability of the Set Pressure of Freight Train Brake Pipe in the Alpine Region

DUANMingmin1,2，YANGXin2,WANGJingbo2

(1 Technology Research College, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China;2 Locomotive & Car Reseaech Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

Aimed at the condition that allowable value of the leakage of train brake pipe is increased to 40 kPa/min in alpine region，a series of test is carried out for the brake performance of freight train, and the adaptation about different train pipe set pressure is analysed. Test results show that: in the same condition of leak, when the pressure of train brake pipe pressure set to 600 kPa, the leakage will greater than that pressure set to 500kPa; in the condition of the allowed leakage increased in alpine area, given different brake pipe set pressure has little effect on the train braking ability, the performance is basically identical when speed control and full service brake parking.

freight train; the set pressure of train pipe; alpine region; experimental research

1008-7842 (2015) 06-0028-04

*中國(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2013J007-B)

)男，副研究員(

2015-05-22)

U272

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.07