前言

铁路作为国家战略性、先导性、关键性重大基础设施，是国民经济大动脉、重大民生工程和综合交通运输体系骨干，在保障国家关键物资运输，实现大宗货物远距离运输中的作用至关重要。列车载重的增加及运行速度的提高，严重影响着列车运行的安全性、可靠性、稳定性[1]。

为确保列车安全开行，王奇钟[2]根据列车运行中纵向力变化规律、动力制动特点和《机车操作规程》规定，结合实际操纵经验，提出了动力制动时的操纵要点和注意事项;李建东[3]根据万吨列车实际操纵经验，在理论与实际相结合的基础上讨论科学合理地操纵万吨列车;王强[4]等人研究单元万吨重载列车机车工况转换、站内及坡道起车、列车空气制动及机车通过电分相区4种典型运行工况下的操纵安全风险,结合现场单元万吨重载列车操纵经验，采取试验仿真和专家咨询等方式，提出降低单元万吨重载列车操纵安全风险的对策。为保证公司长交路列车的开行安全，本文开展了C70A长交路单元万吨列车动力学性能试验，系统收集运行数据，验证长交路列车运行可行性和安全性。

1.试验机车、车辆

1.1机车

本次试验机车为神华号交流 8 轴机车和SS4B直流机车

表 1.1-1 神 8 交流机车、SS4B机车主要技术参数

1.2车辆

本次试验采用C70A车辆，C70A车辆为两辆一组，每辆车之间采用牵引拉杆连接，两端分别为16号旋转车钩和17号固定车钩。

表 1.2-1 铝合金 C70 A 型车辆主要技术参数

1.3测点布置方式

在中部59位加挂韶山4B型150机车的第1、3、4位车钩更换为测力车钩（安装应变片），测试参数主要为车钩纵向力；在司机室安装振动加速度计，主要监测运行中机车簧上振动加速度，评判列车冲动情况；安装数据采集仪，用于记录列车运行中产生的数据。见表4-1所示。

表 4-1 测试设备

1.4安全性评定指标

参照机车车辆运行安全性的现行有关标准，并借鉴以往重载组合列车试验中对中部从控机车的动力学性能控制指标，确定机车运行安全性参数的限度值如下：

（1）纵向车钩力安全性控制限度值

从控机车纵向车钩力≤2000kN；

C70货车纵向车钩力≤2250kN；

（2）建议性评定指标

列车正常运行工况：最大车钩力≤1000kN；

列车纵向加速度≤9.8m/s2；

列车常用全制动工况：最大车钩力≤1500kN；

车体横向加速度≤4.91m/s2；车体垂向加速度≤6.87m/s2，每100km线路超限点数不超过3个为合格。

2.动态试验

2.2试验目的

通过对装载煤货物集装箱C70A型车辆担当单元万吨列车，进行车钩动力学研究，进一步验证列车运行可行性和安全性。

2.3测试方法

在列车运行试验过程中，全程测试中部韶山4B型150机车所受纵向力状况，测试列车在循环制动过程中、各线路工况和速度工况条件下的列车纵向力作用情况，评估机车运行安全性。

2.4试验列车编组

编组方式：神华号十二轴交流机车+58辆C70A型重车+SS4B型直流机车（具有检测装置）+58辆C70A型重车+列尾。

2.5试验结果及分析

本次试验神池南至肃宁北组织开行17072次C70单元万吨列车试验，由从控SS4B型150直流机车对列车纵向受力进行采集，试验过程中按常规操纵操作列车，神南至西柏坡间共计循环制动18次，西柏坡至肃宁北区间共计制动2次，通过数据分析循环制动过程中列车纵向受力均在正常指标范围内，列车受力规律与两万吨列车纵向受力规律一至，均是先拉后压，列车在大转下坡道下缓解后纵向受力较小，在一致型坡道缓解后纵向受力偏大，本次列车在循环制动过程中最大纵向受力发生在寺铺尖隧道缓解后22s左右，其拉钩力为762kN，压钩力-477kN。在平原区段制动两次，最大拉钩力334kN，最大压钩力为-410kN。

2.5.1神池南至宁武西区间

神池南至宁武西间共计循环制动2次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，最大纵向受力发生在神池南出站试闸处，列车最大受力发生在前钩，其拉钩力为615kN，压钩力为-326kN，由于列车出站至试闸处充风较满，缓解速度相对较低。

2.5.2宁武西至龙宫区间

宁武西至龙宫间共计循环制动3次，其中最大拉钩力为301kN，最大压钩力为-447kN，均产生在宁武西出站施行第一把空气制动缓解后，在龙宫站内缓解空气制动后纵向受力较小。

2.5.3龙宫至北大牛区间

龙宫至北大牛间循环制动1次，缓解后列车纵向受力较小，其拉钩力为0kN，压钩力为-163kN，此处为大转小坡道且缓解速度偏高。

2.5.4北大牛至原平南区间

北大牛至原平南间共计循环制动2次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，最大纵向受力发生在74km/h，其拉钩力为379kN，压钩力为-188kN，此处为小转大坡道缓解时前小列处于12‰的下坡道，后小列处于平道所以拉钩力大于压钩力，第二次因接信号停车缓风。

2.5.5南湾至滴流磴区间

南湾至滴流蹬间共计循环制动3次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，最大纵向受力发生在寺铺间隧道一致性坡道，其拉钩力为762kN，压钩力为-477kN，由于水泉湾隧道接信号停车缓风后再动车时充风时间偏长缓解速度偏低导致列车纵向受力较大。第三次缓解后受力较小，此处为大转小坡道且缓解速度偏高。

2.5.6滴流磴至猴刎区间

滴流蹬至猴刎间共计循环制动3次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，最大纵向受力发生在猴刎一接近缓解后，其拉钩力为170kN，压钩力为-658kN，此处为于10‰转6‰下坡道加之缓解速度偏低，缓解时前小列处于缓坡，由于缓解波速从前往后传递，当整列车全部缓解完毕，后半列下滑力大于前半列下滑力，导致压钩力偏大。最小受力发生在猴刎站内，此处为大转小坡道且缓解速度偏高，其拉钩力为0kN，压钩力为-137kN。猴刎至小觉间制动1次，缓解后列车纵向受力相对偏大，其拉钩力为476kN，压钩力为-421kN，此处为一致型坡道且充风时间较长缓解速度偏低，在小觉一接近处缓解后产生。

2.5.8小觉至古月区间

小觉至古月间制动1次，缓解后列车纵向受力相对偏大，其拉钩力为455kN，压钩力为-465kN，在该区间210.131km处缓解后产生，此处为一致型坡道且充风时间较长。

2.5.9古月至西柏坡区间

古月至西柏坡间共计循环制动2次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，最大纵向受力发生在230km处，其拉钩力为170kN，压钩力为-534kN，此处为大转小坡道，缓解后纵向力释放时，前小列处于缓坡后小列在大坡造成压钩力相对较大。

2.5.10西柏坡至肃宁北平原区段

西柏坡至肃宁北间共计制动2次，缓解后列车纵向受力均在安全指标范围内，西柏坡至三汲由于利用4‰缓坡制动缓解后有利于纵向力的释放，所以列车纵向受力相对较小，灵寿至行唐间缓解后由于整列处于连续的变坡点。

3.总结

（1）试验开行的C70A单元万吨列车在正常运行工况，中部59位列车纵向受力安全运行指标和加速度均在安全限度之内。

（2）试验全程采集59位纵向受力，其中最大列车纵向受力为762kN，发生在南湾至滴流磴区间153.839km速度40km/h再生力390kN缓解后。综合分析原因为：列车在水泉湾隧道接信号停车缓风，动车后充风时间长达10分19秒，满风状态下减压，列车制动力较强，导致缓解后列车纵向受力较大。

（3）长大下坡道区段施行空气制动缓解时，在保证列车充风需求情况下，应适当提高列车缓解速度，缩短下次周期制动充风时间，能有效降低列车缓解后纵向受力。通过数据分析得知，C70A单元万吨在长大下坡道区段满足40km/h以上缓解后充风和控速需求。

（4）四大带闸过分相车站（龙宫、北大牛、滴流磴、猴刎）空气制动缓解后，列车纵向受力最大为-213kN，均无拉钩力的产生。

通过对平原区段施行空气制动缓解后受力分析，在保证排风时间的情况下，应尽量提高列车缓解速度和缓解再生制动力，降低列车缓解后列车纵向受力。

参考文献

[1] 刘华为.神朔线重载运输发展模式探讨 [J]. 铁道建筑技术 , 2016(9): 116-119.

[2]王奇钟. 机车司机动力制动操纵中存在的问题及对策[J].  电力机车与城轨车辆，2010(5)：54-57. 

[3] 李建东. 电力机车牵引万吨列车的平稳操纵[J]. 内蒙古 科技与经济，2016(10)：71-72. 

[4]王强,王春雨,张哲,等.关于单元万吨重载列车操纵安全风险分析及对策[J].铁道货运,2020,38(04):38-42

[5]康亚鹏.朔黄铁路2万吨列车开行方案研究[D].石家庄铁道大学,2017.