浅谈高坡区段旅客列车的平稳操纵方法

刘雪峰

郑州铁路局新乡机务段河南新乡453000

摘要：分析旅客列车产生冲击的原因，以及列车在各种坡道上的受力情况。在安全的前提下，以平稳操纵为中心，总结各种坡道上的操纵办法。针对典型多变坡道中的不同路况，介绍机车平稳操纵方法及注意事项。实际应用表明，该操纵方法有效降低了旅客列车冲击现象的发生，提高了列车运行的稳定性。

关键词：旅客列车；冲击分析；平稳操纵；高坡

随着铁路总公司“服务旅客，创先争优”活动的深入开展，机车乘务员应意识到只有更好地实现“安全、正点、平稳、舒适”，才能提高铁路运输的整体水平和服务形象。因此，切实提高机车乘务员的操纵质量势在必行。

我段担当的客车牵引区段中，长大坡道较多，最大坡度达20‰，复杂的线路地形对列车平稳运行和乘务员操作水平提出了更高的要求。本文针对该区间地形复杂、坡度多变的特点，分析列车的受力情况以及平稳运行的条件，总结出列车在不同坡道上平稳起动、运行和调速的方法，有效地降低了旅客列车冲击现象的出现，实现了旅客列车的平稳运行。

1、冲击的产生

列车是指编成的车列并挂有机车及规定的列车标志。机车和车辆间及车辆和车辆间是由车钩及缓冲装置连接的，钩间的间隙很易使机车和车辆间产生纵向力，这纵向力就是列车产生冲击的根本原因。

列车运行工况分为稳定工况和过渡工况。过渡工况下列车车钩间隙是一直变化的。由于缓冲器容量和行程有限，当车钩受力增大到一定程度，缓冲器就会完全被压缩，如果车钩力再继续增加，那么缓冲器已经不再起缓冲作用，于是出现了所谓的“刚性冲击”，形成列车冲动。

2、冲击产生的动力学分析

列车运行时受到的力主要有：机车牵引力（F），列车阻力（W）和列车制动力（B）等。其中列车阻力最为复杂多变，阻力可分为基本阻力和附加阻力，而附加阻力分为坡道、隧道和曲线附加阻力。在高坡区段对列车运行影响最大的就是坡道附加阻力。列车运行中冲动的产生与其受力情况有直接关系。

2.1列车起动时冲击分析

列车起动时，车钩受到机车牵引力F的作用，前部车钩拉力最大，越往后越小。列车起动时的纵向力与牵引力提升的快慢以及车钩间隙状态有关。因此，起动前应先拉钩，并且尽量减小起动电流，为列车平稳启动打基础。

2.2列车运行中冲击分析

2.2.1无坡道变化

无坡道变化即平道或相同坡道上运行。在无坡道变化时，当机车牵引力F大于列车运行阻力W时，列车获得一个与列车运行方向相同的加速度。那么列车所受合力C为：C=F-W式

（1）列车加速度a=C/M式（2）

其中M为列车质量。

当C>0时，列车加速前进，而机车牵引力是由前向后依次传递的，就会导致机车先加速，车辆后加速，冲动也就产生了，并且牵引力越大冲动就越大。当机车牵引力恒定不变时，机车加速度和车辆的加速度相等后，机车车辆状态稳定，列车就又恢复到平稳状态。

同理，当C<0时，即减小机车牵引力F时，会产生车钩压缩的过程，产生冲击。所以回司机控制器主手柄时应缓慢退级，尽量减小列车冲动。

当F=W时，这两个是一对平衡力，列车匀速前进，加速度为0，列车不会出现冲击现象。

总而言之，列车以恒速运行或恒加速度加速时最为平稳。

2.2.2坡道变化

列车运行中坡道变化是常见现象，下面分别对这些情况进行分析。

平道向上下坡道转换和上下坡道转为平道时，机车先受到坡道附加阻力作用，使机车加速度与车辆加速度不同，车钩出现伸张或者压缩，从而产生冲动。只有随着坡度的变化逐步增大机车牵引力（制动力），才能保证机车加速度和车辆加速度相同，保持列车平稳。

上下坡道的转换，也就是列车通过通常所说的“鱼背形坡道”和“锅底形坡道（反鱼背形）”。机车经过变坡点后，受到一个与车辆相反的坡道阻力，使车钩发生变化，且这两种情况下车钩变化比较明显，若此时改变机车工况，冲动最为明显。

2.3列车制动和缓解时的冲击分析

我国普遍使用的是空气制动机，制动、缓解指令均通过连接在一起的列车制动管的制动波、缓解波来传递，因而是机车先制动或者缓解，尾部车辆最后制动或者缓解。

由此可知，车钩在压缩状态下制动、拉伸状态下缓解，列车的冲动就会减轻。但在现实生产中这种情况很少存在，因此提出了“牵引辅助制动法”：实施制动前，将机车单电机牵引力控制在5-lOkN（相控机车牵引电机电流控制在200A以下），利用机车较小的牵引力使列车处于牵引状态下运行并拉伸全部车钩后，实施减压制动（初次减压量不宜过大，一般掌握在50kPa）后，单阀缓解，使机车始终呈缓解状态，列车产生制动作用并稳定降速（时间原则上应控制在5s以上）后，视具体情况可采用解除或不解除牵引力的制动方法。该方法使机车小牵引力状态下小减压制动，突破了传统的操纵方法，解决了旅客列车平稳操纵关键环节上存在的问题，经实践检验取得了理想效果。

总之，冲击产生的原因可以归结为：机车与车辆、车辆与车辆之间的运动状态突然发生变化，与之相连的车辆由于惯性还保持原来的状态，这两者产生了不同的加速度，加速度差达到一定值，冲动就产生了。所以减少机车和车辆的加速度变化，是实现列车平稳操纵的依据和核心理念。

结束语

实践证明，该操纵方法在我所处的旅客列车中运用效果良好，能够有效降低列车冲击现象的出现，提高了列车运行稳定性。我国幅员辽阔，铁路线路众多，地形复杂，机车操纵方法灵活多变，乘务员务必具体情况具体分析，不可生搬硬套。

参考文献：

[1]周战武.HX_D1型机车牵引货物列车坡停的研究及对策[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2017（04）：135-137.

[2]张一任.浅谈高坡区段旅客列车的平稳操纵方法[J].郑州铁路职业技术学院学报，2014，26（01）：12-14.

[3]方永忠.精伊霍电气化铁路高坡区段列车防溜逸措施[J].铁道运输与经济，2010，32（11）：48-51.

[4]屈东，汪伟.HX_D3型机车高坡区段运行安全性评估[J].中国铁路，2010（03）：28-32.