和谐型机车制动系统在重载列车操作中的适应性分析

和谐型机车制动系统在重载列车操作中的适应性分析
发布时间：2022-01-05T08:02:26.914Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：赵泽斌[导读] HXD1及HXD2型机车在大秦线承担牵引重载列车的任务，牵引模式主要为单机牵引1万吨和双机牵引2万吨组合列车。

呼和浩特铁路局集团公司集宁机务段呼和南整备车间内蒙古呼和浩特市 010000摘要：HXD1及HXD2型机车在大秦线承担牵引重载列车的任务，牵引模式主要为单机牵引1万吨和双机牵引2万吨组合列车。

文章根据和谐型机车在进行长大列车制动操作时的实际情况，对机车制动系统的供风能力及列车制动控制等方面进行分析，总结重载机车制动系统
的运用经验。

关键词：和谐型机车；制动系统；运用操作；适应性
一、HXD1型机车制动系统分析
HXD1型机车制动机选用Knorr公司的CCBⅡ制动机。

CCBⅡ制动机，属于AAR技术体系，是在原26-L机车制动阀基础上，采用计算机网络技术实现的电子控制模式的制动系统，主要运用在北美地区，具有大量的牵引重载列车应用经验，能够满足重载列车使用环境。

我国铁路制动技术体系与AAR标准接近，所以CCBⅡ制动机能够满足我国重载列车的运输需求，这从CCBⅡ制动机在SS4型机车上的使用就可以看出。

但是在HXD1型机车制动系统中，仍有一些不合理的地方，如在机车风源系统、后备空气制动的设计环节上存在不足。

HXD1型机车的设计是在列车管支路上设置了一个制动阀D38（ZB11），制动时制动阀ZB11根据需要直接排出列车管压缩空气，相当于排气塞门；缓解时由总风管经由截断塞门D36和调压阀D37向列车管充风至调压阀设定的压力，如图2所示。

另外，通常情况下，为了保证CCBⅡ制动机的正常工作，必须将带电触点的截断塞门D36置于关闭状态，切断总风到制动阀ZB11的通路，同时电触点接通并通过此触点给制动系统供电。

但是实际运用中已数次发生该截断塞门位置偏离而导致的电触点断开，引起列车意外紧急制动。

为了保证列车正常、安全地运行，建议将截断塞门D36的电触点短接，保证制动系统的供电电源。

二、HXD2型机车制动系统分析
HXD2型机车制动机选用了符合UIC标准的法维莱公司EUROTROL制动系统，这在欧洲属于成熟技术，客货运机车通用，由于欧洲机车牵引列车多为短小编组，速度较高，这种制动控制系统具有其适用性。

当HXD2型机车担当牵引长大编组重载货物列车时，发现其制动系统有些性能不能满足列车操纵的要求，甚至对列车的运行安全造成影响。

为了适应中国铁路运用条件，经过不断地试验验证，EUROTROL制动系统在以下几个方面做了技术调整。

三、和谐型机车制动系统在重载列车操作中的适应性分析
3.1均衡风缸减压速度的调整
HXD2型机车在型式试验进行车辆编挂过程中，常用制动减压时常发生列车意外紧急制动，机车制动系统均衡风缸的减压速度过快是造成意外紧急的主要原因。

图4为HXD2型机车均衡风缸的减压曲线，从中可以看出：在制动时的均衡风缸减压速度分成两个阶段，前一个阶段减压速率约为70kPa/s，减压量约55kPa；后一个阶段较慢，速率约为17.5kPa/s，整个常用制动。

这个设计原则上有问题：一方面大秦线开行组合列车，当使用备用制动时，DP连接断开，会出现主从控机车制动机减压缓解不同步现象；另一方面缺少了均我国机车制动机均衡风缸的减压速度基本是个斜直线，速率为20～28kPa/s，EUROTROL控制的均衡风缸减压速度远远高于我国机车原制动机的减压速度，机车均衡风缸的减压速度直接影响列车管的减压速度，过快的列车管减压速度就有可能对机车和车辆制动系统的安定性能造成影响。

大秦线使用最多的车辆是C80，配备120（或120-1）型空气分配阀，保证紧急制动安定性的列车管减压速率为40kPa/s，而保证紧急制动作用的减压速率要求是60kPa/s。

HXD2型机车均衡风缸的减压速度，不仅超出了车辆制动阀安定的范围，而且达到或超出了紧急制动灵敏度的要求，也就是说，当列车编组较短或在进行车辆编挂等调车作业时，由于列车管容积较小，司机进行减压调速时列车管压缩空气响应并追随均衡风缸的减压速度较快。

尽管 HXD2型机车本身不设紧急制动排风阀，但这种减压速度会直接导致车辆紧急放风阀动作，尤其是挨着机车的车辆，随后紧急制动放风作用沿着列车管在全列车中发生，即在常用制动减压过程中产生意外紧急制动作用。

为此，必须对HXD2型机车均衡风缸的减压速率做出调整，在全制动工况均衡风缸常用全制动减压时间不变的情况下，将减压速率调整在20～28kPa/s内，以符合我国铁路的技术标准，避免列车意外紧急制动作用的发生。

至今，HXD2型机车的均衡风缸排风速率都已经完成了技术调整。

HXD1型机车中继阀排风孔径较小，列车管减压速率慢，主控和从控机车列车管的减压明显滞后于机车均衡风缸，这就使得机车和靠近机车的车辆制动缸压力上升缓慢，列车中列车管压力有一个缓变的梯度，车辆制动缸的压差小，如第106位车辆制动缸与157位车辆制动缸及210位车辆制动缸的最大压差约75～150kPa。

并且，使用HXD2型机车比使用HXD1型机车牵引时第106位车辆的制动缸升压时间快了1倍。

3.2制动中继阀的改进
HXD2型机车制动中继阀，按照欧洲的使用方式，列车管排气和充气的孔径较大，直径达到20mm，这样的参数不适合在长大列车中运用。

3.2.1制动时制动中继阀的影响
在列车制动减压过程中，因为中继阀的排风孔径较大，靠近机车的车辆列车管明显排风速度较快，但由于列车管长度以及通气孔径的影响而使远离机车的车辆受到影响。

根据前期试验的结果，确定在2万吨组合列车运用中，将HXD2型机车中制动继阀制动排气口的孔径由25.4mm调整到6.25mm，而将制动中继阀缓解充风口的孔径调整为8.5mm。

调整完成后，HXD2型机车牵引2万吨组合列车在大秦线又进行了相关试验，以验证中继阀充排气孔径调整后的适用性。

3.2.2缓解充风时制动中继阀的影响
在对列车制动后进行缓解操作时，由于中继阀的充风孔径较大，靠近机车的车辆能够很快获得机车列车管的充风压力空气，使列车管迅速达到能满足制动阀缓解的压力而使得这些车辆制动阀很快缓解，但同时因为列车管长度及通径的影响，远离机车的车辆获得列车管压力的增压较前部车辆要困难得多。

同样，在对HXD2型机车中继阀的充风特性进行调整后，列车调速在制动后缓解时，车钩力也明显大幅度地减小。

3.3断钩保护性能
HXD2型机车原设计中关于列车断钩保护的性能欠缺，产生断钩保护的条件是列车管压力与均衡风缸压力相差150kPa，并延时5s钟后断钩保护。

对单元万吨列车进行模拟列车断钩试验，试验时在列车尾部打开列车管截断塞门，使列车管内的压力空气迅速排入大气，触发车辆制动紧急阀的紧急放风作用，要求机车切断列车补风，保持机车和车辆的制动。

但是由于机车未检测到断钩保护，均衡风缸压力未下降，列车管压力一直在补风状态。

机车列车管在紧急制动波速传递到达后迅速下降，但是由于均衡风缸并维持在400kPa以上，列车管压力随即跟随均衡风缸压力开始上升，总风持续向列车管充风，不到20s后，机车制动开始缓解，随后车辆制动也陆续开始缓解。

为此，根据我国铁路的技术要求，建议对机车断钩保护功能进行重新设计，采用流量传感器采集列车管排风速率。

当列车管排风速率达到60~80kPa/s时，断钩保护动作，切断列车管补风源，同时机车主断器断开。

这样当列车管存在大泄漏时，可避免机车由于一直补风及断钩保护动作迟缓导致的前拉后拽，发生次生故障。

四、结束语
和谐型交流传动机车投入运用以来，针对HXD1、HXD2型机车制动系统实施的一系列改进措施，为大秦线重载列车安全运行提供了基本的保证，但在今后重载列车运行过程中，机车制动系统难免会遇到一些其他问题，需要不断进行研究和改进。