朔黄铁路2万t重载列车模式化操纵技术应用及发展方向_王普.pdf

第2期朔黄铁路2 万 t重载列车模式化操纵技术应用及发展方向王普（国能朔黄铁路发展有限责任公司，河北 肃宁062350）摘要：2016年，朔黄铁路2 万t列车规模化开行。随着列车总重和辆数的增加，列车纵向力成倍增大，运行中易发生断钩分离、机车钩缓装置失效、渡板变形等严重行车问题，给司机的操纵带来了更为严峻的考验。实践证明，在相同的线路条件下，同样的2 万t列车因减压量、缓解时机、再生力等因素变化，会导致完全不同的结果。因此，研究出一套安全、平稳、正点的重载列车操纵方法就显得十分重要。文章结合朔黄铁路实际情况，阐述了2 万t重载列车模式化操纵技术基本原理和模式化操纵技术的定义，分析了模式化操纵技术的优缺点，系统介绍了重载列车模式化操纵技术指导系统构架和原理以及良好的应用效果。关键词：重载列车；操纵技术；模式化中图分类号：U268.4文献标识码：B文章编号：2096-7691（2023）02-080-05作者简介：王普（1982），男，工程师，现任职于国能朔黄铁路发展有限责任公司，主要从事铁路机务管理工作。Tel：[phone]，E-mail：引用格式：王普.朔黄铁路2 万 t重载列车模式化操纵技术应用及发展方向 J.能源科技，2023，21（2）：80-84.0引言2016年3月9日，朔黄铁路开始大规模开行基于LTE-R通信2 万 t重载组合列车，年运量从2 亿 t攀升至3 亿 t以上，目前2 万 t列车日均达40列以上。但由于人员操纵、设备故障等多种因素诱发的行车问题时有发生，其中人员操纵对列车开行的安全性影响较大，如车体错位、机车渡板变形、车钩缓冲器失效等给行车安全带来了严重的隐患。如何提高2 万 t重载列车司机平稳操纵技能，减少困难区段运行中的纵向冲动，压缩途停次数等问题一直是相关技术人员关注的研究重点。1模式化操纵技术定义及规则1.1模式化操纵技术的定义模式化操纵技术是以列车运行安全为前提，在安全的基础上，根据列车牵引的长度、总重、机车牵引特性及朔黄线的线路特点，形成一套具有安全、平稳和技术速度最大化特性的列车操纵，即定制动区段、定制动速度、定制动再生力、定缓解区段、定缓解速度、定缓解再生力的一种相对机械的列车操纵方法，又称“六定”操纵法。1.22 万t重载列车模式化操纵技术基本规则（1）选择有利地段缓解。2 万 t列车初制动缓解后整列车将在20 s内产生缓解作用，因从控机车同时向前部和后部车辆充风，造成前部车辆与后部车辆存在较大的缓解时间差，其中前130 辆在8 s内全部产生缓解作用，后60 辆在1820 s产生缓解作用，该缓解规律与大秦线1+1编组2 万 t列车基本相同1。由于列车前后缓解的严重不同步性，造成2 万 t列车在长大下坡道区段缓解时，列车车钩产生先拉后压的运动过程，从而导致较大的纵向车钩力，特别是整列处于长大下坡道或整列处于平原起伏区段缓解后，从控机车的车钩力更加明显。因此，一般选择前小后大的线路坡度缓解列车，以此来抑制较大车钩力的产生。（2）采用长波浪制动。2 万 t列车在缓解后1850 s，从控机车将产生较大的车钩力，特别是减压量超过50 kPa列车制动力增加后的缓解，从控机车的车钩力更加明显4。因此，一般采用初减压或小减压量，列车降速慢、制动距离长的空气制动法。（3）避开从控机车处在小半径曲线处缓解。列车第21卷 第2期Vol.21 No.22023年4月Apr.2023第2期在曲线上运行时，由于离心力的方向和列车运行方向不一致，在其作用下会产生一定的横向力，横向力使外侧车轮轮缘紧压外轨内侧，产生曲线阻力和横向力。在列车质量和运行速度不变的情况下，曲线半径越小，离心力越大。曲线阻力越大，横向力也越大。由于1+1组合2 万 t列车缓解的不同步性，调速缓解过程中列车会产生较大的纵向车钩力，如果此时列车又处于小半径曲线，会加大横向力，增大车钩偏转角度，从而使机车的脱轨系数增加3。（4）避开从控机车处在道岔位置处缓解2。试验报告和典型案例证明，从控机车处在道岔位置处缓解，机车运行稳定性较非道岔区有所变化，从控机车横向力及脱轨系数较非道岔区相对增加。基于上述原因，朔黄线神池南原平南、南湾西柏坡两个循环制动区段可供缓解的区段屈指可数。目前，符合缓解条件的区段共计16处，缓解区段决定着缓解速度、缓解再生力、制动区段、制动速度和制动再生力，为研究模式化操纵技术创造了有利条件。2模式化操纵技术实施途径因司机心理素质、操纵手法存在一定的差异，特别是模式化操纵技术 LKJ 分析给指导司机带来强大的工作量，如何实现重载列车操纵实时提醒、LKJ自动分析，实现操纵统一、LKJ 分析统一成为机务人的难题。2017年，朔黄铁路公司结合自身线路特性，成功研发出了重载列车模式化操纵技术指导系统。重载列车模式化操纵技术指导系统包含车载指导子系统和地面分析子系统。主要根据线路条件、运输组织模式，有关列车操纵的规章及现场总结出的实际操纵经验，进行归纳、整理，经过检验优化，量化为计算机可识别的平稳操纵评价模型。充分利用移动电子设备和无线网络技术，实现了全程关键操纵点语音提示的随车指导功能，辅助司机平稳操纵。地面分析系统实现操纵情景再现、关联分析、智能评价等功能。重载列车模式化操纵技术指导系统框架如图1所示。列车平稳操纵标准司机按照操纵原理操纵列车车载指导子系统地面分析子系统重载列车模式化操纵指导系统司机操纵记录指导优化列车平稳操纵标准图1重载列车模式化操纵技术指导系统框架2.1车载指导子系统车载指导子系统由车载主机和显示终端两部分组成。车载主机实时采集、存储监控装置TAX箱的速度、管压、公里标等信号数据，然后实时传输给显示终端，显示终端把接收到的数据转化为列车实际运行曲线并与建议操纵曲线进行对比，对安全关键操纵点进行语音提示，对违规操纵进行报警，对司机列车操纵起到事前提醒的作用。具有防止超速、机车信号变化、工况转换、停车追加减压至100 kPa、机车信号绿掉白、过分相、充排风完成等64 项动态语音提示功能，具备车位核对、后部瞭望、走廊巡视、信号机确认等1 000 余项静态语音提示功能。车载指导子系统架构如图2所示，车载主机和移动终端实物如图3所示，移动终端运行界面和装车效果如图4所示。车载指导子系统数据分析处理中心TD-LTETAX箱110 V电源110 VRS485车载主机WiFi显示终端图2车载指导子系统架构图3车载主机和移动终端实物图4移动终端运行界面和装车效果2.2地面分析子系统地面分析子系统采用开放式结构和模块化管理的设计理念，便于及时更新列车分析和评价规则，满足实际应用需求。系统把LKJ文件进行解析，然后根据列车速度、制动管压力、机车牵引力、再生力、线路公里标等信号与2 万 t平稳操纵规则进行对比和分析，检索出操纵违规项，实现了LKJ文件100%检索、自动分析和评价，大大提高了工作效率。目前，地面分析子系统具备普列、单元万吨、组合万吨、2 万 t等19王普：朔黄铁路2 万 t重载列车模式化操纵技术应用及发展方向81第2期种编组模式操纵评价功能。分析人员通过PC端直接进入地面分析子系统，及时查询司机操纵违规得分情况。地面分析子系统原理如图5所示。地面分析子系统自动评价界面如图6所示，主要内容包含车次、日期、机车号、司机姓名、操纵得分等。转出卡数据导入原始操纵记录数据库关联操纵运行曲线数据综合分析考核人员、转出卡信息库线路纵断面数据库标准运行参数数据库操纵考核标准数据库违规操纵指导建议分类违规操纵统计操纵记录考评得分多功能违规操纵查询考评结果历史数据库违规操纵分布统计查询结论数据导出图5地面分析子系统原理图6PC端地面分析子系统自动评价界面2.3模式化操纵技术的优缺点2.3.1优点（1）保证了列车运行安全。模式化规避了司机操纵的随意性、差异性，规避了司机操纵陋习带来的安全隐患。（2）提高了运输效率。模式化实现了按图操纵，正常情况下前行和后续列车步调保持一致，最大限度地规避了列车追踪造成的停车缓风，实现了列车技术速度最大化。2.3.2缺点模式化操纵技术降低了部分线路设备的使用寿命。由于模式化操纵技术设置了固定的缓解区段，导致列车缓解后的纵向力对钢轨和线路的冲击固定在一定的范围内，久而久之，该范围内线路的几何尺寸易发生变化，一定程度上加快了该范围内钢轨磨耗、基床翻浆冒泥等路基病害。3应用效果（1）重载列车模式化操纵技术指导系统于2017年正式投入使用，截至2022年3月1日，分公司配属的156 台交流机车（自管60 台、联运96 台）均配置了重载列车模式化操纵技术指导系统。该系统应用后，因机车钩缓装置失效、重联渡板变形临修的件数明显下降。20162019年缓冲器失效和重联渡板变形件数对比如图7所示。车钩缓冲器重联渡板201620172018201920202021302520151050252154543110001件图720162019年缓冲器失效和重连渡板变形对比（2）提高了重载列车运行安全和运输效率。显示终端将列车操纵实时展示，指导机车司机正确操纵列车，形成模式化操纵技术方式，实现了安全、平稳和正点。（3）减轻了司机工作压力。列车充、排风倒计时显示、制动距离自动计算、临时限速、过分相等关键地段语音提醒功能，消除了司机人为记录充、排风时间、机班互控不到位现象，减轻了司机工作压力。（4）提高了指导司机工作效率。地面分析系统实现了LKJ文件自动分析和评价，100%覆盖，消除了人为分析的不确定性，减轻了指导司机工作量，提高了工作效率。（5）缩短了新入职司机的培养周期。模式化操纵技术按照“六定”原则，明确了每一次制动和缓解的地段、再生力大小及加减载时机，便于司机掌握，无论是新入职的司机，还是有经验的老司机，其最终操纵手法均一样，使重载列车操纵变得简单化、机械化。改变了传统师带徒的培训模式，缩短了单牵万吨、2 万 t司机的培养周期。4发展方向重载列车模式化操纵技术指导系统统一了机车司机的操纵手法，有效规避了司机的操纵陋习，实现了动态操纵。但是其功能还不够完善，部分关键数据还处在事后分析阶段，与机务工作特性相关功能有待进一步开发。（1）在模式化车载设备、云服务器等现有设备的基础上整合电子手账的全部功能，集模式化操纵技术82第2期指导、电子手账、智能副司机、考试系统、学习系统、班组管理系统、平稳操纵评价系统于一身，实现“智能一板通”管理应用模式。（2）通过车载设备与HXD1交流机车TCMS系统对接，采集BCU、CCU、列车管流量等数据，实现机车非正常状态语音提示及应急处置意见功能，关口前移、防患于未然。（3）通过优秀司机操纵的海量数据及牵引计算技术，自动优化不同场景的模式化操纵技术指导曲线，实现安全、平稳、节能、高效的模式化操纵技术指导模式。目前，重载列车模式化操纵技术指导系统处于验证阶段的新功能见表1。王普：朔黄铁路2 万t重载列车模式化操纵技术应用及发展方向序号123456789101112131415新功能通过实时监测主断路器分合闸状态信号，距分相中心300 m时，且机车处于合闸状态，直接通过车载主机输入过分相、断电语音提示，直至司机断开主断路器，防止带电过分相问题发生。实时监测机车再生制动力值，当机车再生力超过规定值或者小于规定值（目前2 万 t操纵办法规定再生力最大不超过400 kN，缓解再生力为200300 kN），实时进行语音提示，改事后分析为事中提醒，实现关口前移，防止安全隐患的产生。通过实时监测机车网压，当发生接触网失压或者机车刮弓等问题时，及时提醒司机停车，防止事故扩大。实时监测机车总风缸压力值，当总风压力低于750 kPa时，通过车载主机输出“总风压力较低”语音提示，防止无风源运行问题的发生。通过车载主机4G卡与服务器（或云服务器）进行数据交换，实现在服务器端发布紧急通知，车载主机实时接收并进行语音播报。通过监控 补机 状态信息和机车制动机手柄位置信息（大闸重联位、小闸运转位）对比判断，当从控机车制动机手柄位置错误或监控未在 补机 状态时及时进行提醒，防止重载列车紧急制动和主车减压从车充风等安全隐患的产生。实时监测主、从控机车流量信息并进行对比分析和判断，当列车异常减压、产生异常流量时及时提醒司机，防止列车分离、断钩事故的进一步扩大。实现自动手账记点，并与标准的通通时分进行对比，运行至站中心自动播报早、晚点时分。实现乘务员标准化作业现场验收考评功能。添乘人员直接在移动终端上填写乘务员的标准化作业情况，分值自动生成，后台服务器具备验收成绩导出功能，取代现有的纸质标准化验收试卷。实现机车故障的在线提票功能，当机车发生故障时，乘务员利用移动终端在线提票，相关人员在服务器端录入机车故障处理情况，当乘务员接车后可以下载一个时期内机车发生的所有故障信息，便于发生非正常时第一时间作出正确的判断。实现乘务员在线月考功能。利用移动终端在线考试，自动阅卷，成绩自动生成。服务器端实现添乘人员添乘统计功能。按照添乘人的工号和日期进行组合条件查询，自动统计添乘人一个时期内的添乘趟数、工时、夜班工时、东西线等信息。服务器端实现一个时期内未被添乘人员姓名预警显示功能。如某名乘务员3 个月内没有任何人跟其添乘，服务器端自动预警显示，为指导组管理工作提供便利。实现机车乘务员在线分布动态显示功能，给中心指导组管理工作提供便利条件。移动终端通过车载4G卡将乘务员出勤和退勤信息实时上传服务器，后台服务器端实时查询和显示。通过车载主机4G卡与服务器的数据交互，实现机车位置信息实时查询，为指导组安全管理工作提供便利条件。表1重载列车模式化操纵技术指导系统处于验证阶段的新功能5结语自模式化操纵技术在朔黄铁路交流机车上广泛应用以来，机车缓冲器失效、渡板变形、操纵不当、途停等问题明显减少，同时减轻了司机的工作压力，提升了指导司机的工作效率，缩短了新入职司机的培养周期，取得了一定的经济效益。随着智慧铁路的快速发展，自动驾驶、智慧检修、智慧调车、智能调度等智慧机务项目在朔黄铁路有序推进，保障2 万 t重载列车安全、高效、经济运行。参考文献：1中国铁道科学研究院机车车辆研究所 朔黄铁路基于LTE网络的2万吨组合列车综合试验报告 R 北京，20152张二田.朔黄铁路2万t重载组合列车纵向车钩力分析及应用研究 J.能源科技，2021，19（1）：74-78.3 王普.朔黄铁路2万t列车操纵安全及对策 J.中国铁路，2017（9）：52-57.4黄建民.浅谈朔黄铁路2万吨重载列车操纵优化及应对措施 J.中国设备工程，2021（8）：86-88.83第2期Application and Development of Modular Operation Technology for20 000 t Heavy Haul Trains on the Shuohuang RailwayWANG Pu(CHN Energy Shuohuang Railway Development Co.,Ltd.,Suning,Hebei 062350)Abstract:Scale operation of 20 000 t trains wash launched in the Shuohuang railway in 2016.With the increase of the total weight and number of trains,the trains have to experience exponential increase in the longitudinal force,thus leading to serious operation problems,such as detaching coupler separation,failure ofcoupler and draft gears for rolling stock,and deformation of the gangway foot plate,etc.Thereby,it makesdifficult the drivers manipulation.Tests on the same 20 000 t train under the same line that completely different results were obtained due to changes in such factors as pressure reduction,relief timing,and regenerative capacity,etc.Therefore,it is very important to develop a process of running the heavy haul trains in asafe,stable,and punctual way.The article,in combination with the actual situation of the Shuohuang Railway,elaborates on the basic principles and definitions of modular operation technology for 20 000 t heavyhaul trains,analyzes the advantages and disadvantages of modular operation technology,and systematically introduces the framework and principles of the guidance system for modular operation technology of heavy haultrains,as well as its good application effects.Key Words:modular operation;20 000 t;heavy haul train;manipulation;system（收稿日期：2022-05-03责任编辑：王静）Research on Optimization of Slagging Treatment for Low-nitrogenBurner Transformation of 300 MW Coal-fired BoilerSUN Guangfu,YANG Wenchao,FU Qiao,LIU Jianhang(CHN Energy Heze Power Generation Co.,Ltd.,Hezhe,Shandong 274032)Abstract:After the low-nitrogen combustion transformation of Unit 4 boiler in a power plant,the flue gastemperature in the furnace became high,which caused slagging and deslagging under high load conditions.Itis prone to phenomena such as increases in main reheat steam temperature and the amount of desuperheating water,and it even may cause pipe break as a result of pipe wall overheating on the heating surface.Inaddition,the increase in flue gas temperature seriously affects the loading capacity of the unit,and falling ofbig slag blocks endangers the safe operation of slag extractor,which may cause boiler fire extinction.In response to the current problems,the pulverizing system and furnace air distribution adjustment measures arefurther optimized on the basis of low-nitrogen burner transformation of the boiler,reducing the current situation of boiler slagging,ensuring the stability of unit operation,and improving economic benefits.Key Words:W-flame boiler;low-NOxtransformation;slagging;operation adjustment（收稿日期：2022-09-19责任编辑：马小军）（上接第43页）84