国能朔黄铁路神华号与和谐号交流电力机车互联互通重载研究

国能朔黄铁路神华号与和谐号交流电力机车互联互通重载研究 摘 要：国能朔黄铁路基于LTE技术的无线重联通信系统，开行两万吨重载组合列车，2019

年底，朔黄线交流电力机车123台，在机车编组时，由于不同机型的系统性能不同，每一列两万吨列车只能由同一种型号机车进行编组，在机车编组上存在极大的局限性，为继续提升国能朔黄铁路机车运用效率，释放朔黄线运输能力，神华号与和谐号交流电力机车互联互通研究势在必行。

关键词：神华号，和谐号，重载，互联互通 0 神华号与和谐号机车互联互通必要性 2016年国能朔黄铁路两万吨列车正式开行，开行初期公司组织对全线通信、机车、站场、行车指挥等多方面进行了整体升级，通过积累两万吨重载技术管理经验，两万吨列车日开行10对。

2017年公司年运量2.88亿吨，公司组织各联合单位开行两万吨列车，朔黄线两万吨重载列车进入常态化、规模化开行时期。

2018年公司年运量3.05亿吨，图定两万吨列车日均32对，通过无线重联设备的统一性改造，实现了自管神华号交流电力机车与联运单位神华号交流电力机车互联互通开行两万吨、和谐号交流电力机车单独编组开行两万吨列车的模式。

根据国能朔黄公司运输需要，2020年两万吨列车图定开行36对，按目前机车周转时间38小时，测算需要配置交流电力机车125台，2019年底朔黄线交流电力机车共123台。沿用以往两种组合模式开行两万吨列车的方式已不能满足需要，急需通过神华号与和谐号交流电力机车互联互通的方式开行两万吨列车，解决重载组合列车编组“瓶颈”问题。

1 神华号与和谐号机车车型审查 1.1 交流电力机车车型概况 目前，在朔黄线运用的交流电力机车主要有神华号交流八轴电力机车、神华号交流十二轴电力机车以及和谐号交流八轴电力机车（表1-1）。

表1-1 各车型主要参数对比表 车型 参数

神华号八轴 交流电力机车 神华号十二轴 交流电力机车 和谐号八轴

交流电力机车

供电制式 AC 25kV/50Hz AC 25kV/50Hz AC 25kV/50Hz 车辆限界 满足GB/T 146.1-83 满足GB/T 146.1-83 满足GB/T 146.1-83

轴距 1435 mm 1435 mm 1435 mm

轴式 2(B0 -B0 ) 3(B0 -B0 ) 2(B0 -B0 )

轴荷重 25 t 25 t 25 t 整备质量 2×100 t 3×100 t 2×100 t 前后车钩中心距 35304 mm 52912 mm 35240 mm 机车车体宽度 3100 mm 3100 mm 3100 mm 转向架中心距（单节车） 9000 mm 9000 mm 9000 mm 转向架固定轴距 2800 mm 2800 mm 2800 mm 轮周牵引功率 9600 kW 14400 kW 9600 kW 启动牵引力 760 kN 1140 kN 760 kN 持续牵引力 532 kN 798 kN 532 kN 轮周电制动功率 9600 kW 14400 kW 9600 kW 最大电制动力 461 kN 691 kN 461 kN 持续速度 65km/h 65km/h 65km/h 牵引恒功率速度范围 65～120 km/h 65～120 km/h 65～120 km/h 制动恒功率速度范围 75～120 km/h 75～120 km/h 75～120 km/h 机车最高运营速度 120 km/h 120 km/h 120 km/h 功率因数（大于 20%额定功率，网压 22.5~27.5kV） 0.99 0.99 0.99

1.2 两种车型技术审查 根据两种车型特性，分别对机车无线重联控制系统，机车粘着软件版本，机车牵引/制动设定力控制斜率进行技术审查：和谐号交流电力机车无线重联控制系统采用车载数据传输设备GDTE（型号TEC-TROM01-DTE03），机车同步操控设备OCE软件版本号17.2.17；神华号交流电力机车无线重联控制系统采用无线重联LTE数据传输设备（型号DTE-L），机车同步操控设备OCE软件版本号17.8.25。和谐号交流电力机车粘着程序版本号为V2.2.8，神华号交流电力机车粘着程序版本号为V1.1.5。和谐号交流电力机车牵引/制动设定力在不同工况下牵引/制动设定力控制斜率与神华号交流电力机车有差异（表1-2），和谐号交流电力机车网络程序V1.2.2版本。

表1-2 神华号与和谐号牵引/制动设定力控制斜率

1.3 互联互通技术分析 为达到两种车型的系统兼容，对和谐号交流电力机车网络程序由V1.2.2版本升级为V1.2.6版本，粘着程序由V2.2.8升级为V1.1.5，无线重联LTE数据传输设备进行了改造、同步操控设备OCE软件程序由17.2.17升级为17.8.25，实现了两种车型牵引/制动特性及控制特性一致、无线重联系统及通信接口一致。神华号与和谐号交流电力机车转向架型号均为ZEC120-B0-A，车体均为整体承载的框架式焊接结构，钩缓系统均为E级钢100型车钩及13B型钩尾框、缓冲器型号均为QKX100，基础制动装置均采用JPXZ-1A型盘形制动器、JPXZ-2A型盘形制动器，在转向架构造原理、机械强度、动力学一致。且两种车型均采用DK-2型电空制动机，制动系统的原理设计、控制功能、操作方法等都相同。

通过上述互联互通技术分析，通过技术升级、改造，实现两种车型控制原理、控制功能、操作方法、同步性能的一致性。

2 机车互联互通实施分析 针对两种车型的牵引/制动特性性能，机车互联互通实施方案分为机车无线重联静态编组试验，朔黄线神池南站至黄骅港区段神华号与和谐号交流电力机车采用 1+1 编组模式牵引108辆C80货车万吨列车试验，朔黄线神池南站至黄骅港区段神华号与和谐号交流电力机车采用 1+1 编组模式牵引216 辆 C80 货车两万吨列车试验。

2.1机车互联互通静态编组试验 神华号与和谐号交流电力机车无线重联静态编组试验主要验证LTE无线重联同步控制系统的功能、机车控制程序匹配性。通过编组解编次数13次，编组所需要的时间<15秒，解编所需要的时间每台机车<10秒，数据分析确认和谐号交流电力机车V1.2.6版本网络程序满足与神华号交流电力机车无线重联编组动态试验评定指标（图2-1、2-2）。

图2-1 和谐号7190与神华号7074机车互联互通牵引力发挥 图2-2 和谐号7190与神华号7074机车互联互通牵引力发挥 2.2机车互联互通万吨动态编组试验 在机车互联互通万吨动态编组试验下，进行了和谐号7190、7191机车，神华号八轴7074机车，分别担当主、从控牵引 1+1 编组模式牵引108辆C80货车万吨试验列车25列，神华号十二轴8007机车分别与和谐号7190、7191机车牵引 1+1 编组模式牵引108辆C80货车万吨试验列车2列，主要验证主从机牵引/电制斜率的发挥。

通过试验数据分析互联互通重联编组列车，和谐号交流电力机车V1.2.6版本网络程序牵引/电制斜率与神华号交流电力机车一致（图2-3、2-4）。

序号 工况 描述 神八斜率 神十二斜率 京八斜率

1 紧急工况 1. 实际牵引力大于1kN，且牵引封锁激活 2. 实际电制力大于1kN，且电制封锁激活 3. 过分相强断激活 100kN/s 100kN/s 200kN/s 2 过分相工况 手动过分相 75kN/s 75kN/s 135kN/s 3 小力矩工况 实际牵引/电制动力小于20kN 22.5kN/s 22.5kN/s 45kN/s 4 准恒力矩工况 机车正常操作模式 37.5kN/s 37.5kN/s 75kN/s

图2-3 神华号7074与和谐号7190机车互联互通牵引力/制动斜率 图2-4 神华号7074与和谐号7190机车互联互通牵引力/制动斜率 2.3机车互联互通两万吨动态编组试验 在机车互联互通两万吨动态编组试验下，进行了和谐号7190、7191机车，神华号八轴7074机车，分别担当主、从控牵引1+1 编组模式牵引216 辆 C80 货车两万吨列车13列，神华号十二轴8007机车分别与和谐号7190、7191机车牵引1+1 编组模式牵引216 辆 C80 货车两万吨列车试验列车2列，主要验证可控列尾排风控制，DTE-L设备通信状态，牵引/电制斜率发挥，主从机车同步操作控制。

通过对互联互通两万吨动态编组试验列车列尾数据分析，列尾装置通信效果良好，列尾风压查询、常用排风、跟随排风功能符合评定指标（2-1）。

表2-1 互联互通试验列车列尾数据分析 序号 日期 车次（机车号） 列尾主机号 查询/反馈 成功率

1 2020年4月10日 28904（7074+7191） 602418 137/133 97.1%

2 2020年4月12日 28400（7191+7074） 602221 109/105 96% 3 2020年4月12日 28502（8007+7190） 602499 151/149 98.7% 通过互联互通两万吨动态编组试验数据分析试验过程中DTE-L设备通信状态良好，未出现闪黄、闪红现象（图2-5）。 图2-5 和谐号7191机车互联互通试验LTE通讯状态 通过对互联互通两万吨动态编组试验列车网络数据分析，和谐号与神华号交流电力机车的牵引/电制斜率一致，主从机车同步操作控制正确率为100%（图2-6、2-7）。

图2-6 神华号7074与和谐号7191机车互联互通牵引力/制动斜率