关于多维度提升机车乘务员经济操纵效果的思考_韩波.pdf

1 哈尔滨铁道科技哈尔滨铁道科技HARBIN RAILWAY TECHNOLOGYHARBIN RAILWAY TECHNOLOGYA Meditation on Improving the Effect of Train Economic DrivingHAN Bo1，HE Minfang1，ZHOU Hao2，LIU Chunming1，XU Wei1（1.China Railway Harbin Group,Sankeshu Locomotive Section，Harbin 150050，Heilongjiang，China；2.China Railway Harbin Group Of Technology Corporation，Harbin 150029，Heilongjiang，China）Abstract：Based on the situations onsite and the management experience of railway locomotive system,this thesis made an in-depth analysis of the factors that influence train economic driving,as well as the problems in the management,assessment,and examination of existing economic driving control system.It gives direction to the multi-dimensional effort to reduce energy cost by exploiting the potentialities of train economic driving.Key words：Railway；Locomotive；Driving；Energy Saving；Management摘要：目前我国大多数铁路列车仍然沿用人工驾驶模式，每名乘务员操纵习惯和水平不尽相同，列车能耗水平也因人而异。通过调研铁路机务系统现场经验和管理实际情况入手，分析影响机车乘务员节能操纵的因素，以及当前机务系统节能操纵管理、评价、考核方面存在的问题，指出了从多维度入手提升机车乘务员节能操纵效果的具体方向，将操纵节能潜力充分挖掘出来，扩大节支效果。关键词：铁路；机车；操纵；节能；管理中图分类号：U268.6文献标识码：A文章编号：1674-2451（2022）04-0001-06关于多维度提升机车乘务员经济操纵关于多维度提升机车乘务员经济操纵效果的思考效果的思考韩波韩波1 1，何敏芳，何敏芳1 1，周浩，周浩2 2，刘春明，刘春明1 1，许威许威1 1（1.中国铁路哈尔滨局集团有限公司三棵树机务段，（1.中国铁路哈尔滨局集团有限公司三棵树机务段，黑龙江黑龙江哈尔滨150050；哈尔滨150050；2.哈尔滨国铁科技集团股份有限公司，黑龙江哈尔滨150029）2.哈尔滨国铁科技集团股份有限公司，黑龙江哈尔滨150029）列车操纵是一种不易外化的隐性知识，经济操纵又是其中的典型问题。由于机车乘务员操纵习惯和能力不尽相同，列车能耗水平也因人而异。多年来，各机务段提出了不同的经济操纵方法并树立了一些操纵节能的典型，可是操纵节能空间究竟有多大，影响操纵用能的因素有哪些，相关做法究竟是否能够取得实效等一系列问题，却经常说不清道不明，甚至在一定范围内存在争议。2020 年以来，国内外经济形势变化，能源价格攀升，在运输成本压力日收稿日期：2022-09-14益加大的情况下，我们有必要对列车节能操纵的管理体系和方法进行重新审视。1列车经济操纵的节能潜力和推广意义一般认为，担当相同车次时，谙熟线路断面情况的优秀乘务员若能充分实施经济操纵，其用能数量可较一般水平者少 8%10%。为验证这一说法，三棵树机务段曾对某无疫情影响年份某月哈尔滨佳木斯间 9 对内燃客车的能耗数据做过分析，结果 2 年 第 期2 0 2 2表明：在统计时段内各车次牵引用油均值差异率最高者为 19.81%，平均值为 13.73%；极值差异率最高者达到 33.49%，平均值为 23.30%。由此可见，在扣除接运晚点、车站超停、运行抢点、施工慢行、极端天气等客观因素所致用能差异的情况下，同一车次因操纵水平不同而产生 10%左右的用能差异是客观存在的，且可能更大。因而，在当前我国铁路大多数列车仍沿用人工驾驶模式的情况下，通过多维度管理提升操纵效果节能仍然具有重要意义，并可以取得可观的节支成果。为充分发掘操纵节能潜力，有必要对影响乘务员经济操纵的因素进行分析。2机车乘务员经济操纵效果影响因素分析讨论经济操纵问题，要明确影响列车能源消耗的各种因素。按照来源不同，我们把这些因素划分为环境因素、能力因素和意愿因素三个方面。2.1环境因素环境因素又称客观因素，其对列车能耗影响不以人的意志为转移，主要有两方面：（1）既定环境因素。这类因素在铺画列车运行图时就已确定，主要指线路断面、图定运行时间情况和区段顶棚速度。相比全部为平直线路的区段，有起伏坡道的线路可以提供列车动、势能之间的互相转换，更有利于乘务员节能操纵技能的发挥。图定运行时间松紧程度的影响更为直接，顶棚限速和正点速度之间的差值即为乘务员节能操纵发挥空间的大小。（2）随机环境因素。指列车运行途中遇到的各种不可控情况，主要包括发车晚点、施工慢行、执行特定行车办法、车站超停、非机务原因区间停车、防止交通肇事紧急制动、通过列车因调度指挥降速或停车等信号、以及极端天气（如大风、暴风雨雪等）、极端气温等。其中前八个因素的影响主要体现为机车等时期延长，达速耗能，以及为恢复正点而使用高功率位抢点而产生的能耗增加，极端气温影响主要表现为机车辅助功率增大导致的能耗上升。2.2能力因素能力因素指乘务员实施经济操纵的能力。其内容主要包括乘务员对列车运行时分、区段线路断面的熟悉程度、对列车速度机车功率手柄位置关系的掌握、制动调速操作水平、以及对前行后续列车运行情况的把握等。（1）乘务员对线路是宏观断面情况的掌握。在起伏坡道多，列车运行时分相对宽松的典型低耗区段，合理利用坡度变化进行动、势能转换，减少不必要的制动和加载，是列车运行节能的主要途径；反之，如果不熟悉线路断面，乘务员途中下坡不敢放，上坡不敢闯，反复加载制动不仅浪费列车动能，还走不出点来。以原哈佳间 K7005 次快客为例：用能最少的机班全程制动次数为 29 次；用能最多的机班为 61 次，二者用能相差 26.35%。经添乘了解乘务员对线路断面的掌握情况，前者几乎能把哈佳间所有主要坡道的坡度和位置背出，运行过程中可以根据前方 35 个闭塞分区内坡度变化的整体情况制定操纵策略，主要依靠改变主手柄位置控速，依靠动、势能不断转换减少列车用能；而后者却基本说不清线路情况，一路被动地跟着监控提示走，见到限速就下闸，限速结束就提手柄猛抢，差距可见一斑。（2）乘务员进站停车时的制动机操作水平。正线停车时，能力较强的乘务员不仅能够以较高的速度进站，而且停车时基本一闸到位，甚至一闸对标；而能力较弱的乘务员往往控速过早过低，造成二次制动。牵引大编组列车时甚至需要一停再开，不仅自身运缓，而且还会引发后续列车机外调速停车。（3）乘务员对列车各区间运行时分、前行后续列车所在位置的把握，也对列车能耗存在较大影响。在线路平直、列车速度较高的区段，除减少不必要的制动外，合理把握列车运行时分，尽可能多地让机车在经济功率区工作，适当提前车机联控，合理控制与前行或后续列车的距离，防止因追及而被迫减速或停车等信号，这些都是经济操纵的重要策略。（4）乘务员对所用机型“主手柄级位功率曲线”和“牵引力速度曲线”的掌握程度，运行途中使机车尽可能地在高效率区内工作，充分发挥机车牵引特性中的优势部分，在耗能相对低的情况下获得较大的加速度。2.3意愿因素实际作业过程中乘务员对操纵策略的选择并不完全取决于其能力，而是对安全、质量和效益等诸要素统筹衡量后，根据利益导向取舍的结果,即主观意愿。该意愿的强弱取决于考核体系的合理性，主要体现在以下两方面：（1）经济操纵成果能否得到充分肯定。传统节能考核采用“中位数法”，以司机报单实际能耗数据为基础，按车次、辆数、空重比划分后，挑选节能水平略好于中位数的记录作为考核基准，节奖超关于多维度提升机车乘务员经济操纵效果的思考 3 哈尔滨铁道科技哈尔滨铁道科技HARBIN RAILWAY TECHNOLOGYHARBIN RAILWAY TECHNOLOGY罚。此模式看似合理，实际上却存在很大缺陷。报单上的能耗数值是列车运行途中各种主、客观因素作用的总和，是乘务员能力因素和环境因素共同作用的结果。不同日期的同一车次，即使编组一致，途中的随机环境因素影响也不尽相同。由于传统考核方法无法将上述随机环境因素精确量化并从总能耗中剔除，乘务员经济操纵的努力和操纵中的负面问题都被这些因素的影响而掩盖了。这样的节能考核结果客观性不足，指导性差，经常伤害优秀乘务员节能操纵的积极性。（2）考核体系中安、质、效诸维度力度的合理摆布。机车乘务员是否实施经济操纵，除取决于节能激励外，还取决于行车安全、操纵质量考核的影响。节能激励的力度并不大，比重大约只占乘务员工资的 2%3%，而安全和质量一旦出问题，哪怕瑕疵，都会导致大额经济考核、甚至待岗或行政处分，因此在三者博弈时，效益往往最先被舍弃。质效矛盾最常见，例如停车对标问题中的质效博弈，个别车间为追求过高的对标精度而盲目加大考核力度，乘务员为规避考核，进站停车时大面积采用两段制动法，进站前过度抢点，进站后以极低速度停车，其结果是产生大量不必要的抢点能耗，用成本来为不适宜的管理决策买单。安效矛盾也同样存在，如一些干部为防止乘务员忘做贯通试验，在不考虑各站出站方向线路断面差异的情况下，盲目要求乘务员起车出站后必须立即进行贯通试验，降速必须达到 5 km/h。在出站前方为上坡道的情况下，相关做法导致列车动能积蓄不足，闯坡后期无力，只能用满手柄位硬拽，浪费大量能源。2.4小结综上所述，列车经济操纵是一个以机车乘务员自身能力为基础，环境因素与管理因素相互交织，安全、质量、效益诸要素相统筹的多层次复杂问题。除个人能力外，乘务员经济操纵能力的发挥主要取决于管理因素，尤其是各考核体系的客观性、合理性。提升经济操纵效果首先必须解决两个问题：一是培养经济操纵能力，解决“会不会干”的问题；二是提升经济操纵意愿，解决“愿不愿干”的问题。针对现状，我们提出“从技术改进入手提升经济操纵能力；从机制调整出发增强经济操纵意愿；双管齐下，充分释放操纵节能潜力”的总体思路。3提升经济操纵效果需要的技术支持为提升经济操纵效果，三棵树机务段按照既定总体工作路线开展了一些研究，具体如下：3.1构建基于牵引仿真的高客观性考核指标下达系统解决考核结果客观性不足问题的思路是：编写基于列车动力学模型的仿真程序如图 1 所示，模拟列车运行全过程，得到各车次在不同牵引机型、编组情况下按理想状态运行时的能源消耗数据，即“考核标”。模型以颗粒化处理后（每 100 m 为计算单位）的 LKJ 线路数据和 TB/T 1407.12018列车牵引计算 第 1 部分：机车牵引式列车中各机型牵引计算参数、功率曲线为基础，结合各车次速度等级、编组、站停情况等运行图要素，对列车运行过程进行模拟。计算过程中，模型首先根据各种阻力和设定的图 1动车组列车动力学模型 4 年 第 期2 0 2 2确定乘务员用能考核最终结果时，第一步是区分主客观抢点能耗。先确认是否有终到早点，若有，将早点耗能按时间占比从抢点总能耗中剔除。然后再按时间占比剔除各客观因素引起的抢点能耗，余值即为主观因素引起的抢点能耗,见式（1）：Ckq=Cqz-Czd-Czq（1）式（1）中：Ckq客观原因抢点能耗，kg；Cqz抢点能耗总合，kg；Czd终到早点能耗，kg；Czq主观原因抢点能耗，kg。然后按式（2）计算出该车次总能