地鐵車輛牽引時抖動的分析與處置

摘 要：地鐵車輛的平穩(wěn)運行在保障乘坐舒適度的同時，也能有效地減少運行沖擊對各系統(tǒng)的損害。為了消除車輛牽引時的抖動，必須保證牽引動力介入及制動撤出的同步性。

關鍵詞：地鐵車輛；牽引控制；制動控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.022

1 引言

隨著我國城市人口以及城市化進程的加快，各地城市軌道交通事業(yè)發(fā)展迅速。在車輛實際運行中有時會存在牽引時抖動的現(xiàn)象，損傷輪對、鉤緩系統(tǒng)。本文從牽引與制動系統(tǒng)間配合的角度入手對該問題進行詳細分析并提出處置方案，最終達到提升地鐵車輛運營質(zhì)量的目的。

2 車輛啟動/加速邏輯

地鐵車輛由于其動力分散的特性，列車的動力單元分布在各節(jié)車中，各節(jié)車作為獨立的牽引單元經(jīng)過牽引控制器分別執(zhí)行牽引/制動指令。車輛啟動時，TCMS將牽引指令轉發(fā)給牽引控制器，牽引控制器與制動控制器實時通信取得各節(jié)車廂的載荷與電制動信號，以此計算各牽引電機所需的輸入電流。牽引控制器在逐漸撤出電制動并投入牽引力的同時要求制動控制器同步撤出空氣制動，實現(xiàn)車輛平穩(wěn)啟動。

在加速工況下，牽引控制器通過制動控制器發(fā)回的各節(jié)車載荷分別計算各牽引單元電機需要的輸入電流并同步投入，實現(xiàn)車輛的平穩(wěn)加速。

3 車輛牽引與制動控制配合原理

地鐵車輛制動、牽引邏輯交換通過牽引控制器與制動控制器之間的三組信號進行，即牽引應載荷信號、電制動力指令信號、電制動力等價信號。對同一組牽引控制器與制動控制器，同一時間的成對信號應保持一致。由于地鐵車輛屬于動力分散型列車，為保持列車牽引與制動工況下的平順性，必須保證各節(jié)動車的牽引及電制動的介入/撤出同步性。

以DKZ27型列車為例，車輛搭載日本日立牽引系統(tǒng)及日本Nabtasco制動系統(tǒng)。其牽引應載荷信號、電制動力指令信號、電制動力等價信號存在以下關系：

牽引應載荷信號：此信號為制動控制器檢測到的空氣彈簧壓力后輸出的模擬信號。 正常狀態(tài)下牽引應載荷信號為2-10V，當檢測到空氣彈簧壓力為800kPa或以上時輸出信號為10V，當檢測到空氣彈簧壓力為0kPa時輸出信號為2V。

電制動力指令信號：制動控制器根據(jù)當前車輛狀態(tài)計算出的所需電制動力的模擬信號。正常狀態(tài)下電制動指令信號為2-10V，當所需電制動力為100KN或以上時輸出信號為10V，當所需電制動力為0KN時，輸出信號為2V。

電制動力等價信號：牽引控制器邏輯部根據(jù)電制動力指令信號的計算值，正常狀態(tài)下電制動力等價信號為2-10V，電制動力計算值為100KN或以上時輸出信號為10V，電制動力計算值為0KN時，輸出信號為2V。

4 車輛牽引時抖動的原因

車輛各系統(tǒng)均正常工作，但單節(jié)車牽引時仍舊發(fā)生抖動時，可通過捕獲上述三個信號確認牽引制動間的配合情況，進而分析原因。

4.1 啟動工況下的抖動原因

車輛啟動時，單節(jié)車產(chǎn)生輪軌相對摩擦發(fā)生抖動及輪對擦傷，查看日志可發(fā)現(xiàn)此節(jié)車制動撤出發(fā)生延遲，該節(jié)車牽引時制動并未完全撤出導致該節(jié)車與其他車存在啟動時間差，進而被其他車拖行/推行。捕獲電制動力等價信號發(fā)現(xiàn)制動控制器發(fā)送給牽引控制器的信號狀態(tài)為無，導致該節(jié)車在牽引工況下無法及時與全列同步撤出制動并給出與全列相匹配的牽引加速度。

4.2 加速工況下的抖動原因

車輛加速時，單節(jié)車產(chǎn)生輪軌相對摩擦發(fā)生抖動及輪對擦傷，查看日志得知該節(jié)車牽引MM電流投入明顯較其他節(jié)車小，而此時各節(jié)車乘車率基本一致，因此本節(jié)車的牽引加速度小于其他車。捕獲牽引應載荷信號時，發(fā)現(xiàn)制動控制器發(fā)送給牽引控制器的牽引應載荷信號狀態(tài)為無，致使牽引控制器無法獲取本節(jié)車目前的乘員載荷情況進而計算出與之匹配的牽引輸出功率，本節(jié)車采用AW0載荷牽引，與其他車加速度產(chǎn)生差值繼而被拖行/推行。

5 處置方法

通過上述分析可得知車輛發(fā)生抖動的原因是藉由牽引與制動控制器間網(wǎng)絡通信信號異常所導致。常見的地鐵車輛牽引、制動控制器均采用內(nèi)部光纖數(shù)字信號傳輸。輸出信號時將數(shù)字信號通過數(shù)模轉換器轉換成模擬信號連接至TCMS中轉實現(xiàn)系統(tǒng)間通信。通過對模擬信號段、光纖數(shù)字信號段分別檢測，可有效判斷信號中斷的故障點。

經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)各地鐵均對系統(tǒng)間模擬信號段執(zhí)行了各級檢修修程，但對系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)字信號段往往未直接檢測。使用光損耗測試設備對產(chǎn)生抖動車輛的系統(tǒng)內(nèi)光纖檢測，均發(fā)現(xiàn)光信號衰減的現(xiàn)象，更換故障光纖線纜后測試運行，抖動現(xiàn)象消除。因此將光損耗測試納入適當?shù)男蕹绦拗?，結合模擬信號區(qū)段的定期檢測，可有效減少此類抖動現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻：

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作者簡介：邵亦棟（1991-），男，陜西西安人，本科，助理工程師，主要研究方向：城市軌道交通車輛技術。