劉俊言 何小軍

摘?要：動力集中動車組運行過程中出現(xiàn)可用車輛百分比的異?，F(xiàn)象。本文以可用車輛百分比為研究對象，分析了可能對其計算結果產(chǎn)生影響的三個因素，得出故障原因是可用車輛百分比計算時間不合理，并使用優(yōu)化計算時間的方法解決數(shù)值異常問題。

關鍵詞：車列電空;可用車輛百分比;時間優(yōu)化

車列電空制動控制是160公里動力集中動車組制動系統(tǒng)的重要功能，利用電信號代替空氣壓力信號來傳遞制動緩解指令，增加車輛與機車制動的同步性?？捎密囕v百分比（下文簡稱“百分比”）屬于動車組車列電空功能故障監(jiān)測的一部分，表示動車組車列電空回路中車輛制動機可用數(shù)量占總數(shù)的百分比，在司機顯示屏上分0、25%、50%、75%、100%五檔顯示[1-3]。

1?故障現(xiàn)象描述

160公里動力集中動車組運行過程中，出現(xiàn)了百分比異常的現(xiàn)象。百分比在0-100%范圍內(nèi)波動，正常情況下應恒定在100%。圖1分別是百分比正常及異常情況示例。

2?故障原因分析

2.1?百分比計算過程

大閘手柄回到運轉位后的第1.0s，或大閘手柄離開運轉位后的第0.7s，列車上設置的電流互感器采集車列電空回路中0～10A電流信號，將其按線性關系轉換為4～20mA后發(fā)送給CCU，CCU根據(jù)電流值及蓄電池輸出電壓計算車列電空回路電阻，由電阻與百分比的對應關系得到百分比數(shù)值。

U÷5000×I÷8-2.5=R（1）

式中：I——電流（mA）;

U——蓄電池輸出電壓（V）;

R——車列電空電阻（Ω）

在百分比的計算過程中共有三個可變因素，分別是電流互感器發(fā)出的電流信號、蓄電池輸出電壓值以及計算時間，因此使計算結果錯誤的可能原因為電流互感器故障、蓄電池輸出電壓波動以及計算時間不合適。

2.2?電流互感器故障分析

電流互感器故障會導致電流信號異常，從而使百分比計算結果錯誤。分析列車運行數(shù)據(jù)電流信號變化曲線，如圖2所示，大閘運轉位狀態(tài)變化后的峰值電流為5.25mA，計算得到車列電空電阻為134Ω，對應百分比為100%，表明電流互感器發(fā)出的電流信號正常，因此可以排除電流互感器故障導致計算結果錯誤。

2.3?蓄電池輸出電壓波動分析

列車運行中蓄電池輸出電壓值呈現(xiàn)周期性的波動，如圖3（a）所示，并且存在電壓值波動與大閘運轉位狀態(tài)變化重疊的情況，如圖3（b）所示。

（a）蓄電池輸出電壓波動????（b）運轉位狀態(tài)變化?與電壓波動重疊

根據(jù)車列電空回路電阻計算原理（見公式1），當蓄電池輸出電壓上升，計算得出的車列電空電阻上升，這可能會使百分比低于100%。需要通過計算來分析蓄電池輸出電壓的波動是否會影響百分比。

使用運轉位變化后峰值電流信號5.25mA計算，當蓄電池輸出電壓在額定電壓110V時，車列電空電阻值為134Ω，對應百分比為100%;當電壓上升到理論最大值137.5V時，電阻值增加至168Ω，對應的百分比仍為100%，表明電壓在理論范圍內(nèi)波動不會對百分比產(chǎn)生影響。分析列車運行數(shù)據(jù)，蓄電池峰值電壓為114V，在正常范圍內(nèi)。因此可以排除蓄電池輸出電壓波動導致計算結果錯誤。

2.4?計算時間分析

計算時間對百分比的影響即對電流信號取值的影響，電流信號的峰值代表車輛制動機可用數(shù)量的真實狀態(tài)。需要通過分析列車運行數(shù)據(jù)來確定設定的計算時間能否取到電流信號的峰值用于百分比計算。

圖4、圖5分別為大閘手柄離開運轉位以及回到運轉位時，百分比異常的列車運行數(shù)據(jù)波形圖。波形圖中，大閘手柄在運轉位時為高電平、離開運轉位時為低電平，電流信號在大閘運轉位狀態(tài)改變后會產(chǎn)生先上升后下降的變化，時間t為大閘運轉位狀態(tài)變化的時間點，t+0.7s及t+1.0s為計算時間點。

由圖4、圖5可知，大閘手柄離開運轉位后0.7s時，電流信號處于上升狀態(tài)，以及大閘手柄回到運轉位后1.0s時，電流信號已經(jīng)開始下降，在計算時間點均未取到電流信號的峰值，導致百分比計算結果不為100%。因此可以得出百分比數(shù)值異常的原因是計算時間不合適。

3?故障解決方案

分析故障時間段列車運行數(shù)據(jù)，如圖6，當大閘運轉位狀態(tài)變化后，采用0.7s、0.8s、0.9s和1.0s作為計算時間點進行計算并進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，具體見下表。

由上表可知，在離開運轉位的第0.9s和回到運轉位的第0.8s，取到電流峰值的概率為100%，但考慮到統(tǒng)計結果僅代表部分列車運行數(shù)據(jù)，且考慮電流峰值會持續(xù)一段時間的特點，采用一定區(qū)間段內(nèi)的電流峰值進行計算成為一種更好地選擇。因此，將百分比計算邏輯中的由”固定時間點計算”修改為“取運轉位狀態(tài)變化1.0s內(nèi)的電流峰值用作計算”。該優(yōu)化方案經(jīng)過幾個月的正線運營應用，表現(xiàn)良好，沒有再出現(xiàn)異常。

4?結論

對于車列電空控制可用車輛百分比計算參數(shù)中電流取值，采用時間段內(nèi)的最大值比采用時間點的方式具有更好地適應性。

參考文獻：

[1]張一鳴，羅超，毛金虎，冷波.動力集中動車組車列電空制動控制與故障檢測方法研究[J].技術與市場，2017，24（03）：19-20.

[2]李海濤.200km/h列車電空制動系統(tǒng)技術研究[D].成都：北京交通大學，2008.

[3]張開文.制動[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

作者簡介：劉俊言（1993—），男，漢族，湖南岳陽人，碩士，研究方向：軌道交通車輛制動系統(tǒng)。