陳名華 何文樂 黃婷女

摘 要：介紹了地鐵列車緊急牽引模式下的動車條件，并對列車在喪失一半動力后正常動車的可行性進(jìn)行分析，同時提出了無法動車的車型的優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：地鐵列車;緊急牽引;喪失一半動力;優(yōu)化

0? ? 引言

列車緊急牽引模式是目前地鐵列車在車載設(shè)備故障或通信故障等問題導(dǎo)致牽引封鎖情況下最為有效的保底措施[1]。但列車在緊急牽引模式下喪失一半動力后正常動車的可行性，卻往往在列車設(shè)計及不能動車邏輯梳理階段被忽略，最終導(dǎo)致列車在故障工況下無法有效地通過緊急牽引模式動車運(yùn)行，進(jìn)而造成較為嚴(yán)重的客運(yùn)阻塞。

鑒于此，本文將對廣州地鐵各車型在緊急牽引模式下，列車喪失一半動力后動車可行性進(jìn)行分析，并對無法動車的車型提出優(yōu)化建議。

1? ? 緊急牽引模式下列車動車的條件

緊急牽引模式是指網(wǎng)絡(luò)故障時，在滿足列車安全條件下，司機(jī)選擇緊急牽引模式按鈕后即可進(jìn)入的備用模式[2]。緊急牽引模式與正常網(wǎng)絡(luò)模式不同，如表1所示，牽引系統(tǒng)不受列車網(wǎng)絡(luò)牽引封鎖的限制，可以憑借牽引硬線指令，按照固定級位輸出牽引力，當(dāng)制動系統(tǒng)達(dá)到緩解條件緩解后，列車即可正常動車。

因此，在緊急牽引模式下，牽引硬線指令、牽引系統(tǒng)自身動力及制動力緩解情況是影響列車是否可以動車的重要條件。

2? ? 緊急牽引模式下喪失一半動力列車動車可行性分析

通過對緊急牽引模式下動車條件的分析可知，牽引動力是否正常將直接影響列車在緊急牽引模式下是否可以正常動車。當(dāng)列車喪失一半以上動力時，列車將可能因牽引力無法克服保壓制動力及列車阻力，最終無法動車。

考慮到在不同工況下列車阻力不同，因此在緊急牽引模式下喪失一半動力列車動車可行性，需在正常坡道及最大坡道兩種工況條件下進(jìn)行分析。

2.1? ? 正常坡道下列車動車可行性

在正常坡道的情況下，列車在進(jìn)入緊急牽引模式后僅需要克服保壓制動動車。目前廣州地鐵各車型使用的制動系統(tǒng)主要為克諾爾及鐵科生產(chǎn)，各車型在緊急牽引模式下保壓制動緩解邏輯如表2所示。

從各車型保壓制動緩解邏輯來看，主要分為兩種：

（1）列車有牽引指令且速度/加速度達(dá)到某一限值后保壓制動自動緩解;

（2）列車收到牽引指令后自動緩解。

對于第一種邏輯，列車需克服保壓制動產(chǎn)生速度或加速度才可以正常動車。當(dāng)列車喪失一半動力后，產(chǎn)生的牽引力同樣必須超過保壓制動才可以正常動車。從統(tǒng)計結(jié)果來看，滿足此種邏輯的車型部分存在喪失一半動力后牽引力不足的問題。以廣州地鐵九號線B6型車為例：

在緊急牽引模式且喪失一半動力的情況下，列車可產(chǎn)生的牽引力為：

81（B6型車單節(jié)車牽引力）×2×70%=113.4 kN

B6型車列車保壓制動為：

383（B6型車最大常用制動力）×0.45=172.35 kN

此時列車牽引力113.4 kN小于保壓制動172.35 kN，因此B6型列車在緊急牽引模式且喪失一半動力的情況下，無法克服保壓制動動車。

對于第二種邏輯，當(dāng)列車收到牽引指令后保壓制動自動緩解，可在正常坡道下正常動車。

2.2? ? 最大坡道下列車動車可行性

在存在坡道的情況下，列車動車除克服保壓制動外，還需要克服坡道阻力，因此列車在緊急牽引模式且喪失一半動力的情況下動車可行性仍需進(jìn)一步分析。

對于保壓制動緩解第二種邏輯，列車雖無須克服保壓制動，但部分列車仍可能無法克服附加阻力及坡道阻力，而導(dǎo)致無法動車。目前城市軌道設(shè)計中，最大坡道不允許超過35‰。在35‰的極端工況下，以廣州地鐵九號線B6型車為例：

在緊急牽引模式且喪失一半動力的情況下，列車可產(chǎn)生的牽引力為：

81（B6型車單節(jié)車牽引力）×2×70%=113.4 kN

最大坡道情況下，啟動附加阻力為：

328（B6型車AW3工況重量）×49×10-3≈16.07 kN

坡道阻力為：

328（B6型車AW3工況重量）×35‰×9.81≈112.62 kN

列車所需要克服的阻力合計：

16.07+112.62=128.69 kN

此時列車牽引力113.4 kN小于附加阻力及坡道阻力和128.69 kN，因此此型列車在緊急牽引模式且喪失一半動力的情況下，即使列車保壓自動緩解，仍無法克服附加阻力及坡道阻力動車。

3? ? 優(yōu)化方向

3.1? ? 優(yōu)化保壓制動緩解邏輯

通過對緊急牽引模式下喪失一半動力動車可行性分析，在正常坡道下，列車需克服保壓制動才可以正常動車，因此對于喪失一半動力后牽引力不足的車型，可以通過修改保壓制動緩解條件，將當(dāng)列車收到牽引指令后自動緩解保壓制動作為列車動車的條件。

但當(dāng)列車處于最大坡道時，僅通過修改保壓制動緩解條件，列車仍無法克服附加阻力及坡道阻力動車，因此此優(yōu)化方案僅適用于正常坡道工況下列車啟動，無法滿足所有工況。

3.2? ? 提高緊急牽引力

對于緊急牽引力無法克服附加阻力及坡道阻力的車型，在緊急牽引模式下喪失一半動力動車時，若列車處于最大坡道，需通過提高緊急牽引力來克服附加阻力及坡道阻力。

以廣州地鐵九號線B6型車為例：

將緊急牽引力提高至100%后，列車可產(chǎn)生的牽引力為：

81（B6型車單節(jié)車牽引力）×2×100%=162 kN

最大坡道情況下，啟動附加阻力為：

328（B6型車AW3工況重量）×49×10-3≈16.07 kN

坡道阻力為：

328（B6型車AW3工況重量）×35‰×9.81≈112.62 kN

列車所需要克服的阻力合計：

16.07+112.62=128.69 kN

此時列車牽引力162 kN大于附加阻力及坡道阻力和128.69 kN，因此列車可以克服附加阻力及坡道阻力動車。

但根據(jù)列車牽引特性，列車最大牽引力的建立需一定時間，因此在保壓制動緩解時牽引力不足，將導(dǎo)致列車后溜。同時列車在緊急牽引模式下將持續(xù)按照固定級位動車，若固定級位為最大級位，則此時列車將全速牽引，司機(jī)較難掌控列車速度。因此，提高列車緊急牽引力仍存在安全風(fēng)險。

3.3? ? 增加提高緊急牽引力條件及保壓制動自動緩解延時

通過對上述兩個優(yōu)化方案的缺陷分析可知，解決方案可從增加提高緊急牽引力條件及保壓制動自動緩解延時兩個方面進(jìn)行優(yōu)化。

3.3.1? ? 增加提高緊急牽引力條件

對于列車提高緊急牽引力后牽引力過大問題，可通過增加速度條件，在不同速度條件下設(shè)定不同的緊急牽引力。

根據(jù)廣州地鐵使用經(jīng)驗，列車在提速至5 km/h后，制動系統(tǒng)保壓制動將完全緩解，列車已順利啟動。此時牽引力可調(diào)整至原來的固定級位，降低列車加速度。

3.3.2? ? 增加保壓制動自動緩解延時

對于列車最大牽引力建立時間問題，保壓制動緩解時間可結(jié)合各車型的牽引特性進(jìn)行優(yōu)化。

以廣州地鐵九號線B6型車為例，建立最大牽引力時間約為1.5 s，如圖1所示。因此，為保障列車牽引力發(fā)揮充分，可將保壓制動自動緩解時間設(shè)置為2 s。存在相同問題的車型，可根據(jù)列車牽引實際特性來制訂保壓制動緩解時間。

4? ? 結(jié)語

地鐵列車緊急牽引模式下喪失一半動力后，在不同牽引系統(tǒng)及制動系統(tǒng)的配合下，表現(xiàn)出的動車性能存在較大區(qū)別。對于存在無法動車可能的車型，建議通過提高緊急牽引力，并修改制動系統(tǒng)保壓自動緩解條件，來實現(xiàn)列車動車。同時，通過增加提高緊急牽引力條件及保壓制動自動緩解延時來規(guī)避列車動車的安全風(fēng)險。在后續(xù)項目中，建議相關(guān)人員參考此方案解決列車不能動車的隱患。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 樊嘉峰，謝竹偉，何紅成.自主化120 km/h地鐵列車緊急牽引功能解析[J].機(jī)車電傳動，2015（5）：69-71.

[2] 伍星，文躍.緊急運(yùn)行模式下制動不緩解控制邏輯的改進(jìn)[J].城市軌道交通研究，2017，20（1）：117-119.

收稿日期：2021-03-22

作者簡介：陳名華（1993—），男，廣東汕頭人，助理工程師，研究方向：城市軌道機(jī)車車輛。