周先亮 毛金虎

摘 要：在參與某型動車組技術(shù)支持工作期間，一動車組運行途中發(fā)生牽引封鎖故障，牽引封鎖形式為“列車速度大于5 km/h，制動缸壓力大于40 kPa”，針對這一故障結(jié)合下載的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及制動機數(shù)據(jù)，在理論研究基礎(chǔ)上對該問題進行深入分析，找出原因并提出相應(yīng)的可行解決方案以避免后續(xù)再次出現(xiàn)類似的故障。

關(guān)鍵詞：牽引封鎖;動力集中型;制動系統(tǒng);列車管壓降;故障原因分析

該型動車組動力車空氣制動系統(tǒng)采用自動式空氣制動系統(tǒng)，由風(fēng)源及干燥系統(tǒng)、制動控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動裝置、管路系統(tǒng)等組成，控制車制動控制系統(tǒng)由總風(fēng)缸、列車管控制模塊等組成?？諝夤苈凡捎貌讳P鋼管[1]。動力車前、后端布置列車管和總風(fēng)管各1根，總風(fēng)管正常風(fēng)壓為750 kPa～

900 kPa，列車管定壓600 kPa。中間拖車車輛采用電空制動機[2]，并與列車管、制動缸、副風(fēng)缸及工作風(fēng)缸相連。

1 故障描述

當(dāng)日，動車組控制車為主控車在出站過程中，18：00：40機車實際速度7 km/h，控制車制動缸壓力為0，動力車制動缸壓力由0增加到41 kPa（動力車和控制車的大閘小閘均未動作且控制車列車管、均衡風(fēng)缸、制動缸壓力均正常且無變化），導(dǎo)致牽引封鎖（列車速度大于5 km/h，制動缸壓力大于40 kPa），動力車制動缸壓力最大值達到70 kPa。

2 故障原因分析

2.1 數(shù)據(jù)分析

控制車顯示時間和動力車顯示時間可能由于數(shù)據(jù)傳輸延時等原因存在時間差，通過時間校準來剔除時間影響，保證主控車和動力車時間在現(xiàn)實時間里一致。下載實時記錄數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)控制車（主控）在17：56：27時速度變?yōu)?;動力車（從控）17：56：04速度變?yōu)?，說明控制車和動力車時間差大約為23 s。

下載CCU中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行分析，動車組在18：00：40發(fā)車出站，動力車（從控）大閘重聯(lián)位、小閘運轉(zhuǎn)位，當(dāng)動車組實際速度達到7 km/h時，控制車（主控）制動缸壓力一直為0，動力車制動缸壓力突然由0增加到41 kPa最大值達到70 kPa。相對應(yīng)控制車時間2019年1月14日18：01：03，方向向前，司控器級位2.3級，小閘運轉(zhuǎn)位、大閘運轉(zhuǎn)位，實際速度為7 km/h，制動缸壓力一直為0。

下載相關(guān)制動機數(shù)據(jù)進行分析，包括動車組的速度變化、本務(wù)車（控制車）的各風(fēng)缸壓力和風(fēng)管壓力變化及補機（動力車）的各風(fēng)缸壓力和風(fēng)管壓力變化。在時間18：00：57.910時（速度4 km/h），本務(wù)（控制車）均衡風(fēng)缸和列車管壓力分別充至600、597 kPa，隨后列車管壓力開始下降，在18：01：02.902時刻（速度5 km/h），均衡風(fēng)缸壓力601 kPa、列車管壓力579 kPa。在18：01：08.022時刻開始緩慢回升。補機（動力車）列車管壓力18：01：01.035時刻開始下降，在18：01：02.907時刻達到最低值558 kPa，在下降至561 kPa附近時，制動缸進行制動。

2.2 故障原因確認

動車組發(fā)車導(dǎo)致牽引封鎖的原因為：由于動力車列車管在充風(fēng)過程中有異常壓力降，滿足減壓制動條件，從控車制動缸出閘，制動缸壓力上升且大于40 kPa;此時列車編組實際速度為7 km/h，動力車制動缸壓力大于40 kPa，最終導(dǎo)致動力車觸發(fā)“機車實際速度大于5 km/h時，制動缸壓力大于40 kPa”的牽引封鎖，引起此次牽引封鎖故障。

3 列車管異常壓降分析

自動式空氣制動具有緩慢減壓不制動的特性，即具有一定的穩(wěn)定性[3]，只有當(dāng)列車管壓力以10 kPa/s～40 kPa/s 的速率下降時才會產(chǎn)生制動作用，所以此次列車管壓降速率可能較大，根據(jù)壓力變化曲線排除列車管泄漏和均衡風(fēng)缸壓力變化兩個因素，考慮列車管當(dāng)時向其它風(fēng)缸或管路充風(fēng)。

下載中間車輛的車輛制動缸、列車管、副風(fēng)缸壓力變化數(shù)據(jù)并繪制成圖1所示的車輛制動缸—列車管—副風(fēng)缸壓力曲線，對其進行分析。

（1）17：57：40左右，列車管壓力由0 kPa開始上升，并最終達到600 kPa左右的定壓，并立即開始制動作用。此過程中，副風(fēng)缸剛剛開始充風(fēng)，列車管即開始減壓，故副風(fēng)缸沒有充滿風(fēng)其壓力即從530 kPa左右下降至500 kPa左右。

（2）17：58至18：01之間，列車管壓力下降達到180 kPa左右，根據(jù)“動力車制動控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范”中要求，列車管常用全制動減壓量不低于170 kPa，此時列車管已達到全制動位壓力，但各車輛制動缸壓力偏低，處于200 kPa至350 kPa之間，低于420 kPa，由此可以看出車輛制動機的工作風(fēng)缸壓力偏低。

（3）18：00：50列車管開始緩解，并在18：01：05達到峰值。副風(fēng)缸在列車管壓力高于副風(fēng)缸壓力10 s后，才開始充風(fēng)。此時列車管壓力已達到600 kPa左右，由于副風(fēng)缸開始充風(fēng)動作，故列車管壓力有所下降。副風(fēng)缸延時10 s充風(fēng)的原因為：列車管向副風(fēng)缸充風(fēng)需滿足副風(fēng)缸壓力同時低于工作風(fēng)缸壓力和列車管壓力，此次充風(fēng)過程初始階段，工作風(fēng)缸壓力較低，列車管先向工作風(fēng)缸充風(fēng)，待工作風(fēng)缸壓力高于副風(fēng)缸壓力后，列車管才向副風(fēng)缸充風(fēng)，故副風(fēng)缸充風(fēng)時間與列車管上升存在時間差[4]。

4 解決措施

至此能夠確認此次牽引封鎖故障是由于列車管向副風(fēng)缸的充風(fēng)動作導(dǎo)致列車管壓力快速下降，下降速率超過了10 kPa/s，動力車制動系統(tǒng)判斷滿足制動條件。本文通過對管路原理和數(shù)據(jù)分析提出以下三種可行的解決措施。

（1）避免過快的制動緩解操作。從圖1可以看出這兩次制動緩解間隔時間太短，工作風(fēng)缸壓力偏低導(dǎo)致后續(xù)的副風(fēng)缸延時充風(fēng)問題。因此司機應(yīng)避免過快的制動緩解操作，保證列車充風(fēng)緩解時，副風(fēng)缸壓力已充滿。根據(jù)圖1中副風(fēng)缸壓力上升速率，司機進行充風(fēng)緩解的操作之間間隔應(yīng)盡量大于60 s。

（2）增設(shè)車輛副風(fēng)缸壓力傳感器。在所有中間車輛副風(fēng)缸管路旁增設(shè)一個壓力傳感器，通過壓力傳感器測量所有車輛副風(fēng)缸壓力數(shù)據(jù)并上傳到司機室顯示屏，司機可以隨時觀察副風(fēng)缸壓力，查看所有副風(fēng)缸壓力變化是否穩(wěn)定在600 kPa附近，如果所有副風(fēng)缸壓力均已穩(wěn)定則司機才能進行制動緩解操作。

（3）設(shè)定緩沖時間t，列車在t時間內(nèi)忽略此牽引封鎖。此種故障發(fā)生時列車速度較低，此時即使制動缸壓力大于40 kPa，閘瓦施加對制動盤造成的損害可以接受，因此可以更改制動控制邏輯。設(shè)定一個緩沖時間t，列車從初速0開始計時，直到時間t為止，在0～t內(nèi)，即使列車實際速度大于5 km/h時，制動缸壓力大于40 kPa，列車不會進行牽引封鎖操作。

5 結(jié)語

本文以某型動車組在線運行時發(fā)生的牽引封鎖故障為研究對象，依次進行時間校準、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和制動機數(shù)據(jù)分析，確定此次故障的原因為列車管向副風(fēng)缸的充風(fēng)動作導(dǎo)致列車管壓力快速下降。為了避免該情形再次發(fā)生本文給出三種可行的解決措施，可以考慮在后續(xù)的列車批次中加入。

參考文獻：

[1]毛金虎.新加坡電力蓄電池雙能源工程車制動系統(tǒng)[J].電力機車與城軌車輛，2012，35（1）：11-13.

[2]張開文.制動[M].中國鐵道出版社，1993.

[3]葉仁德.列車管壓力值異常下降迫使列車停車的分析與監(jiān)控裝置控制[J].機車電傳動，2007（1）：75-76.

[4]張一鳴.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(shù)與市場，2017，24（3）：19-20.