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        車輛停放制動(dòng)施加時(shí)牽引的故障分析

        2012-08-10 05:29:16王艷伍陳愛麗
        都市快軌交通 2012年6期
        關(guān)鍵詞:故障

        王艷伍 陳愛麗

        (西安市地下鐵道有限責(zé)任公司 西安 710018)

        西安地鐵2號線是西安市的首條地鐵線,一期工程全長26.302 km,均為地下線,計(jì)劃于2011年9月28日通車試運(yùn)營。車輛采用B2型不銹鋼車,動(dòng)拖比為1∶1的3M3T編組形式,牽引和制動(dòng)均采用車控(其中制動(dòng)系統(tǒng)的防滑控制采用軸控)的方式。車輛由長春軌道客車股份有限公司制造,牽引及控制系統(tǒng)由日立株式會(huì)社制造,制動(dòng)選用日本NABTESCO模擬空氣制動(dòng)系統(tǒng)。

        1 故障描述

        在列車配合其他專業(yè)調(diào)試的過程中,出現(xiàn)了在停放制動(dòng)未完全緩解的情況下,列車可以進(jìn)行牽引操作的現(xiàn)象,造成了2列車帶停放制動(dòng)的輪對以及閘瓦過熱,最終導(dǎo)致帶停放制動(dòng)的車輪輪輞上涂抹的絕緣清漆因過熱碳化變黑以及閘瓦過熱出現(xiàn)鼓皰變形,見圖1~圖2。

        2 故障分析

        2.1 停放制動(dòng)

        2.1.1 停放制動(dòng)的概念

        車輛制動(dòng)系統(tǒng)具有常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)和停放制動(dòng)功能。停放制動(dòng)與常用制動(dòng)最大的區(qū)別就是充氣緩解,排氣制動(dòng),其制動(dòng)力為彈簧機(jī)械力。NABTESCO停放制動(dòng)由每個(gè)輪對上設(shè)置的帶有彈簧停放制動(dòng)的TG180S-3-RP踏面制動(dòng)單元(一個(gè)轉(zhuǎn)向架設(shè)置2個(gè),呈對角布置)作用,使彈簧力通過閘瓦作用到車輪踏面,實(shí)施停放制動(dòng),緩解時(shí)壓力要求在700 kPa以上,900 kPa為止(瞬間最大950 kPa),同時(shí)可以通過手動(dòng)緩解裝置緩解停放制動(dòng),具體布置如圖3所示。

        2.1.2 停放制動(dòng)的作用

        當(dāng)列車失去空氣制動(dòng)所需的空氣壓力后,使用停放制動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)方式保證列車的安全,確保不溜車(如長時(shí)間將列車放在庫內(nèi))。當(dāng)列車在正線運(yùn)營時(shí),在坡道發(fā)生故障,使用停放制動(dòng)可以使列車更可靠、安全地停放在坡道。

        圖3 各車空氣制動(dòng)管路的控制

        2.1.3 停放制動(dòng)的緩解

        當(dāng)列車正常行駛時(shí),總風(fēng)缸壓力通過PBMV(停放制動(dòng)操作電磁閥)向停放制動(dòng)缸內(nèi)充入緩解壓力(700~900 kPa),抵消彈簧力,空氣制動(dòng)缸處于無壓狀態(tài),閘瓦位于緩解位,離開車輪踏面。

        當(dāng)列車施行常用空氣制動(dòng)時(shí),向空氣制動(dòng)缸充入BC壓力,則空氣制動(dòng)缸活塞向下移動(dòng),推動(dòng)軛形件向車輪方向移動(dòng)而施行制動(dòng),同時(shí)向停放制動(dòng)缸中充入了緩解壓力,克服彈簧力。

        在因軟管破裂而無法得到停放制動(dòng)緩解壓力時(shí),或者在進(jìn)行檢修作業(yè)時(shí),總風(fēng)缸內(nèi)無氣,車輛被彈簧制動(dòng)鎖住,若需要緩解停放制動(dòng)來移動(dòng)車輛時(shí),則必須使用停放制動(dòng)手動(dòng)開放操作裝置。

        總之,緩解停放制動(dòng)時(shí),首先使空氣制動(dòng)作用(需要停放制動(dòng)作用前的常用BC壓力的50%以上 的壓力)以確保制動(dòng)力之后,向停放制動(dòng)缸內(nèi)充入緩解壓力。如果因緩解管路的軟管破裂等原因無法得到壓縮氣源時(shí),可以利用手動(dòng)開放機(jī)構(gòu)(拉環(huán))緩解停放制動(dòng)。但是,一旦使用了手動(dòng)開放,則不能再次施行停放制動(dòng)。在向停放制動(dòng)缸內(nèi)再次充入緩解壓力之后,便可以再次施行停放制動(dòng)。

        2.1.4 停放制動(dòng)的施加

        空氣制動(dòng)作用后,排出停放制動(dòng)缸內(nèi)的緩解壓力,則停放制動(dòng)彈簧推動(dòng)停放制動(dòng)活塞,通過推力軸承推動(dòng)離合器轉(zhuǎn)盤的齒相嚙合,彈簧力以停放制動(dòng)活塞、推力軸承、離合器、離合器轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸的順序傳遞,使停放制動(dòng)施加。

        2.2 故障分析

        在2號線列車牽引指令控制回路中,牽引指令分別通過HCR(頭車?yán)^電器)、方向手柄(F、R位)、主控手柄(牽引位P1~P4)、門選擇按鈕(0位)、門關(guān)閉繼電器常開觸電、停放制動(dòng)施加/緩解按鈕、緊急制動(dòng)繼電器邏輯判斷后,通過ATI(自律分散綜合系統(tǒng),相當(dāng)于歐洲的列車管理系統(tǒng)TMS)控制網(wǎng)絡(luò)將牽引指令給VVVF(牽引逆變器),其中在方向手柄后的A點(diǎn)取方向手柄的位置信號作為ATO(列車自動(dòng)運(yùn)行)模式釋放和自動(dòng)折返釋放的條件給CC(車載信號系統(tǒng)),具體見圖4。在ATI網(wǎng)絡(luò)故障的情況下,則需要司機(jī)按壓操縱臺上的ATIFS(ATI失效按鈕),使?fàn)恳到y(tǒng)轉(zhuǎn)入后備模式,牽引指令通過硬線給各動(dòng)車的VVVF。

        圖4 司機(jī)室牽引控制指令回路

        停放制動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)視通過圖3空氣管路中的PBPS采集與停放制動(dòng)空氣管路的壓力后,將電信號傳給BECU,再通過RS485監(jiān)視通道傳送給ATI顯示畫面(HMI)來監(jiān)視停放制動(dòng)的狀態(tài),具體過程如圖5所示。

        圖5 各車停放制動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)視過程

        停放制動(dòng)的手動(dòng)施加/緩解通過操縱臺上的PBS按鈕,控制每個(gè)車上的停放制動(dòng)電磁閥(PBMV),從而控制停放制動(dòng)缸的充氣或排氣來實(shí)現(xiàn)停放制動(dòng)施加和緩解功能,具體見圖6所示。

        圖6 停放制動(dòng)施加/緩解控制

        在列車配合相關(guān)專業(yè)調(diào)試時(shí),司機(jī)人工手動(dòng)駕駛停車時(shí)按壓操縱臺上的停放制動(dòng)施加/緩解非自復(fù)位按鈕(PBS),通過PBS控制PBMV電磁閥來施加/緩解停放制動(dòng)。在司機(jī)未完全緩解停放制動(dòng)的情況下,列車可以進(jìn)行牽引,這種情況本身是不允許的。同時(shí),在司機(jī)進(jìn)行牽引前,ATI顯示畫面顯示停放制動(dòng)處于緩解狀態(tài),這給司機(jī)造成誤導(dǎo)。

        從控制、監(jiān)視、操作方面綜合分析,造成此種故障的原因有3點(diǎn):一是停放制動(dòng)給ATI的狀態(tài)采集信號未能精確地反映停放制動(dòng)的實(shí)際狀態(tài)。二是牽引使能回路中將PBS串入使能回路,但未能將檢測停放制動(dòng)未完全緩解牽引封鎖的邏輯串入使能回路,同時(shí)列車ATI內(nèi)也缺少牽引時(shí)此邏輯的判斷。三是制動(dòng)系統(tǒng)要求司機(jī)在緩解停放制動(dòng)時(shí),首先使空氣制動(dòng)作用(需要停放制動(dòng)作用前的常用BC壓力的50%以上的壓力)以確保制動(dòng)力。因要求BC壓力的50%以上的壓力,沒有一個(gè)具體操作的定量說明,所以有時(shí)司機(jī)會(huì)將主控手柄推至制動(dòng)的B4級再按停放制動(dòng)的緩解按鈕(PBS),但其實(shí)有可能沒有達(dá)到BC壓力的50%以上。

        3 應(yīng)對措施

        3.1 故障后的現(xiàn)場應(yīng)對

        在故障出現(xiàn)后,針對列車車輪和閘瓦所造成的過熱,用硬度計(jì)對輪對表面的硬度進(jìn)行測量,檢測出故障前后材料的物理參數(shù)無變化,同時(shí)拆開軸箱,對軸箱內(nèi)的潤滑脂和軸承進(jìn)行外觀檢查,均無異樣。后期對過熱的閘瓦進(jìn)行更換。

        3.2 現(xiàn)車設(shè)計(jì)改造的應(yīng)對

        1)控制方面。在牽引使能(含ATO模式)回路中的A點(diǎn)和方向手柄之間,串入能真正反映空氣制動(dòng)和停放制動(dòng)緩解狀態(tài)的繼電器BRDR(制動(dòng)緩解繼電器)的常閉觸點(diǎn),從而保證在各種模式下停放制動(dòng)未緩解時(shí)牽引封鎖,具體見圖4。

        2)監(jiān)視方面。要求NABTESCO準(zhǔn)確地采集停放制動(dòng)缸內(nèi)的壓力狀態(tài)給列車控制監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。

        3)操作方面。在制動(dòng)系統(tǒng)操作說明中增加具體的操作定量描述。

        (1)施加停放制動(dòng)的操作:施加常用7級制動(dòng)后,操作停放制動(dòng)開關(guān),使停放制動(dòng)缸內(nèi)空氣壓力被擠出。然后緩解常用制動(dòng),停放制動(dòng)會(huì)被正確施加。

        (2)緩解停放制動(dòng)的操作:施加常用7級制動(dòng)后,操作停放制動(dòng)開關(guān),使停放制動(dòng)缸內(nèi)充入空氣壓力。然后緩解常用制動(dòng),停放制動(dòng)會(huì)同時(shí)被緩解。

        4 結(jié)語

        西安地鐵2號線在車輛調(diào)試過程中出現(xiàn)了停放制動(dòng)施加允許牽引的現(xiàn)象,造成車輪擦傷,其原因既有設(shè)計(jì)上的缺陷,又有司機(jī)操作不當(dāng)?shù)囊蛩亍R虼?,在車輛設(shè)計(jì)階段,應(yīng)全面、充分地考慮各種邏輯的嚴(yán)密性;在首建城市地鐵線的乘務(wù)人員培訓(xùn)方面,初期培訓(xùn)只能依靠其他地鐵運(yùn)營城市,讓乘務(wù)人員熟悉乘務(wù)管理模式、基本駕駛技能、應(yīng)急處置方法等;在后期針對自身列車的駕駛培訓(xùn)時(shí),應(yīng)對不同列車設(shè)備系統(tǒng)供貨商的設(shè)備功能和操作一一對比,做到針對未來駕駛列車的學(xué)習(xí)和實(shí)操。

        [1]NABTESCO.西安地鐵TG型踏面制動(dòng)單元使用說明書[G].西安,2011.

        [2]長春軌道客車股份有限公司.西安地鐵二號線司機(jī)室控制電路圖[G].西安,2010.

        [3]NABTESCO.西安地鐵二號線制動(dòng)空氣管路設(shè)計(jì)圖[G].西安,2010.

        [4]長春軌道客車股份有限公司.西安地鐵二號線車輛接口設(shè)計(jì)資料[G].西安,2010.

        [5]何宗華,汪松滋,何其光.城市軌道交通車輛運(yùn)用與維修[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007:189.

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