邱恒偉

摘 要：無論是在配有車內(nèi)壓力波動保護的高鐵還是地鐵車輛上，目前普遍使用氣體快速推動氣缸使空調(diào)新風(fēng)口上的風(fēng)門關(guān)閉，避免車外面的壓力波動影響到車內(nèi)氣壓強烈變化。不同以往的壓力波動保護控制方法，本文以成都地鐵17號線為例，研究了以電為驅(qū)動的壓力波動保護控制系統(tǒng)，給出了以電為驅(qū)動的車內(nèi)壓力波動保護控制方案。

關(guān)鍵詞：壓力波動;氣缸;電動;控制

沒有配備車內(nèi)壓力波動保護控制系統(tǒng)的列車在快速過隧道、風(fēng)井、兩車相會運行時，由于列車外面的空氣壓力突然變化，導(dǎo)致列車內(nèi)部壓力變化，最終引起車內(nèi)乘客耳鳴、胸悶等不適癥狀。[1]所以新造的一些列車慢慢對這方面提出了需求。以往的車內(nèi)壓力波動保護控制系統(tǒng)一般以氣體驅(qū)動為主。電動比氣動。本文以成都軌道交通17號線地鐵車輛采用新型被動式壓力保護系統(tǒng)為例，研究了以電為驅(qū)動的壓力波動保護控制方法。

1 車內(nèi)壓力波動系統(tǒng)控制模式概述

由于地鐵車輛運行線路固定，車輛在線路運行過程中壓力波動較大的位置點可通過經(jīng)驗判斷、仿真分析計算以及線路試驗確定。當(dāng)列車通過運行線路上壓力波動大的區(qū)段時，空調(diào)控制器接受車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下發(fā)的相關(guān)指令，控制客室空調(diào)機組及廢排裝置內(nèi)部的壓力保護閥開啟與關(guān)閉，保證客室內(nèi)壓力波動滿足舒適度要求。[2]

根據(jù)控制方式、控制級別的不同，可以將壓力波動系統(tǒng)的控制模式分為2種：全自動壓力波動控制和半自動壓力波動控制。

1.1 全自動壓力波動控制

根據(jù)地鐵信號系統(tǒng)給出的車輛位置信息，車輛主控制器經(jīng)過數(shù)據(jù)對比和計算，通過網(wǎng)絡(luò)直接下發(fā)壓力保護閥的開啟與關(guān)閉信號給空調(diào)，由空調(diào)執(zhí)行壓力保護閥的開啟和關(guān)閉。原理如下圖1所示。

1.2 半自動壓力波動控制

根據(jù)車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)給出的站點代碼、車輛運行速度等信息，空調(diào)控制器經(jīng)過車輛位置計算及數(shù)據(jù)對比，下發(fā)壓力波動控制信號觸發(fā)壓力保護閥的開啟和關(guān)閉，原理如下圖2所示。

兩種壓力波動控制模式適用于不同列車駕駛運行工況，全自動壓力波動控制一般僅適用于無線網(wǎng)絡(luò)信號正常的駕駛模式（如ATO駕駛模式）;半自動壓力波動控制不依賴于地鐵信號系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，適用范圍較廣，只要車輛網(wǎng)絡(luò)通訊正常即可，故以下針對半自動壓力波動控制邏輯進行研究分析。

2 半自動車內(nèi)壓力波動控制邏輯

半自動壓力波動控制邏輯包括兩個方面：一是預(yù)進入壓力波動控制區(qū)端的壓力保護閥關(guān)閉的觸發(fā)邏輯;二是駛離壓力波動控制區(qū)段的壓力保護閥開啟的觸發(fā)邏輯。兩者控制邏輯都是基于列車實際運行的位置與預(yù)存的壓力波動區(qū)段位置做離站距離比較，觸發(fā)壓力保護閥的開啟和關(guān)閉;但前者在觸發(fā)閥門關(guān)閉之前，需對列車進入壓力波動控制區(qū)段的速度進行預(yù)判，若列車到達壓力波動區(qū)段起點位置速度大于90km/h則采取壓力波動保護控制。

2.1 壓力波動控制區(qū)間確定方法

2.1.1 示例一 連續(xù)風(fēng)井

以成都軌道交通17號線地鐵明關(guān)站至九江北站的站間線路條件為例，列車行駛明九站間需通過兩個風(fēng)井（如下圖3），壓力波動控制區(qū)間確定方法如下（設(shè)風(fēng)井壓力區(qū)間通過線路實測已確定）：

設(shè)A、B為明九區(qū)間的起點及終點，C、D為1號風(fēng)井壓力區(qū)間，E、F為2號風(fēng)井壓力區(qū)間，G、H為關(guān)閥信號下發(fā)位置點，I、J為開閥信號下發(fā)位置點;列車長為Lc≈190m;開閥或關(guān)閥動作這段時間內(nèi)的行車距離為Lg=T×38.9 m/s≈310m

（1）若HI < 2×Lg≈620m（其中T=T1+T2，T1為電動壓力保護閥動作時間，約5s;T2為時間余量，定為3s），則：

明九站間的壓力波動控制區(qū)間為CF，且空調(diào)控制器下發(fā)壓力保護閥關(guān)閉信號和開啟信號的位置分別為：

GA=CA-CG=CA-Lg= CA-310m;

JA=FA+Lc=FA+190m。

（2）若HI > 2×Lg≈620m，則：

明九站間的壓力波動控制區(qū)間分別為CD、EF，且空調(diào)控制器下發(fā)壓力保護閥關(guān)、開信號的位置分別為：

GA=CA-CG=CA-Lg= CA-310m;

IA=DA+Lc=DA+190m;

HA=EA-EH=EA-Lg= EA-310m;

JA=FA+Lc=FA+190m。

2.1.2 示例二 通過隧道

以成都軌道交通17號線地鐵黃石站至市五醫(yī)院站的站間線路條件為例，期間包含隧道洞口。

同設(shè)A、B為黃石至市五醫(yī)院區(qū)間的起點及終點，C、D為隧道壓力區(qū)間，G為關(guān)閥信號下發(fā)位置點，I為開閥信號下發(fā)位置點;列車長為Lc≈190m。

黃石至市五醫(yī)院站間的壓力波動控制區(qū)間為CD，且空調(diào)控制器下發(fā)壓力保護閥關(guān)、開信號的位置分別為：

GA=CA-CG=CA-Lg=CA-310m;

IA=DA+Lc=DA+190m。

2.2 信息預(yù)存及調(diào)用

2.2.1 該觸發(fā)控制模式下，空調(diào)控制器需預(yù)先存儲以下信息

（1）全線路所有站點的區(qū)間距離信息（或有壓力波動控制需求的站點區(qū)間距離信息）——來源：設(shè)計院分界里程;

（2）需進行壓力波動控制的區(qū)間（隧道進出口、風(fēng)井等）距離信息——來源：設(shè)計院分界里程、仿真分析計算及線路試驗。

2.2.2 實際線路行駛時，空調(diào)控制器需實時調(diào)用以下信息——來源：車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)下發(fā)

（1）運行方向（向前或折返）;

（2）當(dāng)前站點信息（或 車站站臺代碼）;

（3）實時運行速度;

（4）離站運行時間。

2.3 控制邏輯闡述

基于以上，壓力波動控制邏輯流程如圖5所示，當(dāng)列車激活端司機室車頭距壓力波動區(qū)域Lg時（約310m），且運行速度大于87 km/h（即列車加速運行，到達壓力波動區(qū)段起點位置速度大于90km/h;車輛AW2載客量下的平直道加速度如下圖5）時進行壓力保護閥的關(guān)閉觸發(fā);當(dāng)列車車尾駛離壓力波動區(qū)域時，相當(dāng)于車頭駛出該區(qū)域達車長Lc時（約190m）進行壓力保護閥的開啟觸發(fā)（位置對比期間，若列車即將進站，車輛速度小于30 km/h，則提前進行壓力保護閥的開啟）。

3 控制模式優(yōu)先級設(shè)計

上述車內(nèi)壓力波動控制方法，其中電動壓力保護閥所包含的空調(diào)機組新風(fēng)閥門和廢排裝置廢排閥門為正聯(lián)鎖控制，預(yù)冷模式和停機模式除外;且風(fēng)閥開啟或關(guān)閉控制的優(yōu)先級別由高至低依次為火災(zāi)模式、緊急通風(fēng)模式、壓力波控制模式和正?？刂颇Ｊ?。

4 總結(jié)

本文以成都軌道交通17號線地鐵為例，研究了以電動為驅(qū)動的車內(nèi)壓力波動保護系統(tǒng)的控制邏輯和方法。電驅(qū)動相比氣動硬件成本上要低，也免去了單獨給該系統(tǒng)設(shè)計氣動管路的麻煩，以電為驅(qū)動的車內(nèi)壓力波動保護系統(tǒng)必將越來越收歡迎。

參考文獻：

[1]張玉剛，劉渠海.高速動車組車內(nèi)壓力保護系統(tǒng)分析.山東工業(yè)技術(shù)，2019（01）：43.

[2]梁永全.成都地鐵17號線空調(diào)系統(tǒng)控制方案.廣州鼎漢軌道交通車輛裝備有限公司，2018.