薛文敏

(中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)有限公司 福州動(dòng)車(chē)段， 福州 350000)

自CRH1A型動(dòng)車(chē)組配屬福州動(dòng)車(chē)段以來(lái)，發(fā)生了6件動(dòng)車(chē)組在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)異?；校斐芍苿?dòng)距離延長(zhǎng)，其中最嚴(yán)重的停車(chē)后動(dòng)車(chē)組越出站信號(hào)機(jī)216 m，給動(dòng)車(chē)組運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。查閱動(dòng)車(chē)組出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的環(huán)境數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組自身的制動(dòng)系統(tǒng)故障或網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障，為此必須對(duì)動(dòng)車(chē)組源頭設(shè)計(jì)和運(yùn)行外部環(huán)境進(jìn)行深度分析。

1 現(xiàn)場(chǎng)初步調(diào)查

針對(duì)CRH1A型動(dòng)車(chē)組出現(xiàn)的6件制動(dòng)異?；惺录ㄟ^(guò)調(diào)閱車(chē)載監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)存在共同點(diǎn)：動(dòng)車(chē)組異常制動(dòng)主要發(fā)生在迷霧、陰雨天氣及下坡軌道路段，且均在司機(jī)施加制動(dòng)后出現(xiàn)。為此，選定在類(lèi)似的天氣狀況、車(chē)站、車(chē)次進(jìn)行跟蹤模擬，又發(fā)現(xiàn)3件制動(dòng)異?；惺录?。

某年2月6日凌晨，小雨，實(shí)車(chē)添乘CRH1A型動(dòng)車(chē)組在運(yùn)行速度200 km/h，施加B7級(jí)制動(dòng)時(shí)分別出現(xiàn)了3次滑行。第1次滑行發(fā)生處的下坡度為4‰，第2、第3次滑行發(fā)生處的下坡度均為5‰。通過(guò)異?；星闆r初步判斷，動(dòng)車(chē)組異?；芯浅霈F(xiàn)在迷霧、陰雨天氣條件下，輪軌黏著系數(shù)降低后發(fā)生且多出現(xiàn)在下坡路段，而在同樣車(chē)組運(yùn)行在天氣晴朗情況下的平直路段均未出現(xiàn)異?；鞋F(xiàn)象。通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)載數(shù)據(jù)捕捉到防滑裝置被激活的信號(hào)和速度變化曲線如圖1所示。

2 動(dòng)車(chē)組滑行控制原理分析

(1)WSP系統(tǒng)基本控制原理

動(dòng)車(chē)組在制動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)安裝在各車(chē)軸及牽引電機(jī)上的速度傳感器，對(duì)速度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)車(chē)輪與鋼軌之間的黏著力比基礎(chǔ)制動(dòng)裝置(空氣制動(dòng))及牽引電機(jī)(再生制動(dòng))產(chǎn)生的制動(dòng)力小時(shí)，輪軌之間就會(huì)產(chǎn)生滑行，輪對(duì)轉(zhuǎn)速減小，此時(shí)動(dòng)車(chē)組滑行檢測(cè)單元檢測(cè)到滑行率、減速度、速度差等參數(shù)超過(guò)設(shè)定值，立即觸發(fā)防滑系統(tǒng)動(dòng)作，減小該軸的制動(dòng)力，進(jìn)行再黏著控制，以防止制動(dòng)距離的繼續(xù)延長(zhǎng)及車(chē)輪踏面的擦傷。但如果快速施加大級(jí)別制動(dòng)力，會(huì)使得滑行率、減速度、速度差均增大，從而造成運(yùn)行動(dòng)車(chē)組制動(dòng)時(shí)異?；?。減速度檢測(cè)和速度差檢測(cè)示意圖分別如圖2、圖3所示。

圖1 監(jiān)測(cè)到的滑行信號(hào)和速度變化曲線

圖2 減速度檢測(cè)

圖3 速度差檢測(cè)

滑行率λ采用下式計(jì)算：

從滑行率公式及減速度、速度差檢測(cè)圖形中可以看出，當(dāng)車(chē)組快速施加大級(jí)別制動(dòng)力時(shí)，減速度β、速度差Δv增大，使得滑行率λ增大，增加了車(chē)組的異?；懈怕省?/p>

(2)防滑閥超時(shí)控制原理

國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC541-05的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)防滑閥的持續(xù)排風(fēng)時(shí)間要求：防滑閥持續(xù)排風(fēng)時(shí)間不允許超過(guò)10 s，并且需由一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備控制。為滿(mǎn)足以上要求，該車(chē)型WSP系統(tǒng)設(shè)有watchdog用于監(jiān)控防滑閥的排風(fēng)時(shí)間，當(dāng)防滑閥連續(xù)排風(fēng)時(shí)間超過(guò)7 s時(shí)，中斷對(duì)防滑閥的控制，即停止排風(fēng)并恢復(fù)向制動(dòng)缸供風(fēng)。另，防滑系統(tǒng)軟件中設(shè)置防滑閥最大允許單次連續(xù)排風(fēng)的時(shí)間為5 s，最大允許排風(fēng)保持總的持續(xù)時(shí)間為8 s；若防滑閥的工作時(shí)間超過(guò)了以上限制，則判定為控制超時(shí)，WSP系統(tǒng)將中斷對(duì)防滑閥的控制，制動(dòng)缸壓力恢復(fù)到要求的水平，直到達(dá)到以下任一條件，則恢復(fù)防滑控制：

①列車(chē)靜止

②列車(chē)進(jìn)入到牽引模式

③軌道黏著系數(shù)增大

④制動(dòng)請(qǐng)求減少

國(guó)際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定10s是允許的最大時(shí)間，但系統(tǒng)根據(jù)防滑系統(tǒng)使用歐洲鐵路經(jīng)驗(yàn)選用7 s進(jìn)行設(shè)定，理論上可以滿(mǎn)足防滑控制要求，并且能夠增加列車(chē)運(yùn)行的安全保障。問(wèn)題發(fā)生時(shí)，動(dòng)車(chē)組運(yùn)行在濕滑的軌道上，由于黏著系數(shù)過(guò)低，部分軸發(fā)生了滑行并且持續(xù)了較長(zhǎng)的時(shí)間，導(dǎo)致防滑閥控制超時(shí)，使WSP系統(tǒng)中斷了對(duì)防滑閥的控制，制動(dòng)缸壓力恢復(fù)，從而造成了輪對(duì)抱死。

3 動(dòng)車(chē)組滑行問(wèn)題專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)分析

為進(jìn)一步查找CRH1A型動(dòng)車(chē)組異?；惺录颍谀喜F路局管內(nèi)杭深高鐵鐵路進(jìn)行以下模擬試驗(yàn)：干軌狀態(tài)緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)試驗(yàn)、濕軌狀態(tài)緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)試驗(yàn)、模擬車(chē)站對(duì)標(biāo)停車(chē)試驗(yàn)。

試驗(yàn)檢測(cè)參數(shù)為：1、2、3車(chē)各軸速度；1、2車(chē)各軸制動(dòng)缸壓力；1、2車(chē)防滑閥信號(hào)；1車(chē)電機(jī)電流；1車(chē)和8車(chē)制動(dòng)起始點(diǎn)；動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度(通過(guò)安裝在7車(chē)的速度傳感器獲得)等。同時(shí)電務(wù)部門(mén)配合對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程ATP數(shù)據(jù)進(jìn)行了全程采集，以便對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面分析。

試驗(yàn)時(shí)，8車(chē)主控時(shí)進(jìn)行干軌狀態(tài)緊急制動(dòng)和常用制動(dòng)試驗(yàn)，1車(chē)主控時(shí)進(jìn)行濕軌狀態(tài)防滑試驗(yàn)。

(1)滑行工況下ATP顯示速度差異及緩解時(shí)顯示速度躍升現(xiàn)象

在本次調(diào)查試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了多次制動(dòng)調(diào)速時(shí)噴灑減摩液，以模擬冬季時(shí)杭深線軌面薄冰、結(jié)霜等極端低黏著狀態(tài)，動(dòng)車(chē)組施加B5及B7級(jí)制動(dòng)及緩解，典型試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖4。

圖4 B5/B7復(fù)合制動(dòng)緩解速度曲線

電務(wù)部門(mén)提供的ATP顯示屏顯示速度曲線見(jiàn)圖5。

圖5 車(chē)載ATP狀態(tài)監(jiān)測(cè)曲線

動(dòng)車(chē)組施加B5復(fù)合制動(dòng)，由于軌面黏著條件較差，ATP軸發(fā)生滑行，待速度降至約110 km/h緩解；隨后動(dòng)車(chē)組施加B7復(fù)合制動(dòng)，至約60 km/h緩解。由試驗(yàn)曲線和車(chē)載ATP狀態(tài)監(jiān)測(cè)曲線可見(jiàn)，動(dòng)車(chē)組B5級(jí)制動(dòng)緩解前，ATP軸速度與動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度差約15 km/h，緩解瞬間，ATP屏顯示速度從99 km/h躍升至107 km/h，速度躍升8 km/h；動(dòng)車(chē)組B7級(jí)制動(dòng)緩解前，ATP軸速度與動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度差約15 km/h，緩解瞬間，ATP屏顯示速度從53 km/h躍升至61 km/h，速度躍升約8 km/h。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，初步認(rèn)定CRH1A動(dòng)車(chē)組在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中發(fā)生的異?；校斐芍苿?dòng)距離延長(zhǎng)的原因?yàn)椋很?chē)載ATP顯示屏的速度來(lái)源為主控端第一車(chē)的2軸和3軸安裝的速度傳感器，兩軸均為動(dòng)軸，制動(dòng)力配置與其他動(dòng)軸相同。在軌面黏著條件較差的情況下，在調(diào)速制動(dòng)過(guò)程中ATP軸如發(fā)生滑行，ATP屏顯示速度低于動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度且差異較大，司機(jī)進(jìn)站對(duì)標(biāo)停車(chē)時(shí)按ATP屏顯示速度預(yù)留制動(dòng)距離，進(jìn)行調(diào)速。但此時(shí)動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度高于ATP顯示速度，按ATP屏顯示速度進(jìn)行調(diào)速操作，加之此時(shí)軌面黏著條件較差，制動(dòng)力較正常狀態(tài)弱，兩方面的原因共同作用，實(shí)施制動(dòng)后動(dòng)車(chē)組滑行制動(dòng)距離延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組停車(chē)過(guò)標(biāo)。

此過(guò)程的另一個(gè)現(xiàn)象是緩解時(shí)ATP顯示速度躍升，這同樣與制動(dòng)滑行時(shí)ATP顯示速度低于動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度有關(guān)，當(dāng)緩解后，由于制動(dòng)力的撤除，ATP軸輪周速度迅速跟上動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度，即表現(xiàn)為ATP屏顯示速度躍升。

(2)ATP車(chē)載設(shè)備轉(zhuǎn)部分監(jiān)控模式的現(xiàn)象

列車(chē)轉(zhuǎn)換成部分監(jiān)控模式的條件是：當(dāng)ATP軸減速度超過(guò)5 (km·h-1)·s-1的持續(xù)時(shí)間超過(guò)6.5 s，或因在制動(dòng)過(guò)程中，ATP軸發(fā)生滑行后，由ATP軸計(jì)算得到的位置信息與動(dòng)車(chē)組實(shí)際位置有較大偏差。發(fā)生監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換后，列車(chē)限速45 km/h，此時(shí)動(dòng)車(chē)組速度超過(guò)限速，ATP發(fā)出緊急制動(dòng)命令。

在此次調(diào)查試驗(yàn)中，雖未捕捉到常用制動(dòng)時(shí)車(chē)載ATP設(shè)備轉(zhuǎn)為部分監(jiān)控的現(xiàn)象，但在濕軌條件下多次出現(xiàn)緊急制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)部分監(jiān)控的情況。經(jīng)試驗(yàn)組分析，試驗(yàn)時(shí)噴灑減摩液的軌面條件與冬季沿海地區(qū)軌面的黏著條件還是有一定的差異。試驗(yàn)采集到的典型試驗(yàn)曲線見(jiàn)圖6。

電務(wù)部門(mén)監(jiān)測(cè)到的監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換曲線見(jiàn)圖7，轉(zhuǎn)換前的局部放大圖見(jiàn)圖7。

由試驗(yàn)曲線看出，由于制動(dòng)過(guò)程中，ATP軸發(fā)生滑行，防滑控制并未使ATP軸速度盡快恢復(fù)到動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度，保持一定的速度差，導(dǎo)致一段時(shí)間內(nèi)ATP軸速度下降率大于動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度下降率，當(dāng)ATP軸減速度達(dá)到部分監(jiān)控模式的轉(zhuǎn)換條件，車(chē)載ATP將進(jìn)行監(jiān)控模式的轉(zhuǎn)換。

由車(chē)載ATP狀態(tài)監(jiān)測(cè)曲線可知，從制動(dòng)施加至模式轉(zhuǎn)換的6.6 s內(nèi)，ATP顯示速度從193.1 km/h線性下降至163 km/h，過(guò)程中減速度均為約5.4 (km·h-1)·s-1，達(dá)到了監(jiān)控模式的轉(zhuǎn)換條件。分析之前情況監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換現(xiàn)象與試驗(yàn)時(shí)捕捉到的現(xiàn)象相似。

大學(xué)英語(yǔ)SPOC翻轉(zhuǎn)課堂改進(jìn)了傳統(tǒng)的大學(xué)英語(yǔ)課堂教學(xué)，拓展了學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的資源和渠道，豐富了他們的英語(yǔ)學(xué)習(xí)方式，滿(mǎn)足了他們自主化、個(gè)性化、多元化、動(dòng)態(tài)化的學(xué)習(xí)需求，增強(qiáng)了英語(yǔ)學(xué)習(xí)的成效。首先，學(xué)生語(yǔ)言知識(shí)的學(xué)習(xí)主要在線上完成，節(jié)約了課堂教學(xué)時(shí)間，學(xué)生在課堂上有充分的時(shí)間和更多的機(jī)會(huì)參與語(yǔ)言訓(xùn)練活動(dòng)。其次，在課堂教學(xué)中，知識(shí)教學(xué)所占的比重降低了，語(yǔ)言實(shí)踐訓(xùn)練所占的比重增大了，課堂結(jié)構(gòu)更加切合學(xué)生語(yǔ)言學(xué)習(xí)的需求。最后，學(xué)生帶著課前視頻學(xué)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題齊聚課堂，使課堂成為培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)言綜合應(yīng)用能力的場(chǎng)所，而不是單純的語(yǔ)言知識(shí)學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。

圖6 緊急制動(dòng)過(guò)程中ATP轉(zhuǎn)部分監(jiān)控模式速度曲線

圖7 車(chē)載ATP狀態(tài)監(jiān)測(cè)曲線(監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換)

圖8 車(chē)載ATP狀態(tài)監(jiān)測(cè)曲線(監(jiān)控模式轉(zhuǎn)換局部放大)

4 動(dòng)車(chē)組異常滑行問(wèn)題的原因

綜合分析CRH1A型動(dòng)車(chē)組異?；械默F(xiàn)象，并對(duì)動(dòng)車(chē)組滑行控制原理通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，得出如下結(jié)論：

(1)車(chē)載ATP顯示屏的速度來(lái)源為主控端第1車(chē)的2軸和3軸安裝的速度傳感器，兩軸均為動(dòng)軸，制動(dòng)力配置與其他動(dòng)軸相同。在軌面黏著條件較差的情況下，在調(diào)速制動(dòng)過(guò)程中ATP軸如發(fā)生滑行，ATP屏顯示速度低于動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度且差異較大，司機(jī)進(jìn)站對(duì)標(biāo)停車(chē)時(shí)按ATP屏顯示速度預(yù)留制動(dòng)距離，進(jìn)行調(diào)速。但此時(shí)動(dòng)車(chē)組實(shí)際速度高于ATP顯示速度，按ATP屏顯示速度進(jìn)行調(diào)速操作，加之此時(shí)軌面黏著條件較差，制動(dòng)力較正常狀態(tài)弱，兩方面的原因共同作用，實(shí)施制動(dòng)后動(dòng)車(chē)組滑行制動(dòng)距離延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組停車(chē)過(guò)標(biāo)。

(2)由于迷霧、陰雨天氣，造成輪、軌間黏著系數(shù)降低，此時(shí)動(dòng)車(chē)組過(guò)快施加大級(jí)別制動(dòng)，易導(dǎo)致滑行事件發(fā)生；而平緩遞增制動(dòng)等級(jí)，可降低動(dòng)車(chē)組出現(xiàn)滑行事件概率。因此，在迷霧、陰雨等特定天氣環(huán)境下，過(guò)快的施加大級(jí)別制動(dòng)，是導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組產(chǎn)生滑行因素之一。

(3)動(dòng)車(chē)組在施加制動(dòng)產(chǎn)生滑行集中在下坡軌道路段，也是導(dǎo)致動(dòng)車(chē)組產(chǎn)生滑行因素之一。

5 動(dòng)車(chē)組異?；袉?wèn)題對(duì)策措施

(1)在迷霧、陰雨等特定天氣環(huán)境下，動(dòng)車(chē)組在?？壳八緳C(jī)應(yīng)適當(dāng)提前施加制動(dòng)，并且逐級(jí)施加制動(dòng)，避免高級(jí)位制動(dòng)。具體操作要求如下：

①列車(chē)進(jìn)站停車(chē)時(shí)應(yīng)控制過(guò)岔速度不超過(guò)60 km/h，待列車(chē)頭部過(guò)岔后應(yīng)較晴好天氣提前100 m開(kāi)始制動(dòng)，依次逐級(jí)平緩增加制動(dòng)級(jí)位(制動(dòng)級(jí)位不超過(guò)B4級(jí))，控制列車(chē)在站中心的速度不超過(guò)35 km/h。

②如遇發(fā)生滑行時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少制動(dòng)力，待滑行消除后再緩慢增加制動(dòng)力，如列車(chē)滑行可能危及安全時(shí)，司機(jī)必須立即采取緊急制動(dòng)措施。

③惡劣天氣動(dòng)車(chē)組遇機(jī)外停車(chē)時(shí)必須提前一個(gè)閉塞分區(qū)開(kāi)始制動(dòng)減速，減速時(shí)先采取B1級(jí)制動(dòng)，停留2～3 s后再緩慢進(jìn)級(jí)增加制動(dòng)力(制動(dòng)級(jí)位不超過(guò)B5級(jí))，控制列車(chē)平穩(wěn)降速，使列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度保持在低于監(jiān)控模式線50 km/h以下，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)速度的盯控，控制列車(chē)在顯示一個(gè)黃色燈光的通過(guò)信號(hào)機(jī)前停車(chē)。

(2)優(yōu)化CRH1A行動(dòng)車(chē)組防滑控制邏輯，通過(guò)動(dòng)車(chē)組TCMS軟件修改頭車(chē)滑行檢測(cè)的制動(dòng)控制，具體如下：

①當(dāng)主控端第1車(chē)檢測(cè)到滑行時(shí)，立刻切除該車(chē)的電制動(dòng)，本次制動(dòng)操作結(jié)束后恢復(fù)電制動(dòng)。

②若滑行持續(xù)3 s以上，則切除主控端第1車(chē)的空氣制動(dòng)，滑行信號(hào)消失并維持5 s后恢復(fù)空氣制動(dòng)。

2012年鐵路局機(jī)務(wù)部門(mén)制定并發(fā)布了《防止動(dòng)車(chē)組制動(dòng)滑行安全控制措施》的文件，明確了司機(jī)在迷霧、陰雨天氣條件下的安全防控措施。2015年通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證CRH1A動(dòng)車(chē)組軟件防滑控制邏輯通過(guò)中國(guó)鐵路總公司評(píng)審，并最終在動(dòng)車(chē)組上批量裝車(chē)，通過(guò)以上整治措施，動(dòng)車(chē)組未再發(fā)生過(guò)異?；械膯?wèn)題。