劉森

摘要：地鐵車輛的工作模式分為正常模式及緊急牽引模式：正常模式工況下車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常，各車輛子系統(tǒng)可以通過總線與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信息交互;緊急牽引模式下，各子系統(tǒng)與車輛間無總線通訊，對于車輛控制指令及子系統(tǒng)的反饋通過硬線信號進(jìn)行交互。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;正常模式;緊急牽引模式;總線通訊;硬線信號

緊急牽引模式工況下，牽引系統(tǒng)僅響應(yīng)通過硬線傳輸?shù)闹噶罴盃顟B(tài)信號，并將相應(yīng)的狀態(tài)通過硬線反饋至車輛。此工況下，車輛正常功能受限，牽引系統(tǒng)能夠正常提供限速功能、牽引轉(zhuǎn)矩施加、沖擊控制、空轉(zhuǎn)保護(hù)等功能。本文以國內(nèi)常規(guī)地鐵車輛牽引系統(tǒng)部分功能為例，簡要描述緊急牽引模式下牽引系統(tǒng)所提供的各項(xiàng)功能。

1 牽引系統(tǒng)硬線接口

常規(guī)牽引變流器主要設(shè)置如下硬線接口與車輛硬線電路交互相應(yīng)的指令及狀態(tài)信號。

2 功能模式

在車輛處于零速且無牽引指令狀態(tài)下，通過操作緊急牽引模式開關(guān)，將緊急牽引指令通過硬線發(fā)送至牽引變流器，牽引變流器進(jìn)入緊急牽引模式，在此模式下牽引系統(tǒng)在相關(guān)的條件滿足情況下，盡可能的實(shí)現(xiàn)“動車”的目的。

2.1 限速及方向判定功能

緊急牽引模式下，車輛最高的運(yùn)行速度一般會有限制。例如，正常模式下車輛向前運(yùn)行時(shí)的最高運(yùn)行速度為80km/h，緊急牽引模式下車輛向前運(yùn)行時(shí)的最高運(yùn)行速度會被限制在45km/h，此限速功能由牽引系統(tǒng)完成。在此模式下牽引系統(tǒng)無法獲知車輛哪一端的司機(jī)室被占用，為了限制車輛退行（方向向后）的最高運(yùn)行速度，當(dāng)硬線信號“10km/h限速”有效時(shí)，牽引系統(tǒng)認(rèn)為此時(shí)車輛在退行，既執(zhí)行10km/h的最高運(yùn)行速度限速。

2.2 牽引轉(zhuǎn)矩施加及沖擊控制

緊急牽引模式下，列車的載重信號及司控器的級位信號無法通過通訊總線傳送至牽引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)使用預(yù)設(shè)的AW2或AW3車重，根據(jù)硬線接口“牽引指令”及“牽引級位50%”施加牽引轉(zhuǎn)矩。

在牽引轉(zhuǎn)矩的施加或切除過程中，為確保乘客的舒適性，轉(zhuǎn)矩不是突變的。地鐵車輛對于牽引的沖擊限值一般為0.75m/s3，意味著每秒鐘加速度的變化率不能超過0.75 m/s2，根據(jù)這一限值，牽引系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前的車重計(jì)算出單位時(shí)間允許的轉(zhuǎn)矩變化。

2.3 電制動功能

車輛制動過程中，牽引系統(tǒng)要與制動系統(tǒng)相互配合，制動系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理整車制動力。地鐵車輛會定義各子系統(tǒng)在緊急牽引模式下不聽取車輛總線傳遞的網(wǎng)絡(luò)信息，通常情況下，地鐵車輛制動系統(tǒng)配置的制動閘瓦熱容量滿足使用需求，緊急牽引模式情況下電制動將會被切除，整車的制動力完全由空氣制動來施加。

2.4 空轉(zhuǎn)及防滑保護(hù)功能

牽引系統(tǒng)對于車輪的空轉(zhuǎn)及防滑保護(hù)功能主要通過如下檢測方式進(jìn)行：

2.4.1 單節(jié)動車輪對加速度檢測

2.4.2 單節(jié)動車輪對參考速度檢測

2.4.3 列車所有動車參考速度檢測

2.4.4 拖車參考速度檢測

在緊急牽引工況下，各牽引變流器間無法通過通訊總線進(jìn)行信息交互，3.4.3及3.4.4的檢測項(xiàng)點(diǎn)將無法進(jìn)行，牽引變流器只進(jìn)行單輛動車的空轉(zhuǎn)保護(hù)，以及防滑保護(hù)（如果電制動未被切除）。

2.5 指令沖突及保護(hù)

根據(jù)輸入給牽引系統(tǒng)的指令的優(yōu)先級，當(dāng)檢測到多個(gè)牽引、制動指令同時(shí)存在的情況下，牽引系統(tǒng)會按照預(yù)先定義的優(yōu)先級進(jìn)行執(zhí)行，遵循“故障導(dǎo)向安全”原則。一般情況下，指令狀態(tài)的優(yōu)先級由高到低排序如下：緊急制動、快速制動、常用制動、惰行、牽引。舉例說明，當(dāng)牽引指令與快速制動指令同時(shí)有效時(shí)，牽引系統(tǒng)將執(zhí)行快速制動指令，并將此情況下的指令同時(shí)有效的情況以故障信息的形式存在在控制器中，待網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常時(shí)上報(bào)至車輛。

2.6 制動未緩解情況下牽引

進(jìn)入緊急牽引狀態(tài)，意味著此時(shí)車輛可能發(fā)生故障或遇到緊急情況，例如，車輛在隧道、高架線路上發(fā)生火災(zāi)，此時(shí)必須盡快將車輛牽引至安全地點(diǎn)，轉(zhuǎn)移乘客。

制動系統(tǒng)的緩解狀態(tài)信號通過硬線接口連接至牽引變流器，牽引系統(tǒng)能夠獲取車輛制動是否已經(jīng)緩解：

* 在正常模式下，當(dāng)收到牽引指令一定時(shí)間內(nèi)（10秒），如仍未收到制動已緩解狀態(tài)信號，為保護(hù)車輛的制動系統(tǒng)，牽引變流器將封鎖牽引轉(zhuǎn)矩輸出，以防止車輛“抱閘運(yùn)行”;

* 在緊急牽引模式下，收到牽引指令至收到制動已緩解的狀態(tài)信號的時(shí)間可適當(dāng)放寬，例如調(diào)整至20秒，并且，可增加此保護(hù)功能的復(fù)位條件，惰行復(fù)位。在此情況下可為連續(xù)動車，司機(jī)可進(jìn)行如下操作：將牽引手柄推至牽引位發(fā)送牽引指令至牽引變流器，牽引變流器將發(fā)出牽引轉(zhuǎn)矩，司機(jī)在20秒內(nèi)將牽引手柄回退至惰行位一次，在重復(fù)推牽引手柄至牽引位，采取此操作即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)動車的目的。

2.7 保護(hù)及診斷功能

牽引系統(tǒng)進(jìn)入緊急牽引后，可以將一些保護(hù)策調(diào)整放寬，如電機(jī)過溫保護(hù)、電抗器過溫保護(hù)，并允許系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)過載，以達(dá)到動車的目的。緊急牽引模式下，牽引系統(tǒng)的一些部件會有損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

牽引系統(tǒng)進(jìn)入緊急牽引模式下，能夠滿足車輛的運(yùn)行需求，并調(diào)整了自身系統(tǒng)的保護(hù)及診斷策略以實(shí)現(xiàn)動車的目的。地鐵車輛及各子系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)有長期的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)各個(gè)地鐵項(xiàng)目的功能需求也不盡相同，各家車輛制造商及牽引供應(yīng)商都有自己的設(shè)計(jì)能力和使用經(jīng)驗(yàn)，完備的功能應(yīng)該在大范圍內(nèi)進(jìn)行推廣，更好的實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB T 7928-2003，地鐵車輛通用技術(shù)條件.

[2] GB50157-2013，地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范.

（作者單位：江蘇經(jīng)緯軌道交通設(shè)備有限公司）