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(duì)于車輛控制指令及子系統(tǒng)的反饋通過硬線信號(hào)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(hào)

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(hào)，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(guó)內(nèi)常規(guī)地鐵車輛牽引系統(tǒng)部分功能為例，簡(jiǎn)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(hào)。

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(dòng)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(huì)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(huì)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(hào)“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(hào)及司控器的級(jí)位信號(hào)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(jí)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(duì)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(huì)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(dòng)功能

車輛制動(dòng)過程中，牽引系統(tǒng)要與制動(dòng)系統(tǒng)相互配合，制動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理整車制動(dòng)力。地鐵車輛會(huì)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(dòng)系統(tǒng)配置的制動(dòng)閘瓦熱容量滿足使用需求，緊急牽引模式情況下電制動(dòng)將會(huì)被切除，整車的制動(dòng)力完全由空氣制動(dòng)來施加。

2.4 空轉(zhuǎn)及防滑保護(hù)功能

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

2.4.1 單節(jié)動(dòng)車輪對(duì)加速度檢測(cè)

2.4.2 單節(jié)動(dòng)車輪對(duì)參考速度檢測(cè)

2.4.3 列車所有動(dòng)車參考速度檢測(cè)

2.4.4 拖車參考速度檢測(cè)

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(cè)項(xiàng)點(diǎn)將無法進(jìn)行，牽引變流器只進(jìn)行單輛動(dòng)車的空轉(zhuǎn)保護(hù)，以及防滑保護(hù)（如果電制動(dòng)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(jí)，當(dāng)檢測(cè)到多個(gè)牽引、制動(dòng)指令同時(shí)存在的情況下，牽引系統(tǒng)會(huì)按照預(yù)先定義的優(yōu)先級(jí)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(jí)由高到低排序如下：緊急制動(dòng)、快速制動(dòng)、常用制動(dòng)、惰行、牽引。舉例說明，當(dāng)牽引指令與快速制動(dòng)指令同時(shí)有效時(shí)，牽引系統(tǒng)將執(zhí)行快速制動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的緩解狀態(tài)信號(hào)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(dòng)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(dòng)已緩解狀態(tài)信號(hào)，為保護(hù)車輛的制動(dòng)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(dòng)已緩解的狀態(tài)信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)車的目的。緊急牽引模式下，牽引系統(tǒng)的一些部件會(huì)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(dòng)車的目的。地鐵車輛及各子系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)有長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國(guó)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）