文／武漢地鐵運營有限公司 張維久 邵鵬 呂永鑫

地鐵載客量大、行車密度高、安全準點，這些特點讓地鐵成為市民出行的首選交通工具，地鐵車輛一旦發(fā)生嚴重故障，行車中斷，將對正常行車帶來重大影響，及時高效地疏通正線是車輛故障情況下需要解決的首要問題，本文針對正線車輛總風(fēng)壓力嚴重不足故障，探討更安全、快捷的處置方式。

1 研究背景

根據(jù)武漢地鐵2017年-2019年晚點延誤統(tǒng)計，信號故障占5分鐘以上晚點的45.5%，車輛故障占28.5%，信號、車輛故障是造成正線晚點延誤的主要原因。常見的影響車輛運行的故障有牽引故障、制動故障、車門故障、網(wǎng)絡(luò)故障、輔助供電故障等，車輛故障中，車輛制動不緩導(dǎo)致的無法動車故障是上述故障中處理難度高、對行車影響大、造成晚點時間最長的一種故障，嚴重情況下，可導(dǎo)致區(qū)間中斷運行半小時以上。

列車總風(fēng)壓力不足，起停放制動是最復(fù)雜、難于處理的一種。列車起停放制動后，此時無法通過自身的風(fēng)壓緩解制動。為縮短總風(fēng)壓力低故障處理時間，特對連掛救援現(xiàn)場處置方案進行研究。

2 總風(fēng)壓力嚴重不足故障判斷

車輛在正線運行時，出現(xiàn)總風(fēng)壓力嚴重不足故障主要有兩個原因：（1）由于車輛電氣原因或空氣壓縮機本身故障，制動供風(fēng)單元停止工作，隨著車輛運行，車輛總風(fēng)壓力將逐漸降低，直至風(fēng)壓嚴重不足，該故障發(fā)生時車輛一般會有故障預(yù)警，司機可以提前準備，第一時間進行清客，車輛退至存車線或者退回段場；（2）車輛風(fēng)管路破裂損壞?？赡艿脑蛴泄苈钒惭b緊固不到位導(dǎo)致的管路接頭裂開、橡膠連接風(fēng)管路老化破損和車下風(fēng)管路接頭、塞門等受外部異物撞擊導(dǎo)致的管路漏風(fēng)，此情況下，車輛風(fēng)壓將急速下降，可能在幾十秒內(nèi)起停放制動。本文主要針對第二種情況進行研究，判斷管路嚴重漏風(fēng)有兩個方法：一是兩臺空壓機工作，但總風(fēng)風(fēng)壓持續(xù)下降；二是車下是否有明顯的、連續(xù)的排氣聲。如符合上述條件，可以判斷車輛發(fā)生了總風(fēng)壓力嚴重不足故障，需要立即采取措施。

3 應(yīng)急處置

根據(jù)行車組織“先通后復(fù)”的原則，車輛故障處置以動車恢復(fù)正線運營為優(yōu)先考慮因素。對空壓機故障或電氣故障導(dǎo)致的總風(fēng)壓力低，要盡早發(fā)現(xiàn)，及時清客，盡快恢復(fù)動車。列車如發(fā)生風(fēng)管路嚴重泄漏，司機需及時報告行調(diào)，并將車輛駕駛至最近車站清客并申請救援，駕駛中，司機盡量平穩(wěn)駕駛，減少司控器的制動操作，減少耗風(fēng)量，如車輛無法運行至下一車站，司機在區(qū)間停車后需安撫乘客，準備救援。

車輛發(fā)生較嚴重的風(fēng)壓泄漏無法動車時，需先連掛，如果連掛后車輛的空氣泄漏量+空氣正常消耗量＜空壓機工作的供風(fēng)量，總風(fēng)壓力將上升。如穩(wěn)定后的總風(fēng)壓力大于緊急制動施加壓力，車輛停放制動、緊急制動將會緩解，可以動車；如總風(fēng)壓力大于停放施加壓力小于緊急制動緩解壓力，停放制動可自動緩解，緊急制動可旁路緩解，具備動車條件，但因風(fēng)壓較低，行車安全風(fēng)險較大；如總風(fēng)壓力低于停放施加壓力值，車輛不能自行緩解停放，需下區(qū)間手動隔離故障點兩端的塞門，特殊情況還需手動緩解停放制動缸，待停放緩解完成后動車。

通過直接連掛救援緩解制動是比較高效的處理總風(fēng)壓力低故障的應(yīng)急處理方法，在車輛連掛前，如果能夠提供一個較為準確的判斷標(biāo)準，對提升故障的救援效率將有幫助。

4 總風(fēng)泄漏量計算

假設(shè)車下泄漏截面面積為A，總風(fēng)壓力為P bar，根據(jù)小孔泄漏模型計算，空氣泄漏率

—M為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(kg/kmol)=29*10-3

—γ為氣體絕熱系數(shù)=1.4

—R氣體常量，通常取8.314kJ/(kmol.K)

—T環(huán)境溫度

—Cd氣體排放系數(shù)，一般取值1.0

—A為泄漏孔面積(m2)

—P總風(fēng)壓力

對應(yīng)泄漏量為：Q0=B1*P*A kg/s

泄漏速度為：Q1=B2*P*Am3/min B2為體積換算后的常量，B2=B1/1.293*60；

假定車輛兩臺空壓機打風(fēng)的速度為V1m3/min，車輛正常泄漏速度為V2m3/min，當(dāng)車輛管路壓力穩(wěn)定時，

如要緩解停放制動或緊急制動，則車輛總風(fēng)壓力P需大于相應(yīng)的停放制動施加臨界壓力Pp和緊急制動施加臨界壓力Pe（不同系統(tǒng)Pp、Pe有所差異，Pp一般為4bar，Pe一般為6bar左右）；如總風(fēng)壓力低于臨界值，相應(yīng)制動將無法自行緩解。車輛連掛情況下，空壓機打風(fēng)速度為2V1m3/min，

從上述計算可以看出，列車發(fā)生嚴重空氣泄漏的情況下，兩臺空壓機同時打風(fēng)，如果總風(fēng)壓力能夠穩(wěn)定在臨界壓力值1/2以上，車輛連掛后可以緩解相應(yīng)制動。對常見的制動系統(tǒng)（低于6bar起緊急制動，低于4bar起停放制動），發(fā)生總風(fēng)嚴重泄漏故障后，如果風(fēng)壓能夠穩(wěn)定在2bar以上，連掛救援可緩解停放制動，如果風(fēng)壓能夠穩(wěn)定在3bar以上，連掛救援可緩解緊急制動。如果風(fēng)壓低于2bar，連掛后車輛將無法緩解停放制動，需要下車截斷空氣泄漏處前端的塞門或緩解相應(yīng)停放制動缸。

5 實際案例

5.1 事件經(jīng)過

2017年7月22日，武漢地鐵3號線C09車在惠濟二路站動車后，車速在70公里時，風(fēng)速急劇下降。車輛到達趙家條2站臺時，TCMS顯示3、4、5、6車施加停放制動，1車雙針壓力表顯示總風(fēng)為5bar，且壓力值快速下降，同時司機聽到車下有明顯排風(fēng)的聲音，判斷為車輛風(fēng)管破裂，后C09車通過連掛救援退出運營。

5.2 故障調(diào)查及改進措施

檢查發(fā)現(xiàn)C095車總風(fēng)缸下部排污閥缺失，風(fēng)缸接頭螺柱從根部斷裂（斷裂處外徑11.3mm，內(nèi)徑6.5mm，壁厚2.4mm），斷裂處有明顯異物撞擊撕裂痕跡，總風(fēng)缸空氣通過斷裂處直接排向大氣，在兩臺空壓機同時泵風(fēng)的情況下，總風(fēng)壓力還是不斷下降，并最終穩(wěn)定在3.5bar左右。

為降低故障塞門被撞擊的概率及事故影響，后續(xù)車輛設(shè)計時，在塞門外增加了防撞保護裝置，同時，為減少塞門斷裂后的風(fēng)壓泄漏，塞門接頭螺柱內(nèi)徑從6.5mm減少到2.5mm。

6 總結(jié)

正線車輛管路漏風(fēng)是常見的車輛故障，車輛發(fā)生嚴重漏風(fēng)故障后，可以根據(jù)風(fēng)壓表在泄漏后穩(wěn)態(tài)下的風(fēng)壓值做出應(yīng)急判斷。同時，為降低風(fēng)壓嚴重降低故障發(fā)生概率，提高應(yīng)急處置效率，在車輛設(shè)計時需要考慮：（1）車下空氣管路及塞門設(shè)計時需考慮車下異物撞擊的可能性，特別要做好塞門的防撞保護，減少撞擊影響。（2）合理設(shè)計空氣管路布局，降低風(fēng)管路接口處的應(yīng)力，減少風(fēng)管路斷裂的概率。（3）在車輛設(shè)計時應(yīng)將易受撞擊影響的風(fēng)管路、塞門等納入設(shè)計考慮因素。如發(fā)生意外泄漏，2臺空壓機工作應(yīng)能夠?qū)⒖傦L(fēng)壓力穩(wěn)定在0.5倍緊急制動施加壓力以上。（4）特殊情況下，司機需要下區(qū)間進行手動緩解停放，為便于操作，車輛設(shè)計時，停放制動緩解拉環(huán)宜采用雙側(cè)設(shè)置。