CRH380B型動(dòng)車組火災(zāi)應(yīng)急行車方法分析和驗(yàn)證

羅東偉 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司車輛部

因人員密度大、行李物品多，動(dòng)車組列車在運(yùn)行過程中，火災(zāi)可能發(fā)生在不同位置，火災(zāi)位置不同，會(huì)造成不同設(shè)備故障，針對(duì)CRH380B型動(dòng)車組，具體探討如何通過關(guān)閉、隔離因火災(zāi)受損的設(shè)備使其限速維持運(yùn)行到合適地點(diǎn)。

1 原理分析

火災(zāi)導(dǎo)致某一節(jié)車廂（或幾節(jié)車廂）無高壓供電、無列車網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)輸入輸出、無制動(dòng)空氣壓力供給的情況下，動(dòng)車組列車是否具備繼續(xù)行車的可能。

1.1 高壓供電原理

CRH380B型動(dòng)車組分有兩個(gè)牽引單元，兩個(gè)牽引單元通過車頂隔離開關(guān)相連，切除車頂隔離開關(guān)后，牽引單元可獨(dú)立工作，圖 1 中 1、2、3、4 車為第一牽引單元，5、6、7、8 車為第二牽引單元,其中 1、8 車為司機(jī)室，1、3、6、8 車為動(dòng)車，其它車為拖車。圖2為第二牽引單元高壓系統(tǒng)框圖。

假定動(dòng)車組列車升7車受電弓（2車受電弓降下），從圖2可以看出接觸網(wǎng)電壓經(jīng)7車受電弓（P）受流后走向路徑為：主斷路器（MCB）-主變壓器（MT）-牽引箱（TC）-牽引電動(dòng)機(jī)（M）、輔助變流器等，這是電壓在本單元（第二牽引單元）的走向。電壓在另一牽引單元走向路徑為：車頂高壓隔離開關(guān)（RLDS）-主變壓器（MT）-牽引箱（TC）-牽引電動(dòng)機(jī)（M）、輔助變流器等。根據(jù)高壓牽引原理，只要兩個(gè)牽引單元不同時(shí)因故障無法貫通高壓，動(dòng)車組是可以切除非故障牽引單元車頂高壓隔離開關(guān)（隔離故障牽引單元），給非故障牽引單元輸出高壓確保動(dòng)車組列車能夠繼續(xù)運(yùn)行。

圖1 CRH380B型動(dòng)車組平面圖

圖2 CRH380B型動(dòng)車組第二個(gè)牽引單元高壓系統(tǒng)框圖

1.2 網(wǎng)絡(luò)控制原理

CRH380B型動(dòng)車組設(shè)有列車總線（WTB）及車輛總線（MVB）。列車各控制裝置間的通信通過由WTB和MVB組成的雙級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)予以實(shí)現(xiàn)。圖3中可以看出第一牽引單元配有自己的MVB，整個(gè)單元的4節(jié)車廂（1-4車）通過MVB貫穿，兩個(gè)牽引單元又通過網(wǎng)關(guān)再經(jīng)過WTB互相連接，完成信息的傳輸，即MVB構(gòu)成車輛級(jí)總線，WTB為列車級(jí)總線。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制原理，只要兩個(gè)單元不同時(shí)發(fā)生車輛總線（MVB）及列車總線（WTB）故障，動(dòng)車組可以使用非故障單元車輛總線（MVB）線及列車總線（WTB）傳輸控制信息。

圖3 CRH380B型動(dòng)車組1-4車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

1.3 供風(fēng)系統(tǒng)布局原理

總風(fēng)管(MRP)和列車管(BP)通過車輛之間的軟管連接。在1、8車的車端，MRP和BP在自動(dòng)車鉤處斷開。MRP、BP管路與自動(dòng)車鉤的連接可通過球旋塞分別斷開。

總風(fēng)管(MRP)和列車管（BP）是全列貫通的，總風(fēng)管(MRP)給各車廂用風(fēng)設(shè)備供風(fēng)（包括常用制動(dòng)風(fēng)缸、車門、空調(diào)、衛(wèi)生間等）；列車管(BP)是間接制動(dòng)控制管路，在列車緊急制動(dòng)時(shí)排風(fēng)，在啟用備用制動(dòng)時(shí)用于制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)，從圖4可以看出，總風(fēng)管(MRP)和列車管(BP)均可以通過切斷相應(yīng)閥門，來切除對(duì)某一車廂或某一設(shè)備的供風(fēng)。

圖4 CRH380B型動(dòng)車組供風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

總風(fēng)管截?cái)辔恢眉爸苿?dòng)切除對(duì)應(yīng)表見表1。列車管截?cái)辔恢眉爸苿?dòng)切除對(duì)應(yīng)表見表2。

表1 總風(fēng)管截?cái)辔恢眉爸苿?dòng)切除對(duì)應(yīng)表

表2 列車管截?cái)辔恢眉爸苿?dòng)切除對(duì)應(yīng)表

1.4 列車緊急模式原理

CRH380B型動(dòng)車組設(shè)置“緊急驅(qū)動(dòng)”模式?！熬o急驅(qū)動(dòng)”模式下，車頂隔離開關(guān)斷開，受電弓升降弓指令、主斷路器斷合指令通過繼電器傳遞到列車總線（WTB），各車輛總線（MVB）網(wǎng)段的CCU通過列車線接收指令，并通過MVB網(wǎng)絡(luò)控制升受電弓、合主斷路器，減少升受電弓、合主斷路器的網(wǎng)絡(luò)控制邏輯和相關(guān)繼電器的控制連鎖。牽引手柄的牽引指令直接傳遞到WTB，各MVB網(wǎng)段的CCU通過列車線接收受牽引指令，并通過MVB網(wǎng)絡(luò)控制本單元牽引變流器執(zhí)行牽引或不牽引動(dòng)作。牽引力不進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，直接按照最大牽引力執(zhí)行。制動(dòng)系統(tǒng)啟用備用制動(dòng)模式，采用備用制動(dòng)手柄控制列車管壓力的方式施加制動(dòng)，同時(shí)切除轉(zhuǎn)向架監(jiān)控回路、停放制動(dòng)監(jiān)控回路。列車可按照最高限速80 km/h運(yùn)行。

通過以上分析，從理論上來說，當(dāng)某個(gè)車廂（或一個(gè)牽引單元內(nèi)的幾個(gè)車廂）發(fā)生火災(zāi)時(shí)，CRH380B型動(dòng)車組是可以通過切除、隔離等方法甩掉故障車廂高壓牽引供電、網(wǎng)絡(luò)控制、供風(fēng)等功能，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急行車。

2 故障設(shè)置和應(yīng)急方法驗(yàn)證

假設(shè)動(dòng)車組列車運(yùn)行時(shí)，8車為主控端司機(jī)室，某一車廂（2車）發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)導(dǎo)致車廂高壓牽引供電、車輛總線（MVB）、列車總線（WTB）、110 V 直流供電母線（給控制系統(tǒng)及蓄電池供電）、440 V交流母線（給輔助系統(tǒng)供電，用于車載用電設(shè)備）斷路，總風(fēng)管和列車管空氣大量泄漏。

2.1 故障設(shè)置（模擬火災(zāi)導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備故障現(xiàn)象）

（1）設(shè)置2車直流母線斷開：通過斷開1車和2車32-F01、32-F02、32-F05、32-F06、32-F07 空氣開關(guān)來模擬火災(zāi)導(dǎo)致2車無高壓牽引供電，2車受電弓無法升起；

（2）設(shè)置2車MVB網(wǎng)線斷開：通過斷開2車24-T21-X1、24-T21-X2、24-T21-X3、24-T21-X4 插頭來模擬火災(zāi)導(dǎo)致MVB網(wǎng)線斷開，2車所在單元無法傳輸控制信號(hào)；

（3）設(shè)置2車WTB網(wǎng)絡(luò)斷開：斷開1車中央控制單元（CCU2）的WTB連接器（22-A02.C003-X7和 22-A02.C003-X9）插頭，模擬WTB網(wǎng)絡(luò)斷開；

（4）設(shè)置2車總風(fēng)管供風(fēng)干路斷開：通過在2車制動(dòng)控制單元（BCU）中將[B06.03蝶形閥]打到斜 45°（B06.03蝶形閥是用于折斷間接制動(dòng)的控制閥）來模擬火災(zāi)導(dǎo)致2車總風(fēng)管泄露，全列總風(fēng)管空氣壓力過低；

（5）設(shè)置2車列車管供風(fēng)干路斷開：通過打開2車列車管供風(fēng)塞門來斷開列車管供風(fēng)，該設(shè)置模擬火災(zāi)導(dǎo)致1車列車管路泄露，列車管空氣壓力過低。

2.2 處置驗(yàn)證

（1）第一步截?cái)嘟涣髂妇€：斷開4車31-F04空氣開關(guān),該步作用是切斷故障所在的第一牽引單元（1～4車）與第二牽引單元（5～8車）中壓連接，確保第二牽引單元母線及輔助變流器不受故障影響；

（2）第二步截?cái)嗫傦L(fēng)管：關(guān)閉3車Z17/2閥，確認(rèn)排風(fēng)聲變小直到完全消失，該步作用是截?cái)?車與3車之間的總風(fēng)管，確保3～8車總風(fēng)不泄露；

（3）第三步截?cái)嗔熊嚬埽宏P(guān)閉3車Z13/2閥，確認(rèn)排風(fēng)聲變小直到完全消失，該步作用是切斷2車與3車之間的列車管，確保3～8車列車管壓力不受故障影響；

（4）第四步切除制動(dòng)：切除1車和2車的空氣制動(dòng)，切除2車的停放制動(dòng)，該步是緩解1、2車的制動(dòng)狀態(tài)，避免制動(dòng)夾鉗處于抱閘狀態(tài)；

（5）第五步隔離7車車頂高壓隔離開關(guān)：在車載信息監(jiān)控裝置（HMI監(jiān)控屏）上切除7車車頂高壓隔離開關(guān)，確保升7車受電弓時(shí)，高壓不會(huì)輸入第一牽引單元；

（6）第六步在8車司機(jī)室占用并啟用緊急模式行車，并將“緊急情況切除回路”開關(guān)打到關(guān)位，將“緊急制動(dòng)回路”開關(guān)打到關(guān)位（由于此時(shí)1車的110 V直流供電母線斷開，緊急制動(dòng)環(huán)路無法建立，通過切除“緊急制動(dòng)閥”或“緊急制動(dòng)回路”可以旁路緊急制動(dòng)，但切除“緊急制動(dòng)閥”后，ATP制動(dòng)測(cè)試無法通過，因此在應(yīng)急處置中需關(guān)閉“緊急制動(dòng)回路”），通過8車司機(jī)室ATP控制行車，使用非故障端牽引單元（第二牽引單元）應(yīng)急行車，需要制動(dòng)停車時(shí)使用剩余車廂（3～8車）備用制動(dòng)功能，限速80 km/h運(yùn)行。

2.3 處置效果

圖5 應(yīng)急處置后列車狀態(tài)信息(來源于車載信息監(jiān)控裝置HMI)

通過以上處置，第一牽引單元受電弓、主斷路器、牽引變流器及第一、二牽引單元車頂隔離開關(guān)和輔助供電單元均不能正常工作，僅剩余第二牽引單元的高壓牽引設(shè)備正常工作，可繼續(xù)給動(dòng)車組第二牽引單元提供高壓，驅(qū)動(dòng)6、8車牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)給動(dòng)車組提供動(dòng)力。從圖5中可以看出動(dòng)車組設(shè)備狀態(tài)。

經(jīng)實(shí)車驗(yàn)證，順利實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)導(dǎo)致動(dòng)車組列車嚴(yán)重綜合故障情況下，通過應(yīng)急處置，利用緊急模式行車。此方法適用于1、2、3或6、7、8車嚴(yán)重火災(zāi)的應(yīng)急處置，如4或5車嚴(yán)重火災(zāi)，除切除本牽引單元制動(dòng)功能外，還需切除相鄰車的制動(dòng)和非故障牽引單元側(cè)司機(jī)室的列車管截?cái)嚅y（Z13/2閥），實(shí)現(xiàn)保留3個(gè)車廂的動(dòng)力和制動(dòng)應(yīng)急行車。

3 結(jié)束語

（1）通過CRH380B型動(dòng)車組發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致上述故障發(fā)生時(shí)應(yīng)急行車方法的分析和驗(yàn)證，說明CRH380B型動(dòng)車組在火災(zāi)造成部分設(shè)備受損后，均能通過相關(guān)功能進(jìn)行快速處置并保證應(yīng)急行車，實(shí)現(xiàn)高速鐵路動(dòng)車組列車火災(zāi)的有效應(yīng)急處置，減少火災(zāi)導(dǎo)致的生命財(cái)產(chǎn)損失。

（2）在分析和驗(yàn)證中，也發(fā)現(xiàn)火災(zāi)導(dǎo)致動(dòng)車組個(gè)別設(shè)備嚴(yán)重受損時(shí)，不具備應(yīng)急行車的條件，主要有以下幾類情況：

①車體強(qiáng)度嚴(yán)重受損。車體底架有明顯變形、底架邊梁已被破壞，無法確保安全運(yùn)行。

②高壓系統(tǒng)嚴(yán)重受損。在正常模式和緊急模式下中央控制單元（CCU）無法控制高壓設(shè)備（受電弓、主斷路器）正常工作，換操縱端在另一司機(jī)室仍然無法工作。

③網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)嚴(yán)重受損。動(dòng)車組兩個(gè)司機(jī)室的中央控制單元（CCU）和車載信息監(jiān)控裝置（HMI）均無法正常工作，司機(jī)室無法進(jìn)行控制。如動(dòng)車組列車總線（WTB）網(wǎng)絡(luò)故障，且DC110 V發(fā)生過斷電。