重載列車從控機(jī)車再生制動(dòng)力異常分析

王成

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，大型重載列車在開(kāi)行過(guò)程中，其牽引力與制動(dòng)力之間的發(fā)揮與連接是確保列車正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，故制動(dòng)力的大小與列車的制動(dòng)之間息息相關(guān)，對(duì)列車的縱向沖擊有著十分重要的影響作用。對(duì)此，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)大型重載列車的開(kāi)行進(jìn)行綜合處理，了解并明確二者之間的聯(lián)系，理解電制動(dòng)力對(duì)重載列車的運(yùn)行影響，以助推工作的持續(xù)性進(jìn)步。

2 重載列車再生制動(dòng)力的背景情況

依據(jù)中國(guó)的機(jī)務(wù)信息反饋，大型交流機(jī)車在重載牽引過(guò)程中常常出現(xiàn)多次循環(huán)緩解，且在施加再生制動(dòng)力之后會(huì)出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致從控機(jī)車的再生力弱化、列車縱向沖動(dòng)明顯性增加，直接影響了再生制動(dòng)力的異常波動(dòng)數(shù)據(jù)取值以及列車運(yùn)行的安全性與合規(guī)性。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，該種機(jī)車的控制軟件近期已經(jīng)做出了新的升級(jí)，既可以在新的標(biāo)準(zhǔn)下增添了速度信號(hào)波動(dòng)以及處理性能，還可以快速地降低保護(hù)誤觸發(fā)概率，針對(duì)當(dāng)前的踏面保護(hù)情況進(jìn)行綜合性優(yōu)化，并在多個(gè)地區(qū)完成單機(jī)牽引以及運(yùn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作等情況。為了查明縱向沖動(dòng)的明顯性增強(qiáng)以及再生制動(dòng)力的波動(dòng)情況，需要了解異?，F(xiàn)象當(dāng)日所發(fā)生的機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)情況，對(duì)機(jī)車的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合考量，了解當(dāng)前的實(shí)際變化結(jié)構(gòu)，增加多種形態(tài)下的機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)分析實(shí)效。

再生力使用區(qū)段以神池南至原平南、南灣至西柏坡為主要區(qū)段；列車編組開(kāi)行（天）：2 萬(wàn)t 最高36 對(duì)，最近以20多對(duì)居多、1.6 萬(wàn)t 前期開(kāi)行1～2 對(duì)，近期未開(kāi)行；其他編組列車開(kāi)行不等，每日開(kāi)行列數(shù)偏差較大。

3 重載列車再生制動(dòng)力的異常情況

3.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)異常

3.1.1 參數(shù)選擇

在對(duì)重載列車再生制動(dòng)力異常處理時(shí)，論文主要選取某列車機(jī)車A 節(jié)與B 節(jié)當(dāng)天第一次發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。依據(jù)A類車第一次事故發(fā)生片刻的參數(shù)數(shù)據(jù)，可知，在列車緩解1min 之后，機(jī)車的速度發(fā)生了明顯性速度跳變，該種跳變幅度大約為1km/h，而此時(shí)機(jī)車的制動(dòng)力開(kāi)始下降。依據(jù)B 節(jié)機(jī)車稱第一次故障時(shí)刻的運(yùn)行數(shù)據(jù)與A 節(jié)車速度跳變幅度一致。兩節(jié)車進(jìn)行同時(shí)速度跳變，說(shuō)明速度跳變的發(fā)生是由整個(gè)列車正向沖動(dòng)所引起跳變，時(shí)間為列車緩解之后，該種時(shí)期的機(jī)車運(yùn)行速度提升，駕駛一段時(shí)間后會(huì)由于坡度增加或者車鉤平衡狀態(tài)導(dǎo)致速度突然降低，對(duì)此列車會(huì)產(chǎn)生明顯性的再生制動(dòng)力卸載情況。以2 萬(wàn)t 列車為參考：制動(dòng)初速不超65km/h，帶閘距離最短1km，最長(zhǎng)23km，緩解速度35～60km/h 之間，列車所處坡道不同列車降速斜率不同。

困難區(qū)段數(shù)據(jù)：龍宮至北大牛間（44km～66km）。該區(qū)段為連續(xù)10～12‰下坡道，小半徑曲線居多，2 萬(wàn)t 列車運(yùn)行在該區(qū)段未設(shè)置緩解地點(diǎn)，需要在龍宮站調(diào)整好速度，控制列車充風(fēng)時(shí)間，采用長(zhǎng)波浪運(yùn)行至北大牛站才能緩解列車，未一把閘帶閘至北大牛站內(nèi)，區(qū)間執(zhí)行停車緩風(fēng)操縱，區(qū)間停車再開(kāi)，仍需要正確判斷制動(dòng)力，否則會(huì)導(dǎo)致連續(xù)的停車緩風(fēng)。

3.1.2 黏著保護(hù)驗(yàn)證

在對(duì)重載列車再生制動(dòng)力異常處理時(shí)，為進(jìn)一步明確列車速度跳變與再生制動(dòng)力卸載之間的關(guān)系，需要依據(jù)機(jī)車在連著控制功能上的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，驗(yàn)證黏著控制功能的正常設(shè)定。A 節(jié)車與B 節(jié)車在閉環(huán)保護(hù)下的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，在某一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，兩節(jié)車同時(shí)產(chǎn)生了列車速度調(diào)變。若是黏著控制功能正常化，制動(dòng)力有較大程度的卸載，黏著控制功能的作用可正常發(fā)揮。機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中的速度跳變和速度滑行等情況會(huì)影響著車載黏著保護(hù)性功能。通過(guò)對(duì)以上機(jī)車運(yùn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，說(shuō)明機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生速度跳變，再生制動(dòng)力卸載以及黏著控制軟件的粘接作用之間的聯(lián)系較大。目前撒沙方式以點(diǎn)式撒沙為主，天氣良好，運(yùn)行中除了碰見(jiàn)工務(wù)探傷需要撒沙防止空轉(zhuǎn)，其他區(qū)段很少撒沙，神池南至黃驊港轉(zhuǎn)一圈，來(lái)回近1200km，補(bǔ)沙量以1/3 居多；天氣不良情況，神池南至黃驊港轉(zhuǎn)一圈，沙箱剩余量很少。

3.2 黏著保護(hù)控制的原理

在對(duì)重載列車再生制動(dòng)力異常處理時(shí)，輪軌式機(jī)車是依靠車軌接觸之間的黏著力運(yùn)動(dòng)運(yùn)行，那其與所需要的牽引力和制動(dòng)力與車輪與車軌之間的黏著力有著不正常的關(guān)系。不同軌道狀況、天氣情況以及環(huán)境下的輪軌間連軸率略有差異。為了進(jìn)一步提升黏著力利用效率，需要依據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況對(duì)黏著控制軟件調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出力軌黏著控制情況進(jìn)行分析，明確其屬于輪軌式車輛的必備功能，可通過(guò)黏著控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)輪和軌之間的黏著力處理，增強(qiáng)黏著力利用效率，避免空轉(zhuǎn)與滑行現(xiàn)象[1]。黏著利用控制是指路況條件不確定的情況下，通過(guò)對(duì)電機(jī)的速度等信息采集和分析，結(jié)合當(dāng)前所給予的期望指令，向電氣控制系統(tǒng)發(fā)出適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)力矩要求，使機(jī)車可在司機(jī)手柄范圍內(nèi)控制線路的最大黏著力運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)機(jī)車檢測(cè)到速度指標(biāo)超過(guò)閾值時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)連鎖保護(hù)功能，使電機(jī)轉(zhuǎn)矩快速減小，直到空轉(zhuǎn)滑行的現(xiàn)象得到抑制并消除。電機(jī)若是處于穩(wěn)定的指標(biāo)狀態(tài)，在時(shí)間一定之后會(huì)檢測(cè)到指標(biāo)超標(biāo)問(wèn)題，將轉(zhuǎn)矩進(jìn)行恢復(fù)處理[2]。當(dāng)前的典型保護(hù)策略有三種，主要分為以下幾種模式。

3.2.1 速度差保護(hù)

其是指通過(guò)比較同一輛車的動(dòng)力輪最大速度差值，依據(jù)差值的大小，按照一定的關(guān)系調(diào)整電極黏著力矩設(shè)定值，使機(jī)車在空轉(zhuǎn)和滑行時(shí)可快速恢復(fù)輪軌間的正常黏著狀態(tài)。

3.2.2 加速或減速度保護(hù)

其是指通過(guò)檢測(cè)輪對(duì)加速度或者減速度的指標(biāo)值進(jìn)行綜合設(shè)定，了解其是否超出閾值，對(duì)所超出的閾值依據(jù)加速度大小降低電機(jī)的黏著力設(shè)定值，以抑制空轉(zhuǎn)和滑行情況。

3.2.3 蠕滑速度保護(hù)

其通過(guò)計(jì)算當(dāng)前車練的速度與設(shè)定速度值之間的差值，依據(jù)差值的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整電機(jī)黏著力矩設(shè)定值，使其在發(fā)生空轉(zhuǎn)和滑行時(shí)快速恢復(fù)輪軌之間的正常黏著狀態(tài)。

3.3 異常波動(dòng)的原因

在對(duì)重載列車再生制動(dòng)力異常處理時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，可知，機(jī)車速度跳變?cè)偕鷦?dòng)力卸載與黏著保護(hù)之間存在一定的聯(lián)系，對(duì)此可選用某一時(shí)刻沖動(dòng)點(diǎn)速度與在線黏著力數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，選取A 級(jí)車沖動(dòng)點(diǎn)數(shù)句中的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，判定速度跳變間的再生制動(dòng)力卸載是否屬于列車沖動(dòng)的原因。列車緩解之后產(chǎn)生沖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)車的間接性跳變，降低車輛的沖擊承載力，觸發(fā)黏著保護(hù)，從而產(chǎn)生再生制動(dòng)力減載情況[3]。因此，可說(shuō)制動(dòng)力減載是由于保護(hù)性能出現(xiàn)自主判斷失誤而產(chǎn)生的，而這種情況是軟硬件的自身外在和內(nèi)在的機(jī)器設(shè)定不足所導(dǎo)致。在實(shí)際的運(yùn)行中，主要出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的差異。

（1）在不同版本下的黏著硬件設(shè)備配置下的機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，減載恢復(fù)曲線優(yōu)化時(shí)的二次滑行的次數(shù)得到減少。將機(jī)車再生制動(dòng)力的卸載后和恢復(fù)過(guò)程分為三個(gè)階段，即為保持卸載量一定時(shí)間階段、未檢測(cè)新的空轉(zhuǎn)滑行階段以及直線斜率恢復(fù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩階段。這三個(gè)階段是在不同版本下的黏著控制保護(hù)軟件所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差異。

（2）在不同版本下的黏著硬件設(shè)備配置下的機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，升級(jí)版的設(shè)備有利于提高對(duì)滑行狀態(tài)判斷的靈敏性，將輪滑速度保護(hù)門(mén)檻值降低。新版的黏著控制軟件更新后提升了狀態(tài)的靈活性，但是并未對(duì)實(shí)際列車沖動(dòng)進(jìn)行時(shí)驗(yàn)證，只知道速度信號(hào)處理參數(shù)在該機(jī)務(wù)段的運(yùn)用基本不會(huì)產(chǎn)生誤保護(hù)動(dòng)作，可降低機(jī)車再生制動(dòng)力的大幅度波動(dòng)情況。

（3）在不同版本下的黏著硬件設(shè)備配置下的機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行工況存在明顯差異。不同列車從控機(jī)位和主控機(jī)位都是列車進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和規(guī)劃的。一般來(lái)說(shuō)，重控機(jī)車位于列車中部，在下坡道時(shí)屬于前頂后壓的狀態(tài)，機(jī)車很容易出現(xiàn)瞬間懸浮情況，這與軟件的模擬控制更換運(yùn)行情況存在較大的差異。

4 應(yīng)對(duì)舉措

對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，針對(duì)再生制動(dòng)力異常情況，可提出以下兩點(diǎn)舉措。

（1）針對(duì)牽引以及長(zhǎng)距離制動(dòng)運(yùn)行實(shí)際情況，需要不斷的優(yōu)化軟硬件參數(shù)，提升并調(diào)整蠕滑速度的主體取值情況，提升保護(hù)工作的門(mén)檻值，降低對(duì)滑行判斷工作的靈敏度分析，應(yīng)用多種手段進(jìn)行綜合考量，制定出多樣化的數(shù)據(jù)可行性報(bào)告[4]。

（2）針對(duì)當(dāng)前的列車牽引實(shí)驗(yàn)，需要應(yīng)用新技術(shù)驗(yàn)證軟件參數(shù)的合理性與合規(guī)性，優(yōu)化黏著控制軟件，隨機(jī)篩選出一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，做好針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)探究，了解主控機(jī)車以及從控機(jī)車的再生制動(dòng)力異常情況，并對(duì)其數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行歸檔保存，獲取較好的運(yùn)行成效。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段國(guó)家越來(lái)越重視重載列車從控機(jī)車的再生制動(dòng)力異常情況。為了進(jìn)一步提升機(jī)車的運(yùn)行高效性，需要根據(jù)實(shí)際情況了解該機(jī)務(wù)段的機(jī)車再生異常的基本情況，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選并做出綜合分析，深入了解列車黏著控制，明確不同從控機(jī)車運(yùn)用工況與主控機(jī)車與單機(jī)牽引列車的工況之間的差異，為后續(xù)的列車縱向沖擊力減輕提供前提條件，助推工作的持續(xù)性進(jìn)步與發(fā)展[5]。