復(fù)興號(hào)動(dòng)車組超員報(bào)警設(shè)置及方案優(yōu)化*

馬 凱 高登科 劉克思

(1.中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司國(guó)家軌道客車工程研究中心，130062，長(zhǎng)春；2.中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島動(dòng)車段，266011，青島//第一作者，高級(jí)工程師)

1 動(dòng)車組超員報(bào)警設(shè)置背景

針對(duì)國(guó)內(nèi)既有和諧號(hào)(CRH)系列動(dòng)車組未設(shè)置超員報(bào)警功能的情況，結(jié)合實(shí)際運(yùn)用需求，在復(fù)興號(hào)型動(dòng)車組上增設(shè)此功能?！稌r(shí)速350 km 8輛編組中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組采購(gòu)技術(shù)條件》要求：“動(dòng)車組設(shè)超員報(bào)警功能，報(bào)警時(shí)在司機(jī)顯示屏界面顯示，同時(shí)超載車輛具有單車超載聲光報(bào)警功能?！?/p>

2 復(fù)興號(hào)型動(dòng)車組超員報(bào)警功能定義

復(fù)興號(hào)型動(dòng)車組超員報(bào)警功能分為：①單車超員報(bào)警；②整列超員報(bào)警。為保證車輛的安全，應(yīng)預(yù)留足夠的安全裕量。設(shè)定單車報(bào)警閾值，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)單車車輛質(zhì)量，與報(bào)警閾值進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)實(shí)際車重超出報(bào)警閾值時(shí)，將進(jìn)行報(bào)警，并提示司乘人員疏導(dǎo)旅客或清退客。

3 動(dòng)車組超員報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)方式

當(dāng)單車或整列實(shí)際車重超出報(bào)警閾值時(shí)，車輛要進(jìn)行超員報(bào)警，在司機(jī)室、機(jī)械師室、乘務(wù)員室顯示屏進(jìn)行彈屏聲光報(bào)警顯示，同時(shí)通過列車監(jiān)控管理系統(tǒng)(TCMS)把相應(yīng)車廂超員報(bào)警信息發(fā)送到旅客信息系統(tǒng)(PIS)，在信息顯示屏上顯示相應(yīng)的超員信息，并通過廣播播放超員信息，提示司乘人員疏散旅客或清退客。

3.1 聲光報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)

1) 在司機(jī)室、機(jī)械師室網(wǎng)絡(luò)顯示屏上進(jìn)行彈屏聲光報(bào)警，包括整列列車超員報(bào)警和單車超員報(bào)警，如圖1所示。

圖1 超員報(bào)警司機(jī)顯示屏彈屏顯示

2) TCMS將相應(yīng)車廂超員報(bào)警信息發(fā)送至PIS系統(tǒng)，進(jìn)行以下聲光報(bào)警措施：①乘務(wù)員室PIS顯示屏進(jìn)行彈屏聲光報(bào)警；②車外和車內(nèi)顯示器顯示設(shè)定的文字報(bào)警提示信息(見圖2)；③對(duì)應(yīng)車廂廣播播放設(shè)定的語音報(bào)警提示信息。

圖2 超員報(bào)警信息顯示

3.2 車輛質(zhì)量檢測(cè)

所有載荷狀態(tài)均通過轉(zhuǎn)向架空氣彈簧(以下簡(jiǎn)稱“空簧”)壓力來體現(xiàn)，即不同的載荷狀態(tài)對(duì)應(yīng)不同的空簧壓力。各車制動(dòng)控制裝置(EBCU)實(shí)時(shí)檢測(cè)本車的空簧壓力，將采集到的空簧壓力轉(zhuǎn)化為車輛質(zhì)量信息，通過多功能車輛總線(MVB)發(fā)送到TCMS。TCMS 將接收到的車重與“超員報(bào)警閾值”預(yù)設(shè)值(該閾值可在TCMS 系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)定)進(jìn)行比較，從而進(jìn)行超載信息的整車超員報(bào)警或單車超員報(bào)警判斷。

3.3 超員報(bào)警閾值設(shè)置

根據(jù)各車定員質(zhì)量，結(jié)合允許超員比例，并考慮空簧壓力檢測(cè)誤差來設(shè)置超員報(bào)警值。

考慮到軸重要求，CR400AF、CR400BF型動(dòng)車組均按超員20%設(shè)置報(bào)警限值。單車超員與整列車超員允許人數(shù)完全相同，僅因兩車車重不同，超員報(bào)警限值略有不同。

超員報(bào)警限值=定員質(zhì)量+定員人數(shù)×20%×單人體重(以80 kg/人 計(jì))。計(jì)算超員報(bào)警限值時(shí)，在軟件控制邏輯中已考慮空簧壓力檢測(cè)誤差，確保各單車不能超過軸重設(shè)計(jì)值要求。其中，定員質(zhì)量=整備質(zhì)量+定員人數(shù)×單人體重(以80 kg/人 計(jì))，整備質(zhì)量包括車輛自重以及司機(jī)、乘務(wù)員、水、砂、食品等質(zhì)量。

3.4 超員報(bào)警判斷條件

為排除車輛運(yùn)行中過曲線等路況對(duì)空簧壓力的影響，動(dòng)態(tài)工況下，不進(jìn)行超員報(bào)警檢測(cè)。

中央控制單元(CCU)同時(shí)檢測(cè)到以下條件成立時(shí)，進(jìn)行“車輛超員報(bào)警”，提示司乘人員疏導(dǎo)報(bào)警車廂乘客。

1) 列車速度< 5 km/h；

2) 整列車超員：列車實(shí)際質(zhì)量>整列車報(bào)警閾值(各車超員報(bào)警值之和)；

3) 單車超員：本車實(shí)際質(zhì)量>單車超員報(bào)警設(shè)置值。

報(bào)警消除條件：以上報(bào)警條件不成立時(shí)，報(bào)警消除。

另外，人機(jī)交互顯示屏(HMI)的車門狀態(tài)界面增加單車超員報(bào)警顯示(見圖3)。

圖3 HMI車門狀態(tài)界面單車報(bào)警顯示

4 動(dòng)車組超員報(bào)警限值條件

動(dòng)車組超員報(bào)警限值主要從動(dòng)車組的運(yùn)行安全性和乘坐舒適性等方面考慮，見圖4。

圖4 超員報(bào)警限值條件

根據(jù)對(duì)軸重、牽引能力、制動(dòng)能力、空調(diào)能力和給水衛(wèi)生能力的分析，復(fù)興號(hào)CR400型動(dòng)車組各系統(tǒng)超員能力見表1。

表1 復(fù)興號(hào)CR400AF/BF型動(dòng)車組各系統(tǒng)超員能力

5 動(dòng)車組超員報(bào)警方案優(yōu)化

在實(shí)際運(yùn)用中，以京滬線為例，春運(yùn)、暑運(yùn)期間存在較多的超員現(xiàn)象。復(fù)興號(hào)投入使用以來至2018年9月份，共發(fā)生超員報(bào)警22起。一方面，單一的報(bào)警對(duì)及時(shí)處置造成較大困難；另一方面，報(bào)警閾值的安全裕量過大造成非必要報(bào)警，對(duì)運(yùn)輸秩序造成較大影響。

充分考慮超員報(bào)警功能對(duì)動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)秩序的影響，優(yōu)化復(fù)興號(hào)動(dòng)車組超員報(bào)警分級(jí)設(shè)置和判斷條件：①將單車超員報(bào)警分為“單車超員預(yù)警”(單車超員20%)和“單車超員報(bào)警”兩級(jí)設(shè)置；②將整車超員報(bào)警分為“列車超員預(yù)警”(整列超員20%)和“列車超員報(bào)警”兩級(jí)設(shè)置。③列車速度>5 km/h時(shí)，不進(jìn)行超員預(yù)警和報(bào)警檢測(cè)。

考慮到車重檢測(cè)誤差，避免超員誤報(bào)警，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組超員預(yù)警值設(shè)定為在超員20%的車重基礎(chǔ)上，各車各增加1.25 t(考慮檢測(cè)誤差0.85 t和積灰0.4 t)，即超員報(bào)警值設(shè)定為車重允許最大限值66.75 t(最大軸重68 t)。其中，復(fù)興號(hào)CR400BF型動(dòng)車組因3、6車較重，無法區(qū)分預(yù)警和報(bào)警兩級(jí)，故只按66.75 t直接設(shè)一級(jí)報(bào)警值。整列列車超員預(yù)警和超員報(bào)警值為各單車超員預(yù)警和超員報(bào)警值之和。

6 結(jié)語

按照上述優(yōu)化方案，對(duì)復(fù)興號(hào)動(dòng)車組列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(TCMS)和旅客信息系統(tǒng)(PIS)進(jìn)行了軟件升級(jí)。經(jīng)小批量運(yùn)用考核后，對(duì)所有復(fù)興號(hào)動(dòng)車組進(jìn)行了軟件升級(jí)。同時(shí)隨著動(dòng)車組智能化程度的不斷提升，以及傳感器精度的不斷提高，進(jìn)一步優(yōu)化列車超員報(bào)警方案，使動(dòng)車組超員報(bào)警功能更精確、閾值設(shè)置更合理，更好地滿足實(shí)際運(yùn)用需求。