某型動(dòng)車組牽引封鎖故障研究

周先亮 毛金虎

摘 要：在參與某型動(dòng)車組技術(shù)支持工作期間，一動(dòng)車組運(yùn)行途中發(fā)生牽引封鎖故障，牽引封鎖形式為“列車速度大于5 km/h，制動(dòng)缸壓力大于40 kPa”，針對(duì)這一故障結(jié)合下載的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及制動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，在理論研究基礎(chǔ)上對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入分析，找出原因并提出相應(yīng)的可行解決方案以避免后續(xù)再次出現(xiàn)類似的故障。

關(guān)鍵詞：牽引封鎖;動(dòng)力集中型;制動(dòng)系統(tǒng);列車管壓降;故障原因分析

該型動(dòng)車組動(dòng)力車空氣制動(dòng)系統(tǒng)采用自動(dòng)式空氣制動(dòng)系統(tǒng)，由風(fēng)源及干燥系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、管路系統(tǒng)等組成，控制車制動(dòng)控制系統(tǒng)由總風(fēng)缸、列車管控制模塊等組成?？諝夤苈凡捎貌讳P鋼管[1]。動(dòng)力車前、后端布置列車管和總風(fēng)管各1根，總風(fēng)管正常風(fēng)壓為750 kPa～

900 kPa，列車管定壓600 kPa。中間拖車車輛采用電空制動(dòng)機(jī)[2]，并與列車管、制動(dòng)缸、副風(fēng)缸及工作風(fēng)缸相連。

1 故障描述

當(dāng)日，動(dòng)車組控制車為主控車在出站過(guò)程中，18：00：40機(jī)車實(shí)際速度7 km/h，控制車制動(dòng)缸壓力為0，動(dòng)力車制動(dòng)缸壓力由0增加到41 kPa（動(dòng)力車和控制車的大閘小閘均未動(dòng)作且控制車列車管、均衡風(fēng)缸、制動(dòng)缸壓力均正常且無(wú)變化），導(dǎo)致牽引封鎖（列車速度大于5 km/h，制動(dòng)缸壓力大于40 kPa），動(dòng)力車制動(dòng)缸壓力最大值達(dá)到70 kPa。

2 故障原因分析

2.1 數(shù)據(jù)分析

控制車顯示時(shí)間和動(dòng)力車顯示時(shí)間可能由于數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)等原因存在時(shí)間差，通過(guò)時(shí)間校準(zhǔn)來(lái)剔除時(shí)間影響，保證主控車和動(dòng)力車時(shí)間在現(xiàn)實(shí)時(shí)間里一致。下載實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)控制車（主控）在17：56：27時(shí)速度變?yōu)?;動(dòng)力車（從控）17：56：04速度變?yōu)?，說(shuō)明控制車和動(dòng)力車時(shí)間差大約為23 s。

下載CCU中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，動(dòng)車組在18：00：40發(fā)車出站，動(dòng)力車（從控）大閘重聯(lián)位、小閘運(yùn)轉(zhuǎn)位，當(dāng)動(dòng)車組實(shí)際速度達(dá)到7 km/h時(shí)，控制車（主控）制動(dòng)缸壓力一直為0，動(dòng)力車制動(dòng)缸壓力突然由0增加到41 kPa最大值達(dá)到70 kPa。相對(duì)應(yīng)控制車時(shí)間2019年1月14日18：01：03，方向向前，司控器級(jí)位2.3級(jí)，小閘運(yùn)轉(zhuǎn)位、大閘運(yùn)轉(zhuǎn)位，實(shí)際速度為7 km/h，制動(dòng)缸壓力一直為0。

下載相關(guān)制動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括動(dòng)車組的速度變化、本務(wù)車（控制車）的各風(fēng)缸壓力和風(fēng)管壓力變化及補(bǔ)機(jī)（動(dòng)力車）的各風(fēng)缸壓力和風(fēng)管壓力變化。在時(shí)間18：00：57.910時(shí)（速度4 km/h），本務(wù)（控制車）均衡風(fēng)缸和列車管壓力分別充至600、597 kPa，隨后列車管壓力開始下降，在18：01：02.902時(shí)刻（速度5 km/h），均衡風(fēng)缸壓力601 kPa、列車管壓力579 kPa。在18：01：08.022時(shí)刻開始緩慢回升。補(bǔ)機(jī)（動(dòng)力車）列車管壓力18：01：01.035時(shí)刻開始下降，在18：01：02.907時(shí)刻達(dá)到最低值558 kPa，在下降至561 kPa附近時(shí)，制動(dòng)缸進(jìn)行制動(dòng)。

2.2 故障原因確認(rèn)

動(dòng)車組發(fā)車導(dǎo)致牽引封鎖的原因?yàn)椋河捎趧?dòng)力車列車管在充風(fēng)過(guò)程中有異常壓力降，滿足減壓制動(dòng)條件，從控車制動(dòng)缸出閘，制動(dòng)缸壓力上升且大于40 kPa;此時(shí)列車編組實(shí)際速度為7 km/h，動(dòng)力車制動(dòng)缸壓力大于40 kPa，最終導(dǎo)致動(dòng)力車觸發(fā)“機(jī)車實(shí)際速度大于5 km/h時(shí)，制動(dòng)缸壓力大于40 kPa”的牽引封鎖，引起此次牽引封鎖故障。

3 列車管異常壓降分析

自動(dòng)式空氣制動(dòng)具有緩慢減壓不制動(dòng)的特性，即具有一定的穩(wěn)定性[3]，只有當(dāng)列車管壓力以10 kPa/s～40 kPa/s 的速率下降時(shí)才會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)作用，所以此次列車管壓降速率可能較大，根據(jù)壓力變化曲線排除列車管泄漏和均衡風(fēng)缸壓力變化兩個(gè)因素，考慮列車管當(dāng)時(shí)向其它風(fēng)缸或管路充風(fēng)。

下載中間車輛的車輛制動(dòng)缸、列車管、副風(fēng)缸壓力變化數(shù)據(jù)并繪制成圖1所示的車輛制動(dòng)缸—列車管—副風(fēng)缸壓力曲線，對(duì)其進(jìn)行分析。

（1）17：57：40左右，列車管壓力由0 kPa開始上升，并最終達(dá)到600 kPa左右的定壓，并立即開始制動(dòng)作用。此過(guò)程中，副風(fēng)缸剛剛開始充風(fēng)，列車管即開始減壓，故副風(fēng)缸沒(méi)有充滿風(fēng)其壓力即從530 kPa左右下降至500 kPa左右。

（2）17：58至18：01之間，列車管壓力下降達(dá)到180 kPa左右，根據(jù)“動(dòng)力車制動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范”中要求，列車管常用全制動(dòng)減壓量不低于170 kPa，此時(shí)列車管已達(dá)到全制動(dòng)位壓力，但各車輛制動(dòng)缸壓力偏低，處于200 kPa至350 kPa之間，低于420 kPa，由此可以看出車輛制動(dòng)機(jī)的工作風(fēng)缸壓力偏低。

（3）18：00：50列車管開始緩解，并在18：01：05達(dá)到峰值。副風(fēng)缸在列車管壓力高于副風(fēng)缸壓力10 s后，才開始充風(fēng)。此時(shí)列車管壓力已達(dá)到600 kPa左右，由于副風(fēng)缸開始充風(fēng)動(dòng)作，故列車管壓力有所下降。副風(fēng)缸延時(shí)10 s充風(fēng)的原因?yàn)椋毫熊嚬芟蚋憋L(fēng)缸充風(fēng)需滿足副風(fēng)缸壓力同時(shí)低于工作風(fēng)缸壓力和列車管壓力，此次充風(fēng)過(guò)程初始階段，工作風(fēng)缸壓力較低，列車管先向工作風(fēng)缸充風(fēng)，待工作風(fēng)缸壓力高于副風(fēng)缸壓力后，列車管才向副風(fēng)缸充風(fēng)，故副風(fēng)缸充風(fēng)時(shí)間與列車管上升存在時(shí)間差[4]。

4 解決措施

至此能夠確認(rèn)此次牽引封鎖故障是由于列車管向副風(fēng)缸的充風(fēng)動(dòng)作導(dǎo)致列車管壓力快速下降，下降速率超過(guò)了10 kPa/s，動(dòng)力車制動(dòng)系統(tǒng)判斷滿足制動(dòng)條件。本文通過(guò)對(duì)管路原理和數(shù)據(jù)分析提出以下三種可行的解決措施。

（1）避免過(guò)快的制動(dòng)緩解操作。從圖1可以看出這兩次制動(dòng)緩解間隔時(shí)間太短，工作風(fēng)缸壓力偏低導(dǎo)致后續(xù)的副風(fēng)缸延時(shí)充風(fēng)問(wèn)題。因此司機(jī)應(yīng)避免過(guò)快的制動(dòng)緩解操作，保證列車充風(fēng)緩解時(shí)，副風(fēng)缸壓力已充滿。根據(jù)圖1中副風(fēng)缸壓力上升速率，司機(jī)進(jìn)行充風(fēng)緩解的操作之間間隔應(yīng)盡量大于60 s。

（2）增設(shè)車輛副風(fēng)缸壓力傳感器。在所有中間車輛副風(fēng)缸管路旁增設(shè)一個(gè)壓力傳感器，通過(guò)壓力傳感器測(cè)量所有車輛副風(fēng)缸壓力數(shù)據(jù)并上傳到司機(jī)室顯示屏，司機(jī)可以隨時(shí)觀察副風(fēng)缸壓力，查看所有副風(fēng)缸壓力變化是否穩(wěn)定在600 kPa附近，如果所有副風(fēng)缸壓力均已穩(wěn)定則司機(jī)才能進(jìn)行制動(dòng)緩解操作。

（3）設(shè)定緩沖時(shí)間t，列車在t時(shí)間內(nèi)忽略此牽引封鎖。此種故障發(fā)生時(shí)列車速度較低，此時(shí)即使制動(dòng)缸壓力大于40 kPa，閘瓦施加對(duì)制動(dòng)盤造成的損害可以接受，因此可以更改制動(dòng)控制邏輯。設(shè)定一個(gè)緩沖時(shí)間t，列車從初速0開始計(jì)時(shí)，直到時(shí)間t為止，在0～t內(nèi)，即使列車實(shí)際速度大于5 km/h時(shí)，制動(dòng)缸壓力大于40 kPa，列車不會(huì)進(jìn)行牽引封鎖操作。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以某型動(dòng)車組在線運(yùn)行時(shí)發(fā)生的牽引封鎖故障為研究對(duì)象，依次進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和制動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)分析，確定此次故障的原因?yàn)榱熊嚬芟蚋憋L(fēng)缸的充風(fēng)動(dòng)作導(dǎo)致列車管壓力快速下降。為了避免該情形再次發(fā)生本文給出三種可行的解決措施，可以考慮在后續(xù)的列車批次中加入。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛金虎.新加坡電力蓄電池雙能源工程車制動(dòng)系統(tǒng)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2012，35（1）：11-13.

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[3]葉仁德.列車管壓力值異常下降迫使列車停車的分析與監(jiān)控裝置控制[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2007（1）：75-76.

[4]張一鳴.動(dòng)力集中動(dòng)車組車列電空制動(dòng)控制與故障檢測(cè)方法研究[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2017，24（3）：19-20.