城市軌道交通初期運(yùn)營前車輛系統(tǒng)安全評估測試方法研究

王自鑫、李正培、薛世城

（鄭州地鐵集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程加快，近年來我國城市軌道交通事業(yè)發(fā)展迅速，截至2021 年底，國內(nèi)累計有50 個城市投運(yùn)城軌交通線路9192.62km，其中地鐵7253.73km，占比78.9%。僅2021 年當(dāng)年新增城軌交通運(yùn)營線路長度就有1222.92km，新增運(yùn)營線路39條。城市軌道交通在加強(qiáng)各區(qū)域的聯(lián)系、緩解地面交通壓力、綠色環(huán)保出行等方面優(yōu)勢明顯，是市民首選的通勤方式。伴隨城市軌道交通線網(wǎng)密度的加大和運(yùn)營里程的增長，安全運(yùn)營的壓力也與日俱增。因此，確保載運(yùn)乘客的車輛系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，對保證城市軌道交通線路安全運(yùn)營具有重要意義。

為保障城市軌道交通新建線路的安全運(yùn)營，把好新線投入運(yùn)營的首道安全關(guān)口，2019 年初，交通運(yùn)輸部相繼下發(fā)了《城市軌道交通初期運(yùn)營前安全評估管理暫行辦法》(簡稱《暫行辦法》)[1]和《城市軌道交通初期運(yùn)營前安全評估技術(shù)規(guī)范第1 部分：地鐵和輕軌》(簡稱《技術(shù)規(guī)范》)[2]，對初期運(yùn)營前安全評估中車輛系統(tǒng)功能核驗(yàn)項目和測試流程進(jìn)行了明確規(guī)范。自2019 年7 月1 日《技術(shù)規(guī)范》實(shí)施以來，鄭州地鐵先后有5 號 線、14 號 線 一 期，2 號 線 二 期，4 號 線、6 號 線 一期西段共計5 條線路使用《技術(shù)規(guī)范》通過了初期運(yùn)營前的安全評估[3]。

1 車輛系統(tǒng)功能核驗(yàn)

為明確城市軌道交通工程項目初期運(yùn)營前設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)功能達(dá)到基本要求，根據(jù)《技術(shù)規(guī)范》相關(guān)條例，車輛試運(yùn)營時間不少于3 個月，組織行車20 日以上指標(biāo)，車輛系統(tǒng)故障率不高于5 次/萬列公里，列車退出正線運(yùn)行故障率不高于0.5 次/萬列公里。同時，《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了車輛系統(tǒng)功能核驗(yàn)的項目、目的和方法，對單個系統(tǒng)的關(guān)鍵功能進(jìn)行再確認(rèn)。車輛系統(tǒng)功能核驗(yàn)測試項目共6 條，分別為車輛超速保護(hù)測試、列車緊急制動距離測試、車門安全聯(lián)鎖測試、車門故障隔離測試、車門障礙物探測測試、列車聯(lián)掛救援測試。下面對其測試方法進(jìn)行分析。

2 車輛超速保護(hù)測試

根據(jù)《城市軌道交通列車運(yùn)行速度限制與匹配技術(shù)規(guī)范》[4]，在線路等級速度上增加8km/h 為車輛超速防護(hù)（緊急制動）的觸發(fā)速度，城市軌道車輛關(guān)鍵速度值匹配數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 車輛超速保護(hù)速度值匹配表

2.1 測試目的

測試列車持續(xù)加速至車輛設(shè)計最高運(yùn)行速度，當(dāng)超過車輛設(shè)計最高運(yùn)行速度時，驗(yàn)證車輛超速保護(hù)的報警、牽引封鎖和制動保護(hù)措施是否符合設(shè)計要求。

2.2 測試方法

在同一個供電區(qū)間內(nèi)，平直線路，干燥軌面，線路長度不小于2km，切除列車自動防護(hù)（ATP），以人工駕駛模式（NRM）單線往返運(yùn)行。試驗(yàn)時解除車輛網(wǎng)絡(luò)（EGWM）、牽引（DCU）限速，牽引手柄保持最大牽引位，使列車持續(xù)加速至車輛設(shè)計最高運(yùn)行速度。以線路等級80km/h 為例，記錄列車速度在82km/h、85km/h、88km/h 時超速保護(hù)的措施。

2.3 測試過程

2.3.1 列車100%牽引加速至80km/h 牽引封鎖后，依靠慣性繼續(xù)加速至82km/h，列車自動蜂鳴報警、彈窗提醒，如圖1 所示，司機(jī)聽取調(diào)試人員指令以快速制動模式停車。

圖1 列車超速后彈窗提醒

2.3.2 刷新EGWM、DCU 軟件，放開列車限速。停車階段測試緊急制動蘑菇按鈕功能正常，然后恢復(fù)蘑菇按鈕、升弓、合高速斷路器，進(jìn)行85km/h 全常用制動測試。列車100%牽引加速至85km/h，列車自動施加100%常用制動。

2.3.3 再次刷新EGWM、DCU 軟件，解除牽引封鎖和全常用制動保護(hù)。軟件刷新完成后，停車階段測試蘑菇按鈕功能正常，然后恢復(fù)蘑菇、升弓、合高速斷路器，進(jìn)行88km/h 列車緊急制動測試。列車100%牽引至88km/h，列車自動緊急制動。

2.3.4 測試過程中，調(diào)試人員對HMI 顯示屏進(jìn)行錄像記錄。測試結(jié)束后，EGWM、DCU 軟件退回。

3 列車緊急制動距離測試

3.1 測試目的

測試列車在設(shè)計最高運(yùn)行速度下的緊急制動距離是否符合設(shè)計要求。

3.2 測試方法

列車以人工駕駛模式在平直線路區(qū)段運(yùn)行至設(shè)計最高運(yùn)行速度時，列車司機(jī)按下緊急制動蘑菇按鈕，至列車停止時，測量列車緊急制動距離。

3.3 測試過程

以線路等級80km/h 為例，利用司機(jī)交互界面（HMI）調(diào)試模式下的距離測試功能，監(jiān)測列車的緊急制動距離。

3.3.1 測試列車已完成調(diào)試及驗(yàn)收，車輛型式、例行試驗(yàn)符合要求。

3.3.2 在HMI 上設(shè)置列車目標(biāo)速度為80km/h，點(diǎn)擊屏幕“開始測試”按鈕，列車啟動后測試緊急制動距離。

3.3.3 列車100%牽引加速至80km/h 后，惰行2s后拍下緊急停車蘑菇按鈕，列車降弓、高速斷路器分，緊急制動至停車。查看HMI 緊急制動距離測試界面，HMI 顯示80km/h 時列車施加緊急制動，讀取緊急制動距離數(shù)值，并與合同規(guī)定的列車緊急制動距離比對，不大于合同目標(biāo)值即為合格。

4 客室車門測試

4.1 測試目的

測試車門與列車牽引控制聯(lián)鎖功能、車門故障隔離功能、車門防夾和再關(guān)門功能是否符合設(shè)計要求。

4.2 車門安全聯(lián)鎖測試

4.2.1 將測試木塊放至兩門頁之間，使車門無法關(guān)閉。

4.2.2 推主控手柄牽引位，列車無牽引力，無法動車。

4.2.3 在正線上，列車運(yùn)行速度10km/h，按壓開門按鈕，車門無法打開。

4.3 車門故障隔離測試

4.3.1 列車在站臺停穩(wěn)，用鑰匙將車門隔離裝置轉(zhuǎn)換至“隔離”位，隔離成功后隔離指示燈亮。

4.3.2 HMI 正確顯示車門隔離，按壓開門按鈕，無法打開被隔離車門，其他車門正常打開。

4.3.3 緊急解鎖被隔離車門，無法手動打開解鎖車門。

4.4 車門障礙物探測測試

4.4.1 列車停穩(wěn)后，打開列車一側(cè)車門，將防夾木塊置于選定的車門兩門頁之間，按壓關(guān)門按鈕，列車探測到障礙物后自動打開一定距離后自動再次關(guān)門，重復(fù)3 次后車門最終完全打開，HMI 顯示車門防夾圖標(biāo)。

4.4.2 打開列車一側(cè)車門，將關(guān)門力測試儀置于選定車門兩門頁之間，按壓關(guān)門按鈕。關(guān)門力測試儀測試3 次關(guān)門力峰值逐次加大，每次記錄數(shù)值不大于合同防夾標(biāo)準(zhǔn)值即為關(guān)門壓力合格。

5 列車聯(lián)掛救援測試

5.1 測試目的

測試列車聯(lián)掛救援功能是否符合設(shè)計要求。

5.2 測試方法

5.2.1 將模擬故障列車施加停放制動，降弓停放在線路上，另一列救援列車低速靠近模擬故障列車進(jìn)行列車聯(lián)掛。

5.2.2 完成聯(lián)掛后，釋放模擬故障列車停放制動，推救援列車牽引手柄，牽引模擬故障列車至一定距離，記錄列車聯(lián)掛救援情況。

5.3 測試過程

5.3.1 救援車運(yùn)行至站臺進(jìn)站位置停車，距離故障車5m 左右。

5.3.2 救援車將“慢行”旋鈕打至“合”位。

5.3.3 救援車以3km/h 速度與故障車聯(lián)掛（見圖2），聯(lián)掛成功后解鉤按鈕指示燈亮起，試?yán)瓱o脫鉤。

圖2 列車聯(lián)掛救援測試

5.3.4 切除故障車所有制動風(fēng)源隔離旋鈕（B05）后，緩解故障車、救援車停放制動。

5.3.5 推救援車牽引手柄牽引位，將故障車推出站臺，實(shí)現(xiàn)列車聯(lián)掛救援測試。

6 結(jié)語

隨著交通運(yùn)輸部《暫行辦法》《技術(shù)規(guī)范》等安全評估文件的頒布實(shí)施，為城市軌道交通新線路初期運(yùn)營前安全評估工作提供了政策支持與流程規(guī)范，防范了初期運(yùn)營階段可能產(chǎn)生的風(fēng)險。文章總結(jié)了鄭州地鐵在已開通線路初期運(yùn)營前安全評估中車輛系統(tǒng)測試方面的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，提出了車輛系統(tǒng)功能核驗(yàn)項目測試的方法和項目流程，為后續(xù)線路開通測試評估提供參考。具體測試過程中，涉及建設(shè)單位、運(yùn)營單位調(diào)度、乘務(wù)、接觸網(wǎng)供電、軌道信號等，為確保安全評估測試順利進(jìn)行，調(diào)試負(fù)責(zé)人應(yīng)提前謀劃，做好預(yù)案，高質(zhì)量完成安全評估測試工作。