地铁车辆牵引时抖动的分析与处置
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摘 要：地铁车辆的平稳运行在保障乘坐舒适度的同时，也能有效地减少运行冲击对各系统的损害。为了消除车辆牵引时的抖动，必须保证牵引动力介入及制动撤出的同步性。
关键词：地铁车辆；牵引控制；制动控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.022
1 引言
随着我国城市人口以及城市化进程的加快，各地城市轨道交通事业发展迅速。在车辆实际运行中有时会存在牵引时抖动的现象，损伤轮对、钩缓系统。本文从牵引与制动系统间配合的角度入手对该问题进行详细分析并提出处置方案，最终达到提升地铁车辆运营质量的目的。
2 车辆启动/加速逻辑
地铁车辆由于其动力分散的特性，列车的动力单元分布在各节车中，各节车作为独立的牵引单元经过牵引控制器分别执行牵引/制动指令。车辆启动时，TCMS将牵引指令转发给牵引控制器，牽引控制器与制动控制器实时通信取得各节车厢的载荷与电制动信号，以此计算各牵引电机所需的输入电流。牵引控制器在逐渐撤出电制动并投入牵引力的同时要求制动控制器同步撤出空气制动，实现车辆平稳启动。
在加速工况下，牵引控制器通过制动控制器发回的各节车载荷分别计算各牵引单元电机需要的输入电流并同步投入，实现车辆的平稳加速。
3 车辆牵引与制动控制配合原理
地铁车辆制动、牵引逻辑交换通过牵引控制器与制动控制器之间的三组信号进行，即牵引应载荷信号、电制动力指令信号、电制动力等价信号。对同一组牵引控制器与制动控制器，同一时间的成对信号应保持一致。由于地铁车辆属于动力分散型列车，为保持列车牵引与制动工况下的平顺性，必须保证各节动车的牵引及电制动的介入/撤出同步性。
以DKZ27型列车为例，车辆搭载日本日立牵引系统及日本Nabtasco制动系统。其牵引应载荷信号、电制动力指令信号、电制动力等价信号存在以下关系：
牵引应载荷信号：此信号为制动控制器检测到的空气弹簧压力后输出的模拟信号。 正常状态下牵引应载荷信号为2-10V，当检测到空气弹簧压力为800kPa或以上时输出信号为10V，当检测到空气弹簧压力为0kPa时输出信号为2V。
电制动力指令信号：制动控制器根据当前车辆状态计算出的所需电制动力的模拟信号。正常状态下电制动指令信号为2-10V，当所需电制动力为100KN或以上时输出信号为10V，当所需电制动力为0KN时，输出信号为2V。
电制动力等价信号：牵引控制器逻辑部根据电制动力指令信号的计算值，正常状态下电制动力等价信号为2-10V，电制动力计算值为100KN或以上时输出信号为10V，电制动力计算值为0KN时，输出信号为2V。
4 车辆牵引时抖动的原因
车辆各系统均正常工作，但单节车牵引时仍旧发生抖动时，可通过捕获上述三个信号确认牵引制动间的配合情况，进而分析原因。
4.1 启动工况下的抖动原因
车辆启动时，单节车产生轮轨相对摩擦发生抖动及轮对擦伤，查看日志可发现此节车制动撤出发生延迟，该节车牵引时制动并未完全撤出导致该节车与其他车存在启动时间差，进而被其他车拖行/推行。捕获电制动力等价信号发现制动控制器发送给牵引控制器的信号状态为无，导致该节车在牵引工况下无法及时与全列同步撤出制动并给出与全列相匹配的牵引加速度。
4.2 加速工况下的抖动原因
车辆加速时，单节车产生轮轨相对摩擦发生抖动及轮对擦伤，查看日志得知该节车牵引MM电流投入明显较其他节车小，而此时各节车乘车率基本一致，因此本节车的牵引加速度小于其他车。捕获牵引应载荷信号时，发现制动控制器发送给牵引控制器的牵引应载荷信号状态为无，致使牵引控制器无法获取本节车目前的乘员载荷情况进而计算出与之匹配的牵引输出功率，本节车采用AW0载荷牵引，与其他车加速度产生差值继而被拖行/推行。
5 处置方法
通过上述分析可得知车辆发生抖动的原因是藉由牵引与制动控制器间网络通信信号异常所导致。常见的地铁车辆牵引、制动控制器均采用内部光纤数字信号传输。输出信号时将数字信号通过数模转换器转换成模拟信号连接至TCMS中转实现系统间通信。通过对模拟信号段、光纤数字信号段分别检测，可有效判断信号中断的故障点。
经调研，目前国内各地铁均对系统间模拟信号段执行了各级检修修程，但对系统内部的数字信号段往往未直接检测。使用光损耗测试设备对产生抖动车辆的系统内光纤检测，均发现光信号衰减的现象，更换故障光纤线缆后测试运行，抖动现象消除。因此将光损耗测试纳入适当的修程修制，结合模拟信号区段的定期检测，可有效减少此类抖动现象的发生。
参考文献：
[1]黄显武，张宾，毛康鑫，王龙.重庆地铁列车牵引系统与制动系统的配合分析[J].机车电传动，2016（05）：92-94.
[2]Volker M Her等（德）.动力集中和动力分散的特点[J].国外铁道车辆，2013（01）：6.
作者简介：邵亦栋（1991-），男，陕西西安人，本科，助理工程师，主要研究方向：城市轨道交通车辆技术。
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