黃?。◤V州市地下鐵道總公司,廣東廣州510310)
廣州地鐵A5-Ⅱ型車制動監視功能改造分析
黃健
(廣州市地下鐵道總公司,廣東廣州510310)
介紹廣州地鐵A5-Ⅱ型車國產制動系統的概況,闡述制動監視原理,分析其存在的隱患,并出可行的改造方案,從而提高列車可靠性。
地鐵;車輛;制動;改造
廣州地鐵A5-Ⅱ型車采用鐵科院自主知識產權的制動系統,該制動系統采用車控形式,每節車裝配一個制動控制裝置,通過電子控制單元(EBCU)和氣動控制單元(PBCU)的作用,實現本節車的制動控制、防滑控制、通信及故障診斷。各制動控制裝置氣路輸入端設置了一個截斷塞門(B11),安裝于列車車底,B11塞門截斷后可實現本節車的制動切除,各轉向架防滑閥前端設置了一個截斷塞門(B09),安裝于列車客室座椅下方,正線運營時,司機截斷B09塞門可實現單個轉向架制動切除。制動系統控制原理如圖1所示。

圖1 國產制動系統控制原理圖
列車通過多種方式實現對制動狀態監視,當檢測到制動異常時,VCM(列車控制單元)根據設定邏輯條件觸發保護。
2.1 制動監視的方式
A5-Ⅱ型車通過以下幾種方式診斷制動緩解狀態。
(1)牽引系統(VVVF)硬線診斷
BCU(制動控制裝置)通過壓力傳感器判斷
氣制動緩解,輸出高電平令氣制動緩解繼電器得電,整列車氣制動緩解繼電器得電后,各車牽引系統接收氣制動緩解信號,同時司機室氣制動緩解燈亮,如圖2所示。

圖2 氣制動監視硬線診斷原理圖
(2)輸入輸出模塊(DXM)信號診斷
各車氣制動緩解繼電器得電后,本車網絡模塊DXM模塊接收氣制動緩解信號,并將氣制動緩解狀態信號發送到列車控制單元,實現單節車氣制動狀態診斷。
(3)列車控制單元(VCM)氣壓診斷
VCM通過各車BCU反饋的制動氣壓值,判斷氣制動緩解情況。
2.2 制動監視的應用
列車發出牽引指令后,而通過VVVF硬線診斷、DXM診斷、氣壓診斷三種方式共同判斷氣制動緩解狀態,若任一方式判斷氣制動未緩解,延時4秒后觸發封鎖牽引。控制邏輯圖如圖3所示。

圖3 氣制動未緩解牽引封鎖邏輯圖
A5型車國產制動系統的B09塞門設置在壓力傳感器下游,B09塞門截斷后,壓力傳感器無法檢測轉向架制動壓力真實狀態,在正線運營時,存在以下風險。
3.1 制動系統故障時切除B09后制動狀態診斷錯誤
當列車某節車制動系統故障導致氣制動不能緩解時,司機到客室切除故障車B09塞門,故障車的氣制動可緩解。但由于B09塞門位于制動控制裝置輸出端,且設置在壓力傳感器下游,列車無法正確診斷氣制動真實狀態,氣制動不能緩解故障仍不能消除,司機必須操作氣制動緩解旁路才能動車。

圖4 161162車故障時牽引曲線
以廣州地鐵八號線2014年2月20日氣制動不能緩解故障為例,某節車由于中繼閥故障導致氣制動不能緩解,司機切除故障車B09后重新牽引,列車在氣制動緩解的情況下誤診斷,再次觸發牽引封鎖。圖4為故障時的牽引指令及牽引級位曲線圖,司機切除B09后重新牽引,列車在4秒后仍判斷氣制動未緩解從而觸發牽引封鎖,牽引指令及牽引級位下降至0,無法提速。
3.2 正線救援時司機無法確認列車制動緩解狀態
若列車出現正線救援,切除所有B09塞門后,氣制動緩解燈仍不亮,且車輛屏查各車制動氣壓值仍不為零,司機無法確認列車氣制動緩解狀態,耽誤處理時間。
針對上述問題,對制動系統及診斷系統進行軟件優化及硬線改造,實現切除B09后列車正確診斷制動單元緩解狀態。
4.1 BCU軟件改造
更改BCU軟件控制邏輯,當BCU檢測到本車B09塞門被切除時,對制動氣壓置零,并輸出制動緩解信號,令本節車的氣制動緩解繼電器得電,從而使得VVVF硬線診斷氣制動緩解,DXM診斷氣制動緩解,同時司機室氣制動緩解燈亮。
軟件改造后,進行新功能驗證,切除B09塞門試驗后,相關曲線如圖5所示。

圖5 B09切除試驗曲線圖
4.2 制動監視電路硬線冗余改造
通過BCU軟件改造,列車已實現切除B09后正常診斷氣制動緩解,考慮到制動系統故障時,BCU可能無法正常工作,為了進一步提高可靠性,增加氣制動監視硬線冗余改造,在氣制動緩解繼電器相應觸點上增加B09塞門常開觸點,當B09塞門截斷時,旁路氣制動緩解繼電器相應觸點,氣制動緩解電路得電。改造后的電氣原理圖如圖6所示。

圖6 硬線冗余改造原理圖
制動系統是列車重要系統,其狀態診斷可靠性與準確性直接影響列車安全運行。通過本次改造,有效解決了A5-Ⅱ型車制動監視的隱患,提高列車可靠性。
[1]南車株洲電力機車有限公司.A5型車維護手冊-國產空氣制動系統[Z].株洲:2013.
Analysis and Modification on Brake Monitoring Capabilities of the A5-Ⅱ Vehicle of Guangzhou Metro
HUANG Jian
(Guangzhou Metro Company,Guangzhou510310,China)
This paper illustrate the profiles of the domestic brake system of A5-Ⅱ vehicle of Guangzhou Metro.Based on describing the airbrake monitoring principle and the hidden problems,this paper provides a feasible modification scheme,and improve the dependability of the vehicle.
metro;vehicle;braking;modification
U231+.6
A
1009-9492(2015)05-0109-03
10.3969/j.issn.1009-9492.2015.05.028
黃健,男,1987年生,廣東茂名人,大學本科,助理工程師。研究領域:城市軌道交通機車車輛。
(編輯:王智圣)
2014-11-20