地鐵車輛牽引沖擊率的研究與試驗

摘 要：地鐵車輛牽引啟動階段的平穩性直接影響到乘客的舒適度，車輛的平穩性即車輛啟動階段縱向沖擊率的體現；通過相關試驗、數據分析和參數調整，使車輛加速性能滿足要求的同時，啟動沖擊率也在合格范圍內，提高乘客舒適度。

關鍵詞：縱向沖擊率；舒適度；保持制動；牛頓定律

一、引言

目前國內地鐵車輛類型可分為A、B、C和L型，在車體寬度、高度、軸重、運行速度及客運量等方面都有明確的區別。在車輛正式投入運營前，各類型車輛都需通過相關試驗，以確保車輛各系統發揮最佳性能，滿足正常運營需求；其中車輛牽引啟動階段沖擊率的大小，決定了乘客乘坐時的舒適度和客室內的整體穩定性。本文主要介紹牽引沖擊率的原理及相關試驗和優化方案，詳細對比分析優化前后的試驗數據，對影響牽引沖擊率的相關因素進行剖析，為后續車輛的調試提供寶貴經驗。

二、牽引沖擊率原理介紹

地鐵車輛牽引縱向沖擊率，廣義即為由于工況的改變引起列車所受到的縱向沖擊，理論定義即為列車加速度在單位時間內的變化。

沖擊率J計算公式：j=a/t

其中，j、a、t順序是沖擊率、加速度和時間，單位為米每三次方秒（m/s3）。

通過以上公式得出，車輛牽引沖擊率的大小即為車輛加速度的變化率。在實際情況下，車輛牽引啟動瞬間，存在一定的保持制動力和軌道反向摩擦力，因軌道反向摩擦力無可避免，所以在進行車輛牽引沖擊率試驗時，需考慮保持制動力的影響。同時，結合沖擊率計算公式，車輛加速度的變化也存在一定的影響。

三、牽引沖擊率試驗

（一）優化前試驗效果

圖一、為國內某項目車輛牽引啟動試驗沖擊率曲線，在列車啟動瞬間，牽引沖擊率達到0.866 m/s3，未滿足車輛該項性能要求≤0.75 m/s3的標準。

（二）分析及優化方案

在理論設計時，一般牽引力上升和制動力緩解的曲線斜率均為0.75，圖2所示，但結合實際情況，為防范列車在坡道牽引時出現溜車現象，只有當牽引力上升到一定值（或列車綜合速度大于一定值）時，放送保持制動緩解信號給制動系統，制動系統收到指令后，根據一定的斜率才開始緩解保持制動。

根據牛頓第二定律a=F/m（a、F、m依次為加速度、牽引力、車輛質量），當車輛質量m不變的情況下，F與a成正比。沖擊率與加速度之間的關系為j=△a/△t（j、△a、△t依次為沖擊率、加速度變化量、時間變化量），j與△a成正比、j與△t成反比。當車輛牽引沖擊率偏大，從牽引系統方面可調整列車的加速度a和加速度時間變量？t。如果減小列車加速度a，必須減小列車牽引力F，但列車牽引力需與整個牽引系統相匹配，如果進行調整，將造成車輛其它性能無法滿足技術要求，所以牽引方面只能優化加速度時間變量△t。

車輛在牽引啟動瞬間，牽引力F隨著時間不斷上升，當牽引力F已經上升到最大值時，制動系統才開始緩解保持制動，作用于車輛的力F△已經相對較大，則緩解后瞬間的加速度△a也將比較大，車輛牽引沖擊率j也將隨之增大；如此可通過調整保持制動力緩解下降的斜率和保持制動緩解指令的快慢，來優化車輛牽引啟動的沖擊率。

結合以上分析，沖擊率偏大優化方案主要有：

1）調整牽引系統加速度上升斜率；

2）調整制動系統保持制動緩解指令；

3）調整制動系統保持制動緩解下降斜率。

（三）優化后試驗效果

1.牽引系統

通過多次調整加速度上升斜率和測試，即圖2中△t3相關參數，對車輛牽引沖擊率的改善效果不明顯。

2.制動系統

制動系統調整發送保持制動緩解指令，即通過控制圖二中△t1的時間，提前執行保持制動緩解，從試驗結果看仍不滿足技術要求，且此方案存在列車溜車的可能性。

圖三所示，通過調整制動系統保持制動緩解下降斜率系數，即圖二中？t2相關參數，多次測試試驗數據符合技術要求，牽引沖擊率為0.703 m/s3，滿足車輛該項性能要求≤0.75 m/s3的標準。

四、結語

通過以上各項試驗及結果對比分析，證明制動系統保持制動力的緩解快慢，對牽引啟動沖擊率存在較大影響，即牽引力還未上升到最大值時，保持制動力已緩解。同時針對此類問題，提煉出完整的解決方案和技術經驗，為后期其它項目的調試中提供寶貴的依據，同時也為車輛后期運營中乘客的舒適度提供良好的環境。

參考文獻：

[1]城市軌道交通車輛牽引與制動系統原理分析.株洲中車時代電氣股份有限公司.2016.

作者簡介：

易永勝，男，1983.11、漢族、湖南.株洲、助理工程師endprint