一種基于回送裝置的列車回送原理分析

陳閣 劉東杰 吳雷朋 辛文朋

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000）

0.引言

城軌地鐵列車生產制造合格后，可使用不同的運輸方式把車輛交付給用戶車輛基地，主要為海運、陸運及鐵路運輸，綜合考慮車輛整備、運輸速度、經濟效益等因素，鐵路回送成為國內地鐵優選的回送方式[1]。地鐵列車牽引供電通常為DC1500V或DC750V，而大鐵路運輸供電制式為AC27.5kV，不能滿足地鐵車輛牽引供電運行的基本條件[2]。因此，通過鐵路機車、回送車牽引地鐵列車回送成為研究的主要課題。

為實現車輛回送，鐵路機車為地鐵列車提供制動時所需風源及控制電源，通過機車發送給地鐵列車的制動指令實現地鐵列車與鐵路機車的同步制動施加或緩解[3-4]。介紹一種基于回送裝置的回送方式，分析回送裝置的壓力轉換特性，介紹鐵路機車、回送車及地鐵列車的聯掛回送原理。

1.回送裝置簡介

回送裝置主要功能：通過壓力傳感器把鐵路機車列車管內的空氣壓力信號轉化為電壓信號，然后裝置內的微處理器對該電壓信號進行計算處理，輸出三線制動指令編碼至地鐵列車。

（1）車輛制動、緩解模式采用階段制動、一次緩解模式；在回送裝置里設有設置列車管最小減壓量的3個位置選擇開關，3個不同的位置分別對應列車管最小減壓量Δr為40kPa、50kPa和60kPa；車輛一次緩解所需列車管最小增壓量Δh為30kPa。

（2）在回送裝置里設有改變回送模式的選擇開關：通過它選擇“客車位”和“貨車位”。“客車位”：定壓600kPa；“貨車位”：定壓500kPa。

（3）在回送裝置里設有控制最大制動減速度輸出的選擇開關，通過它選擇三線制動編碼輸出的最大輸出制動級位是4N、5N或6N。

（4）在回送裝置里設有數碼顯示功能，可以實時顯示列車管壓力、制動編碼級位及其他相關信息。

2.壓力轉換特性

以回送裝置設定回送模式為“客車位”，則最大有效減壓量Pm為170kPa，制動后一次緩解列車管所需最大增壓量Δh為“30kPa”為例，介紹回送裝置壓力轉換特性。當制動最小減壓量Δr設置為“60kPa”，輸出模式設置為“6N”時，則回送裝置的壓力轉換中制動施加和緩解特性如圖1和圖2所示（定壓=600kPa）。

圖1 壓力轉換制動施加特性

圖2 壓力轉換制動緩解特性

對于圖1所表示的回送裝置中壓力轉換中制動特性詳細描述如下：當輸入回送裝置的制動管壓力從600kPa逐漸減少，回送裝置對應的制動三級編碼硬線輸出依據壓力的減少從緩解（0N）位開始變化直至6N位，各制動級位的變化方式為階段制動。列車管壓力由定壓開始逐漸下降，減壓量達到最小減壓量Δr之前，制動指令硬線輸出為000，地鐵列車非制動狀態。減壓量一旦達到設定的最小減壓量Δr，制動指令硬線輸出跳變為001，地鐵列車根據001指令施加制動。當列車管的壓力繼續降低，其值每降到一個設定的閾值，制動級位發生一級變化。當列車管有效減壓量到達最大有效減壓量Pm后，輸出制動級位不再增加，維持最大制動級位輸出。減壓制動為故障導向安全模式，如遇意外情況，列車管壓力卸去，此時同步施加制動。

對于圖2所表示的回送裝置壓力轉換中制動緩解特性詳細描述如下：當鐵路機車實施階段制動后，如果列車管內的壓力減小到某一值后，管內的壓力又開始逐漸增大，則回送裝置記憶該壓力值（如圖2中的A點），并計算出與該壓力值相對應制動級位指令，以低一級制動級位指令跳變至該制動級位指令時刻相對應的壓力值（如圖2中的B點）為增壓起點，當回送裝置一旦檢測到壓力增大量大于Δh，就改變制動指令硬線輸出，將制動指令硬線輸出變為000，使鐵路機車與回送地鐵一次同步緩解。

3.回送原理

3.1 回送編組聯掛

鐵路機車、回送車與被回送地鐵列車的聯掛示意圖，如圖3所示。回送車為地鐵列車提供制動時所需風源及DC110V控制電源，風源通過總風管與地鐵車相連，控制電源通過車端連接器過橋線與地鐵車相連。

圖3 回送聯掛

3.2 回送原理

回送裝置布置在回送車內，DC110V電源和三線制動指令通過回送車端部連接器傳輸至地鐵列車母線和制動控制裝置EBCU，地鐵列車DC110V母線電源為地鐵列車制動系統提供控制電源。地鐵列車司機室電氣柜內閉合回送斷路器QFDE及回送控制開關SKDE，列車進行回送模式，可以強制緩解整列緊急制動（KAEB得電）。制動控制裝置EBCU響應圖1中不同三線制動指令編碼，通過電空轉換中繼閥（EP-CRV）控制制動缸BC壓力，施加不同級位的制動。

回送車電氣柜內列車管并聯安裝一個回送電磁閥，防止地鐵車輛緊急環路意外失電施加緊急制動而鐵路機車、回送車不施加緊急制動，回送電磁閥可避免意外失電（如過橋線斷裂）引起的車輪擦輪或沖擊損壞車鉤等問題。回送原理（電氣、制動原理）如圖4所示。

圖4 回送原理

4.功能試驗

鐵路機車、回送車及地鐵列車完成回送編組后，為保證回送功能正常，根據《車輛制動機列車試驗方法》相關技術標準進行試驗驗證[1-2]：

（1）確認風管連接良好無泄漏，定時保壓，測量泄漏量。

（2）靜態減壓制動試驗：確認地鐵與鐵路機車、回送車同步制動施加或緩解。

（3）靜態緊急環路試驗：鐵路機車、回送車及地鐵列車同步緩解狀態，模擬緊急制動環路失電，如斷開QFDE斷路器，確認回送車上緊急排風電磁閥失電排風，鐵路機車、回送車及地鐵列車同步制動。

（4）動態試驗：靜態調試合格后模擬動態回送過程。動態運行時進行同步制動試驗，確認地鐵車輛與機車同步施加或緩解，停車平穩。

5.結語

本文介紹了一種地鐵列車回送裝置及其制動緩解壓力轉換特性，分析了地鐵列車回送的聯掛及回送原理，為車輛在回送過程中的異常及故障分析提供了理論指導，具有重要的實踐意義。通過基于回送裝置的地鐵列車回送方式，有效提升了列車回送效率及回送安全性，具有快速、經濟等優勢。