淺析基于機(jī)械式調(diào)壓的地鐵車輛空重車試驗(yàn)

曾 強(qiáng)，李 偉，王小兵，白洪舉

（中車成都機(jī)車車輛有限公司城軌分廠，四川成都 610051）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市交通狀況面臨巨大壓力。而城市軌道交通具有容量大、污染低、速度快、安全性能高、準(zhǔn)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大市民的青睞[1]。這對(duì)車輛的性能及出廠前型式試驗(yàn)和例行試驗(yàn)提出了更高的要求。

試驗(yàn)車輛通過調(diào)整各車空簧壓力模擬車輛AW0、AW2、AW3 工況，使得空簧壓力實(shí)際值與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)值匹配；然后通過列車操作，試驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)模式下最大常用制動(dòng)，保持制動(dòng)，緊急制動(dòng)不同級(jí)位下制動(dòng)壓力是否滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，從而檢驗(yàn)車輛制動(dòng)控制裝置、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等的性能。為保證車輛正常安全運(yùn)行，出廠前必須采用合適的試驗(yàn)方法對(duì)車輛空簧壓力模擬系統(tǒng)充分試驗(yàn)驗(yàn)證。

1 空簧壓力模擬系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

空簧壓力模擬系統(tǒng)主要由制動(dòng)控制裝置中空簧壓力控制系統(tǒng)模塊、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等組成。

制動(dòng)控制裝置中的空簧壓力控制系統(tǒng)模塊，用于接收不同工況車輛壓力信號(hào)和輸入壓力值信號(hào)給空氣彈簧。每個(gè)轉(zhuǎn)向架配備兩個(gè)空氣彈簧，空氣彈簧氣囊的壓力用于指示車廂的負(fù)載。高度閥安裝在車體上，通過套管連接到轉(zhuǎn)向架，套管的長度可調(diào)，根據(jù)轉(zhuǎn)向架與車體之間的位移，對(duì)空氣彈簧進(jìn)行一定比例的充氣或排氣，使車體平衡在一定高度，并為彈簧提供必要的反作用力。均壓閥用于平衡空氣彈簧壓力值。地鐵車輛試驗(yàn)工況分別有3 種狀態(tài)，分別是AW0、AW2 和AW3。不同工況對(duì)應(yīng)相應(yīng)的空簧壓力，通過空簧壓力調(diào)整模擬車輛不同工況，從而試驗(yàn)不同級(jí)位下制動(dòng)壓力是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

AW0 狀態(tài)：指車輛空載的情況；

AW2 狀態(tài)：指每平方米有6 個(gè)人的情況；

AW3 狀態(tài)：指每平方米有9 個(gè)人的情況。

1.2 基本原理

空簧壓力模擬系統(tǒng)的基本工作原理是截?cái)啾拒嚳栈晒╋L(fēng)塞門，通過外部接入氣路管到制動(dòng)控制裝置空簧壓力控制系統(tǒng)模塊，通過制動(dòng)控制裝置空簧壓力控制系統(tǒng)模塊將壓力信號(hào)輸入到本車空氣彈簧傳感器中。均壓閥根據(jù)輸入壓力差使高度閥動(dòng)作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動(dòng)控制裝置將實(shí)際壓力值電信號(hào)反饋至司機(jī)室TCMS 屏，通過制動(dòng)界面空簧檢測值顯示界面顯示，試驗(yàn)人員進(jìn)行AW0、AW2、AW3 工況實(shí)際空簧壓力值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值確認(rèn)。

2 空重車試驗(yàn)

2.1 基于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的空重車試驗(yàn)

制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)為自由組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由1 臺(tái)上位機(jī)和若干個(gè)試驗(yàn)箱組成（圖1）：上位機(jī)為通用筆記本電腦，預(yù)裝組態(tài)軟件、PLC編程軟件及上位機(jī)人機(jī)交互程序；試驗(yàn)箱硬件配置完全相同，通過上位機(jī)可控制試驗(yàn)箱執(zhí)行相應(yīng)的指令動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)試驗(yàn)功能，包括空重車試驗(yàn)、防滑試驗(yàn)、踏面清掃試驗(yàn)等[2]。

圖1 試驗(yàn)臺(tái)組網(wǎng)拓?fù)?/p>

基于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)空重車試驗(yàn)流程及要點(diǎn)如下：首先將制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)推至對(duì)應(yīng)車輛制動(dòng)控制裝置處，整理電源線、氣路管；進(jìn)氣口氣路管插入不帶截?cái)嗫觳孱^連接至制動(dòng)控制裝置總風(fēng)測試口，出氣口氣路管插入帶截?cái)嗫觳孱^連接至制動(dòng)控制裝置B11.71 測試點(diǎn)；將制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電源線連接至AC 220 V 配電柜，按下綠色啟動(dòng)按鈕開啟制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，通過制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電壓表確認(rèn)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)輸入電壓保持穩(wěn)定（防止電壓波動(dòng)大導(dǎo)致制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電路板燒損）；連接上位機(jī)電源、啟動(dòng)上位機(jī)，點(diǎn)擊上位機(jī)試驗(yàn)軟件、在軟件界面確認(rèn)所有制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)均在線，手動(dòng)輸入AW0、AW2、AW3 工況下標(biāo)準(zhǔn)空簧壓力值，制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)將壓力值信號(hào)傳輸至制動(dòng)控制裝置；制動(dòng)控制裝置接收到信號(hào)后，分配壓力值到空簧管路上，此時(shí)均壓閥根據(jù)輸入壓力差使高度閥動(dòng)作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動(dòng)控制裝置將實(shí)際壓力值電信號(hào)反饋至司機(jī)室TCMS（Train Control and Management System，列車控制和管理系統(tǒng)）屏制動(dòng)界面空簧檢測值顯示界面；試驗(yàn)人員進(jìn)行AW2、AW3 工況實(shí)際空簧壓力值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值確認(rèn)。

圖2 制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)場連接示意

上述整個(gè)過程至少需要4 人配合完成，需將制動(dòng)小車推到每輛車制動(dòng)控制裝置處，每輛制動(dòng)小車與試驗(yàn)車輛間連接試驗(yàn)空氣軟管、AC 220 V 電源，聯(lián)調(diào)制動(dòng)小車信號(hào)上線。制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)搬運(yùn)繁瑣，使用時(shí)需搬運(yùn)至每輛車制動(dòng)控制裝置處，使用后搬運(yùn)至定置區(qū)域規(guī)范擺放；工裝安裝、拆卸恢復(fù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，試驗(yàn)小車自帶工裝輸入輸出空氣軟管冗長，安裝、拆卸恢復(fù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；試驗(yàn)臺(tái)調(diào)壓精度低，不易達(dá)到目標(biāo)試驗(yàn)值；試驗(yàn)臺(tái)價(jià)格貴、體積大，不滿足多列車同時(shí)試驗(yàn)或廠外試驗(yàn)所需。

2.2 空重車試驗(yàn)改進(jìn)

針對(duì)上述基于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)空重車試驗(yàn)的不足，利用調(diào)壓閥、快速插頭和空氣軟管，連接制作空重車試驗(yàn)工裝，此機(jī)械式工裝簡易、便攜、調(diào)壓精度高。

2.3 基于機(jī)械式調(diào)壓的空重車試驗(yàn)

改進(jìn)后空重車試驗(yàn)流程及要點(diǎn)如下：調(diào)壓閥輸出端（調(diào)壓閥out2 口）將帶截?cái)嗫觳孱^插入到制動(dòng)控制裝置控制箱B11.71 測試點(diǎn)，輸入端（調(diào)壓閥sup1 口）將不帶截?cái)嗫觳孱^插入到B13.07 測試點(diǎn)或一個(gè)壓力值大于600 kPa（AW3 工況下AS 壓力值最大為560 kPa）的總風(fēng)測試點(diǎn)。

安裝完成后試驗(yàn)人員A 到司機(jī)室TCMS 屏幕上確認(rèn)，點(diǎn)擊制動(dòng)界面查看現(xiàn)車空簧壓力；試驗(yàn)人員B 在車下用調(diào)壓閥向右增壓或向左減壓來調(diào)節(jié)壓力大小，試驗(yàn)人員A 在司機(jī)室TCMS 屏幕上確認(rèn)壓力值變化，與試驗(yàn)人員B 進(jìn)行溝通微調(diào)壓力值，使達(dá)到各工況下空簧壓力值，這樣就可以代替制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行空重車試驗(yàn)。

圖3 機(jī)械式調(diào)壓工裝示意

圖4 機(jī)械式調(diào)壓工裝連接示意

3 分析與結(jié)論

本文針對(duì)地鐵車輛基于制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)空重車試驗(yàn)的不足，在分析空簧壓力模擬原理的基礎(chǔ)上，介紹空簧壓力模擬系統(tǒng)的組成及控制原理，提出采用調(diào)壓閥機(jī)械控制模式下的調(diào)壓工裝改進(jìn)空重車試驗(yàn)，對(duì)比改進(jìn)前后試驗(yàn)過程，得出如下結(jié)論：

（1）基于機(jī)械式調(diào)壓的空重車試驗(yàn)，優(yōu)化了試驗(yàn)流程，機(jī)械式調(diào)壓工裝布置后，只需2 人即可完成，節(jié)省了大量人力、物力及時(shí)間成本，提升試驗(yàn)效率。

（2）本次試驗(yàn)的車輛每車AW0、AW2、AW3 工況下空簧壓力均符合標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)模式下最大常用制動(dòng)，保持制動(dòng)，緊急制動(dòng)不同級(jí)位下空氣制動(dòng)壓力均滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)結(jié)果清晰準(zhǔn)確，保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)后續(xù)車輛多列車同時(shí)空重車試驗(yàn)或廠外空重車試驗(yàn)有一定的指導(dǎo)意義。