曾東亮

(成都地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司， 成都 610051)

城市地鐵列車制動(dòng)功能包括了常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)和停放制動(dòng)等，主要采用電-空混合制動(dòng)的方式。常用制動(dòng)又分為電制動(dòng)和空氣制動(dòng)，由列車制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)協(xié)同控制完成。電制動(dòng)由牽引系統(tǒng)按照一定的制動(dòng)功率需求進(jìn)行控制，正常情況下，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能后，以再生制動(dòng)的方式反饋至供電網(wǎng)絡(luò)，若電網(wǎng)吸收能力不足時(shí)，以電阻制動(dòng)的方式將電能轉(zhuǎn)化為熱能消耗在制動(dòng)電阻上，電制動(dòng)具有較為良好的控制斜率和指令跟隨性，是列車制動(dòng)的優(yōu)先選擇?？諝庵苿?dòng)由制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)制動(dòng)力的需求和制動(dòng)指令的類別進(jìn)行控制，常用制動(dòng)指令時(shí)，若電制動(dòng)力不足則進(jìn)行空氣制動(dòng)補(bǔ)償。緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)指令時(shí)，完全由空氣制動(dòng)實(shí)現(xiàn)。停放制動(dòng)是空氣制動(dòng)的一種特殊制動(dòng)方式，充風(fēng)時(shí)緩解，排風(fēng)后施加。

保持制動(dòng)是列車制動(dòng)的一項(xiàng)常用且重要的功能，是完全的空氣制動(dòng)。主要在列車停穩(wěn)后以及坡道啟動(dòng)前進(jìn)行有效防溜保護(hù)。當(dāng)列車在線路平直道、彎道以及超過30‰坡道上停車、啟動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生溜車現(xiàn)象，從而避免了因溜車可能造成的列車退行、沖突、碰撞等問題，保障人員、設(shè)備、建筑等安全。

1 主要性能

1.1 性能指標(biāo)

列車制動(dòng)系統(tǒng)(含緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)、常用制動(dòng)、停放制動(dòng))具有故障導(dǎo)向安全的特點(diǎn)，使用微機(jī)控制的直通式系統(tǒng)，通常采用車控、架控等方式。

按照標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及用戶需求，制動(dòng)系統(tǒng)在不同的制動(dòng)工況下控制列車進(jìn)行平穩(wěn)減速、停車直至列車完全停穩(wěn)后的防溜保護(hù)。一般情況下，常用制動(dòng)減速度≥1.0 m/s2,緊急制動(dòng)減速度≥1.2 m/s2，另外，為確保列車乘坐舒適度，常用制動(dòng)縱向沖擊率通?？刂圃凇?.75 m/s2范圍內(nèi)。

列車施加保持制動(dòng)時(shí)，將制動(dòng)力控制在常用制動(dòng)力的30%～70%之間，不同的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其保持制動(dòng)力的選擇有所不同?？偟膩碚f，保持制動(dòng)力必須確保列車即便是超員狀態(tài)下也能在線路最大坡道(≥30‰)上停穩(wěn)及啟動(dòng)不溜車，同時(shí)滿足特殊情況下空車(AW0)救援重車(AW3)的需求。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成

列車保持制動(dòng)是空氣制動(dòng)的一種，主要通過機(jī)械摩擦制動(dòng)的方式。由安裝在列車車下的空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，推動(dòng)閘瓦(踏面制動(dòng))或閘片(盤形制動(dòng))發(fā)揮作用產(chǎn)生制動(dòng)力，達(dá)到列車減速或防溜保護(hù)的目的。其系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、總風(fēng)缸、制動(dòng)風(fēng)缸、精密調(diào)壓閥、逆止閥、電磁閥、空氣制動(dòng)管路、單元制動(dòng)器及微機(jī)控制單元、壓力傳感器、速度傳感器等構(gòu)成。

圖1 列車制動(dòng)系統(tǒng)組成示意圖

1.3 控制結(jié)構(gòu)

列車保持制動(dòng)的通常分為信號(hào)系統(tǒng)集中控制和車輛控制兩種結(jié)構(gòu)。其中車輛控制又分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中控制、制動(dòng)系統(tǒng)集中控制、牽引系統(tǒng)控制、應(yīng)急運(yùn)行控制4種類型。

由于不同設(shè)計(jì)平臺(tái)所提供的列車保持制動(dòng)設(shè)計(jì)理念、控制邏輯、功能參數(shù)有所差異，若同一個(gè)城市的多個(gè)項(xiàng)目地鐵列車存在多個(gè)不同的制動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)過程中可能出現(xiàn)一些差異，文中將重點(diǎn)選取部分有代表性的實(shí)例進(jìn)行深入分析，探討更為優(yōu)化的解決方案。

2 常見問題分析

2.1 列車每站到站停車時(shí)欠標(biāo)

主要現(xiàn)象：某地鐵7號(hào)線在空載試運(yùn)行期間，列車在每個(gè)車站停車時(shí)均發(fā)生欠標(biāo)問題，且伴隨較大的慣性，后對(duì)正線全部列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行排查，確認(rèn)均存在相同現(xiàn)象，屬于批量問題。

問題分析：根據(jù)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，綜合信號(hào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在列車啟動(dòng)運(yùn)行，加速，制動(dòng)減速，直至進(jìn)站前的所有控制指令及運(yùn)行數(shù)據(jù)正常，列車完全響應(yīng)了信號(hào)的牽引和制動(dòng)控制指令，制動(dòng)級(jí)位輸出符合制動(dòng)減速度的設(shè)計(jì)要求。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，列車在停穩(wěn)前約2 s內(nèi)減速至約1 km/h，制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)快速輸出了70%的保持制動(dòng)級(jí)位指令，直至列車停穩(wěn)。

圖2 某地7號(hào)線列車進(jìn)站欠標(biāo)運(yùn)行數(shù)據(jù)示意圖

根據(jù)7號(hào)線列車制動(dòng)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中控制、應(yīng)急運(yùn)行備用控制的特點(diǎn)，進(jìn)一步分析：

列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常時(shí)，保持制動(dòng)施加及緩解均由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制，條件具備時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制列車完成保持制動(dòng)施加及緩解。該方案有利于整車控制，可同時(shí)采集多種列車運(yùn)行數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)控制提供更為高效合理的判斷依據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高。

圖3 保持制動(dòng)網(wǎng)絡(luò)集中控制邏輯示意圖

列車進(jìn)站時(shí)，車輛根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)出的制動(dòng)級(jí)位指令控制列車制動(dòng)減速，并向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送車輛速度信息，列車速度降低至1 km/h以下時(shí)(通常為≤0.5 km/h)，制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出保持制動(dòng)施加指令，車輛施加保持制動(dòng)，保持制動(dòng)力相當(dāng)于當(dāng)前列車載荷常用制動(dòng)力的70%。

列車啟動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)首先向牽引和制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)來自車載信號(hào)控制器或司機(jī)控制器發(fā)出的牽引指令，牽引系統(tǒng)輸出牽引功率并將牽引力數(shù)據(jù)反饋至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當(dāng)列車牽引力大于列車下溜力時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送保持制動(dòng)緩解指令，列車緩解保持制動(dòng)并啟動(dòng)運(yùn)行。

在本案例中，7號(hào)線列車進(jìn)站欠標(biāo)且存在較大慣性的原因在于，列車進(jìn)站減速至1.0 km/h運(yùn)行速度時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)施加了相當(dāng)于常用制動(dòng)70%的保持制動(dòng)力(該保持制動(dòng)力在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段確定)，遠(yuǎn)大于信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送的制動(dòng)級(jí)位指令，減速度值超出了信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)曲線，又不受信號(hào)系統(tǒng)控制指令約束，使列車在極短時(shí)間內(nèi)以大制動(dòng)力制動(dòng)并停車，造成欠標(biāo)及沖動(dòng)。

明確原因后，車輛及信號(hào)系統(tǒng)共同制定整改措施，在原有控制邏輯的基礎(chǔ)上，將保持制動(dòng)施加時(shí)機(jī)調(diào)整至制動(dòng)工況下列車運(yùn)行速度<0.5 km/h，將保持制動(dòng)力由常用制動(dòng)力的70%下調(diào)至50%。修改后，列車進(jìn)站停車精確度和平穩(wěn)度均明顯改善，防溜保護(hù)滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 列車保持制動(dòng)無法緩解

主要現(xiàn)象：某地7號(hào)線在運(yùn)營(yíng)期間，列車發(fā)生2節(jié)動(dòng)車無法牽引的嚴(yán)重故障，同時(shí)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通訊中斷。當(dāng)值列車司機(jī)隔離了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，嘗試以應(yīng)急運(yùn)行模式動(dòng)車，列車無法啟動(dòng)，保持制動(dòng)無法緩解。

問題分析：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，故障列車為6輛編組列車，每3節(jié)車為一個(gè)動(dòng)力單元，當(dāng)日運(yùn)營(yíng)期間，發(fā)生牽引系統(tǒng)一個(gè)動(dòng)力單元的主控車輛微機(jī)控制單元內(nèi)部板卡短路故障，導(dǎo)致該單元牽引系統(tǒng)控制電源跳閘，進(jìn)一步擴(kuò)大了故障影響范圍。該單元兩節(jié)車牽引系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊中斷，系統(tǒng)判斷列車發(fā)生嚴(yán)重通訊故障，施加了緊急制動(dòng)。

故障發(fā)生后，當(dāng)值司機(jī)首先判斷為列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障，按照故障應(yīng)急處置程序切除了列車ATP，并隔離列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入應(yīng)急運(yùn)行模式(后備模式)，列車保持制動(dòng)力增加(為常用制動(dòng)70%的制動(dòng)力)。在此模式下列車啟動(dòng)前，需要同時(shí)克服載荷下溜力、輪軌摩擦力等反向力，并牽引列車啟動(dòng)加速，當(dāng)運(yùn)行速度>1.0 km/h時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)才能緩解保持制動(dòng)并啟動(dòng)運(yùn)行。

由于故障車牽引系統(tǒng)損失了一個(gè)動(dòng)力單元，列車牽引能力下降50%，緩解保持制動(dòng)需要較大牽引力且維持較長(zhǎng)時(shí)間，司機(jī)按照常規(guī)模式及慣例是沒有辦法啟動(dòng)列車的。

圖4 某地7號(hào)線列車應(yīng)急運(yùn)行控制框圖

進(jìn)一步分析確認(rèn)，本次故障是一次因列車牽引系統(tǒng)部件故障，并造成了該系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)的疊加故障，在使用應(yīng)急運(yùn)行后備模式時(shí)，列車保持制動(dòng)力增大，列車牽引性能下降，無法正常動(dòng)車，一步擴(kuò)大了故障影響。

應(yīng)急運(yùn)行后備模式下，列車保持制動(dòng)的控制特點(diǎn)為：

當(dāng)列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)重大故障導(dǎo)致系統(tǒng)無法運(yùn)行時(shí)，列車與信號(hào)系統(tǒng)之間、車輛各系統(tǒng)設(shè)備數(shù)據(jù)顯示及監(jiān)控、列車控制等功能均失效，保持制動(dòng)網(wǎng)絡(luò)集中控制功能也無法使用，為確保列車可以繼續(xù)運(yùn)行，要求列車具備保持制動(dòng)應(yīng)急運(yùn)行后備控制功能。

在應(yīng)急運(yùn)行后備控制模式下，列車的控制指令通過硬線方式傳遞，保持制動(dòng)施加及緩解的控制同樣通過司機(jī)控制器于牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)之間的硬線接口以及系統(tǒng)內(nèi)嵌軟件功能來實(shí)現(xiàn)。

圖5 應(yīng)急運(yùn)行控制邏輯示意圖

列車制動(dòng)時(shí)，保持制動(dòng)的施加由車輛制動(dòng)系統(tǒng)微機(jī)控制單元進(jìn)行自主控制。制動(dòng)系統(tǒng)接收到來自于司控器發(fā)出的硬線制動(dòng)指令及級(jí)位指令，控制列車進(jìn)行制動(dòng)減速，列車以完全空氣制動(dòng)的方式施加制動(dòng)，系統(tǒng)檢測(cè)到列車運(yùn)行速度低于1.0 km/h時(shí)(通常為0.5 km/h)，保持制動(dòng)自動(dòng)施加，70%的保持制動(dòng)力一次性到位。

列車啟動(dòng)時(shí)，在應(yīng)急運(yùn)行控制模式下，司機(jī)操作司機(jī)控制器至牽引級(jí)位，牽引命令和牽引級(jí)位指令通過硬線分別傳輸至車輛牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)輸出響應(yīng)的牽引功率。當(dāng)牽引力完全克服列車保持制動(dòng)力，列車將啟動(dòng)運(yùn)行。車輛制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到列車速度超過0.5 km/h后，自行緩解保持制動(dòng)，列車持續(xù)運(yùn)行。

在本案例中，列車未能緩解保持制動(dòng)，造成無法運(yùn)行的主要原因包括兩個(gè)方面。一是列車牽引系統(tǒng)故障，損失1個(gè)單元2節(jié)動(dòng)車的牽引動(dòng)力，相當(dāng)于列車牽引力降低50%。二是因牽引系統(tǒng)故障造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障，列車只能以應(yīng)急運(yùn)行后備控制模式駕駛，在該模式下，保持制動(dòng)力比正常模式增加了20%，保持制動(dòng)力明顯增大。當(dāng)兩種情況同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，牽引力無法在短時(shí)間內(nèi)克服保持制動(dòng)力。在本案例多個(gè)故障疊加的情況下，故障應(yīng)急處置更為復(fù)雜，其對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

明確原因后，經(jīng)車輛設(shè)計(jì)單位評(píng)估，對(duì)應(yīng)急運(yùn)行后備控制模式下的保持制動(dòng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，重新校核保持制動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)，將應(yīng)急運(yùn)行模式下的保持制動(dòng)力下調(diào)至50%，同時(shí)在列車上加裝了保持制動(dòng)強(qiáng)迫緩解功能，在緊急情況下，可操作強(qiáng)迫緩解切除保持制動(dòng)，相關(guān)設(shè)計(jì)的變化通過操作手冊(cè)的方式提供用戶參考使用。地鐵運(yùn)營(yíng)公司也針對(duì)該情況優(yōu)化完善了司機(jī)操作規(guī)范，明確了列車在應(yīng)急運(yùn)行后備控制模式下的司機(jī)須應(yīng)急處置流程。

3 常見控制方案

除上述案例分析中采取的保持制動(dòng)控制方案外，常見的還有信號(hào)系統(tǒng)集中控制、車輛制動(dòng)系統(tǒng)集中控制、牽引系統(tǒng)集中控制等方案。

3.1 信號(hào)系統(tǒng)集中控制方案

信號(hào)系統(tǒng)集中控制時(shí)，列車保持制動(dòng)的施加及緩解指令均來自信號(hào)系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中，車載信號(hào)設(shè)備根據(jù)運(yùn)行圖，向車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送牽引、制動(dòng)指令和級(jí)位指令，車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向其反饋包括列車運(yùn)行速度、運(yùn)行工況等車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足保持制動(dòng)施加或緩解條件時(shí)，車載信號(hào)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)出保持制動(dòng)施加或緩解指令，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將指令傳輸至全列牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行。

(1)保持制動(dòng)施加

首先，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行籌資管理和控制?；I資對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)規(guī)模的擴(kuò)大具有重要的意義，但是籌資也會(huì)給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)帶來一定的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，而運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以在一定程度上降低這種風(fēng)險(xiǎn)。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以收集到更多的籌資信息，扭轉(zhuǎn)在籌資中過度依賴借貸資金的模式，使得籌資渠道得到拓展。通過利用數(shù)據(jù)信息平臺(tái)進(jìn)行資本市場(chǎng)信息的收集，再進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，從而為企業(yè)通過債轉(zhuǎn)股、重組合并等方式進(jìn)行籌資提供科學(xué)的依據(jù)，使得企業(yè)的財(cái)務(wù)決策更加科學(xué)化，提高財(cái)務(wù)內(nèi)控管理的效果。

信號(hào)控制車輛的自動(dòng)駕駛模式(如FAM、AM等模式)下，當(dāng)車輛狀態(tài)正常時(shí)，車載信號(hào)設(shè)備向列車發(fā)送制動(dòng)指令，列車開始制動(dòng)減速，當(dāng)信號(hào)系統(tǒng)檢測(cè)到列車速度降低至1 km/h以下時(shí)(通常為≤0.5 km/h)，向車輛發(fā)送保持制動(dòng)施加指令，列車停穩(wěn)，保持制動(dòng)施加，保持制動(dòng)力相當(dāng)于當(dāng)前列車載荷所需的常用制動(dòng)力的30%～70%。

圖6 信號(hào)系統(tǒng)集中控制邏輯示意圖

(2)保持制動(dòng)緩解

信號(hào)控制車輛的自動(dòng)駕駛模式(如FAM、AM等模式)下，當(dāng)車輛等設(shè)備狀態(tài)正常時(shí)，信號(hào)系統(tǒng)向列車發(fā)送牽引指令，牽引系統(tǒng)輸出牽引功率，并實(shí)時(shí)計(jì)算牽引力大小。當(dāng)牽引力克服列車下溜力達(dá)到一定值時(shí)，經(jīng)車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向車載信號(hào)系統(tǒng)發(fā)送牽引力OK信號(hào)，信號(hào)系統(tǒng)判斷有效后，向車輛發(fā)送保持制動(dòng)緩解指令，車輛制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到牽引指令和保持制動(dòng)緩解指令，緩解保持制動(dòng)，列車啟動(dòng)運(yùn)行。

(3)主要特點(diǎn)

采用信號(hào)系統(tǒng)集中控制方案，列車保持制動(dòng)和常用制動(dòng)的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)(即保持制動(dòng)施加的速度值)由信號(hào)系統(tǒng)控制，可根據(jù)列車速度、控車曲線等信息實(shí)時(shí)調(diào)整，可有效提高列車運(yùn)行效率，減少停車瞬間的慣性，有利于改善停車精度和乘坐舒適度。該方案對(duì)信號(hào)系統(tǒng)、車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性要求極高，同時(shí)增加信號(hào)系統(tǒng)和車輛之間的接口，設(shè)計(jì)難度相對(duì)較大。

3.2 車輛制動(dòng)系統(tǒng)集中控制

車輛制動(dòng)系統(tǒng)集中控制的設(shè)計(jì)方案中，所有列車常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)等相關(guān)功能控制均由車輛制動(dòng)系統(tǒng)完成。主要根據(jù)牽引系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)反饋的包括列車運(yùn)行速度、列車運(yùn)行工況、牽引或制動(dòng)級(jí)位指令等列車運(yùn)行數(shù)據(jù)、命令進(jìn)行保持制動(dòng)控制，當(dāng)條件具備時(shí)，由制動(dòng)系統(tǒng)直接控制列車施加或緩解保持制動(dòng)。

(1)保持制動(dòng)施加

制動(dòng)系統(tǒng)集中控制模式下，列車以任意模式運(yùn)行(如FAM、AM、CM、EUM等模式)，制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送的制動(dòng)指令和級(jí)位指令控制列車制動(dòng)減速。當(dāng)檢測(cè)到列車速度降低至1 km/h以下時(shí)(通常為≤0.5 km/h)，施加保持制動(dòng)，保持制動(dòng)力相當(dāng)于當(dāng)前列車載荷常用制動(dòng)力的30%～70%。

圖7 制動(dòng)系統(tǒng)集中控制邏輯示意圖

制動(dòng)系統(tǒng)集中控制模式下，列車以任意模式運(yùn)行(如FAM、AM、CM、EUM等模式)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向牽引系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)來自信號(hào)系統(tǒng)或司機(jī)控制器發(fā)送的制動(dòng)指令和級(jí)位指令，牽引系統(tǒng)輸出牽引功率并實(shí)時(shí)計(jì)算牽引力大小，當(dāng)牽引力達(dá)到克服列車下溜力的一定值時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)緩解保持制動(dòng)，列車啟動(dòng)運(yùn)行。

(3)主要特點(diǎn)

制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)列車牽引、制動(dòng)工況及速度等信息控制列車保持制動(dòng)的施加及緩解，更為直接。該控制模式增加了制動(dòng)系統(tǒng)與牽引系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)間的接口，與信號(hào)控制指令的跟隨性較差。

3.3 牽引系統(tǒng)控制

牽引系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案中，所有列車常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、保持制動(dòng)施加等控制仍由制動(dòng)系統(tǒng)完成，保持制動(dòng)緩解由牽引系統(tǒng)控制，通過硬線向制動(dòng)系統(tǒng)傳輸保持制動(dòng)緩解指令緩解保持制動(dòng)。

圖8 牽引系統(tǒng)控制邏輯示意圖

(1)保持制動(dòng)施加

牽引系統(tǒng)控制模式下，保持制動(dòng)施加控制可采用信號(hào)控制、網(wǎng)絡(luò)控制、制動(dòng)控制等方案。

(2)保持制動(dòng)緩解

牽引系統(tǒng)控制模式下，列車以任意模式運(yùn)行(如FAM、AM、CM、EUM等模式)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向牽引和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送來自車載信號(hào)控制器或司機(jī)控制器發(fā)出的制動(dòng)指令和級(jí)位指令，牽引系統(tǒng)輸出功率并實(shí)時(shí)計(jì)算牽引力大小，當(dāng)牽引力達(dá)到克服列車下溜力的一定值時(shí)，通過硬線方式直接向制動(dòng)系統(tǒng)輸出保持制動(dòng)緩解指令，制動(dòng)系統(tǒng)緩解保持制動(dòng)，列車啟動(dòng)運(yùn)行。

(3)主要特點(diǎn)

該模式下，牽引系統(tǒng)僅控制保持制動(dòng)緩解的時(shí)機(jī)，因指令傳輸方式為硬線，更為可靠，不易出現(xiàn)指令誤發(fā)的情況，且不受網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的影響。但相對(duì)增加了牽引系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)之間的硬線接口。

4 優(yōu)化和改進(jìn)構(gòu)想

保持制動(dòng)是列車制動(dòng)系統(tǒng)的重要功能，不同平臺(tái)、品牌的設(shè)計(jì)理念不盡相同，根據(jù)實(shí)際運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，本文進(jìn)一步分析研究相關(guān)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的可行性。在開展列車保持制動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)時(shí)，除安全導(dǎo)向原則之外，還應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、用戶需求以及實(shí)際運(yùn)用中的經(jīng)驗(yàn)。因此，建議列車保持制動(dòng)功能設(shè)計(jì)時(shí)考慮如下優(yōu)化方案：

4.1 合理設(shè)計(jì)保持制動(dòng)力大小

保持制動(dòng)力的大小應(yīng)遵循適當(dāng)原則，設(shè)計(jì)時(shí)需要充分評(píng)估列車質(zhì)量大小、線路坡道及不同載荷下的救援需求等方面因素。特別是應(yīng)急運(yùn)行后備控制模式時(shí)，保持制動(dòng)力結(jié)合最大載荷下的列車下溜力、輪軌摩擦力所需制動(dòng)力，并預(yù)留一定安全裕量，避免出現(xiàn)應(yīng)急運(yùn)行時(shí)無法緩解保持制動(dòng)的情況。

4.2 優(yōu)化保持制動(dòng)緩解控制邏輯

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)正常模式和應(yīng)急運(yùn)行模式分別進(jìn)行保持制動(dòng)的緩解邏輯設(shè)計(jì)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合列車載荷、下溜力以及保持制動(dòng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行緩解控制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)的持續(xù)的硬線牽引指令，且超過3 s時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)直接緩解保持制動(dòng)。

4.3 保留極端工況下的應(yīng)急處置功能

如列車發(fā)生動(dòng)力丟失≤1/2且網(wǎng)絡(luò)故障等多重故障時(shí)，在系統(tǒng)中保留應(yīng)對(duì)極端工況的功能，如強(qiáng)迫緩解等，并在相關(guān)用戶手冊(cè)、操作手冊(cè)、維護(hù)手冊(cè)等文件中予以明確，必要時(shí)還應(yīng)組織用戶進(jìn)行專門的培訓(xùn)。

4.4 保留有條件的強(qiáng)迫緩解功能

如列車發(fā)生單節(jié)車制動(dòng)不緩解或全列車保持制動(dòng)不緩解的情況時(shí)，列車保留有條件的強(qiáng)迫緩解功能，通過在控制電路中的電氣設(shè)計(jì)，確保該功能可在確保行車安全的情況下進(jìn)行操作，達(dá)到應(yīng)急處理的目的，減少故障造成的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

列車制動(dòng)系統(tǒng)是行車安全的重要保障，保持制動(dòng)作為制動(dòng)系統(tǒng)的重要功能之一，是以空氣動(dòng)力為驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)方式之一。隨著城市軌道交通飛速發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)功能日益完善，安全性越來越好，實(shí)用性越來越強(qiáng)。有時(shí)，不同的用戶對(duì)同一種系統(tǒng)的功能、性能要求也不盡相同，但總體的原則仍然是以安全為導(dǎo)向的。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，逐步暴露出了保持制動(dòng)功能存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、前瞻性研究不足等問題，需要用戶、設(shè)計(jì)單位、設(shè)備生產(chǎn)商等長(zhǎng)期結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用情況，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制定一整套合理、完善的設(shè)計(jì)方案。制動(dòng)系統(tǒng)的功能完善和提升不是一蹴而就的，要保障列車在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的可靠性，除了設(shè)備本身外，還需制定一套完善的操作規(guī)范，充分預(yù)想可能發(fā)生的問題并制定可行高效的應(yīng)急應(yīng)對(duì)方案，同時(shí)組織做好相關(guān)崗位的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，確保執(zhí)行落地。