冉春燕，王志文

（廣州市廣州地鐵集團(tuán)公司，廣東 廣州 510000）

1 前言

鑒于線網(wǎng)大客流條件下，對(duì)正線運(yùn)營列車故障應(yīng)急處理的時(shí)效要求不斷提高以及在列車制動(dòng)不能緩解情況下盡快出清線路恢復(fù)運(yùn)營的需求，地鐵列車在正線運(yùn)行過程中若出現(xiàn)單節(jié)車制動(dòng)不能緩解故障，為盡快完成對(duì)故障的處理，加快正線故障處理時(shí)間，爭取更快出清線路，研究列車采取自身動(dòng)力動(dòng)車開行至最近存車線處理的應(yīng)急處理方式。為了評(píng)估單節(jié)車制動(dòng)不能緩解情況下開行對(duì)列車及軌道所造成的影響，了解輪對(duì)、閘瓦、鋼軌三者間相對(duì)運(yùn)行狀況、輪對(duì)閘瓦的溫升情況以及單節(jié)車不能緩解列車的故障特征，這些信息作為制定正線出現(xiàn)制動(dòng)不能緩解故障時(shí)應(yīng)急方案的依據(jù)。

地鐵列車正線運(yùn)行過程中如出現(xiàn)單節(jié)車轉(zhuǎn)向架緊急制動(dòng)不能緩解故障或者單節(jié)車停放制動(dòng)不能緩解的情況，司機(jī)如何快速處理，盡快出清線路，是本次試驗(yàn)的主要目的，研究了列車單節(jié)車制動(dòng)無法緩解情況下動(dòng)車的可行性。

本試驗(yàn)根據(jù)制動(dòng)設(shè)備狀態(tài)，模擬并測(cè)試B7型車單節(jié)車緊制、停放制動(dòng)無法緩解的情況下，在考慮閘片和制動(dòng)盤溫升等安全前提下，列車可以限速多少運(yùn)行多長距離，制定正線單節(jié)車緊急制動(dòng)不能緩解的應(yīng)急處理方案。

2 試驗(yàn)可行性分析

2.1 單節(jié)車緊制不能緩解動(dòng)車?yán)碚撚?jì)算

AW3工況下列車質(zhì)量M3=329 200 kg。M g=（M+Mp）×2×0.1+Mt×2×0.05=17 678 kg。列車換算質(zhì)量M3g=M3+M g=329 200 kg+17 678 kg=346 878 kg。

2.1.1 列車能否啟動(dòng)計(jì)算

根據(jù)列車牽引特性曲線及仿真計(jì)算，在AW3工況下列車在啟動(dòng)階段整列車牽引力Fq為340 kN。根據(jù)克諾爾提供的列車制動(dòng)計(jì)算報(bào)告，緊急制動(dòng)時(shí)每節(jié)車的制動(dòng)力如表1所示。

表1 緊急制動(dòng)時(shí)每節(jié)車的制動(dòng)力（單位：N）

從每節(jié)車的緊急制動(dòng)力看出，B車最大，因此可先計(jì)算B車整節(jié)車緊制不緩解時(shí)列車啟動(dòng)情況，若其牽引力滿足列車啟動(dòng)需求，則其他車整節(jié)車緊制不緩解時(shí)牽引力也可滿足啟動(dòng)需求。列車AW3工況下B車緊制不緩解，其制動(dòng)力Fjz為77 614 N。

按照最大坡度35‰計(jì)算坡度上的附加阻力Wi3：Wi3=M3×35‰×9.8=112.92 kN。

列車啟動(dòng)阻力Wq3計(jì)算（按49×10-3kN/t）如下。（AW3）：Wq3=M3×49×10-3=16.13 kN。

AW3工況下，F(xiàn)jz+Wi3+Wq3=206.66 kN＜Fq=340 kN。

因此若列車在AW3工況下停放在35‰的坡道時(shí)，若一節(jié)車施加緊急制動(dòng)，則列車可以啟動(dòng)。

2.1.2 輪對(duì)是否產(chǎn)生滑行計(jì)算

根據(jù)車輛稱重試驗(yàn)報(bào)告，AW3狀態(tài)，則最小軸重為97.21 kN。根據(jù)TBT 1407—1998《列車牽引計(jì)算規(guī)程》，國產(chǎn)各型電力機(jī)車的計(jì)算粘著系數(shù)μ計(jì)算公式為μ=0.24+12/（100+8v）。列車靜止和60 km/h速度運(yùn)行時(shí)的粘著系數(shù)分別為0.36、0.26。則AW3工況下列車啟動(dòng)時(shí)B車最大粘著力為35 kN。AW3工況下列車以60 km/h速度運(yùn)行時(shí)B車最大粘著力為25.3 kN。根據(jù)制動(dòng)計(jì)算報(bào)告列車AW3工況下B車緊急制動(dòng)單軸制動(dòng)力為19.4 kN。緊急制動(dòng)力小于最大粘著力，因此列車車輪不會(huì)產(chǎn)生滑行。

2.2 單節(jié)車停放制動(dòng)不能緩解動(dòng)車?yán)碚撚?jì)算

據(jù)克諾爾提供的列車制動(dòng)計(jì)算報(bào)告，列車AW3工況下每節(jié)車的停放制動(dòng)力均為29.34 kN。

AW3工況下，F(xiàn)tf+Wi3+Wq3=29.34+112.92+16.13=158.39 kN，小于列車牽引力Fq。因此若列車在AW3工況下停放在35‰的坡道時(shí)，施加停放制動(dòng)，列車可以啟動(dòng)。

2.3 閘瓦及制動(dòng)盤耐熱度

閘片和制動(dòng)盤的最高溫度不能超過305℃，超過則會(huì)對(duì)閘片造成損傷，影響使用壽命。

綜上分析，列車出現(xiàn)單節(jié)車氣制動(dòng)或停放制動(dòng)無法緩解的情況下，從理論上分析，列車可以憑自身動(dòng)力牽引。

3 抱閘動(dòng)車試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)后制動(dòng)盤及制動(dòng)閘片、鋼軌狀態(tài)

試驗(yàn)后檢查設(shè)備狀態(tài)：①檢查輪對(duì)狀態(tài)良好，無異常情況；②檢查制動(dòng)盤整體狀況良好，4號(hào)輪內(nèi)側(cè)制動(dòng)盤、5號(hào)輪外側(cè)制動(dòng)盤、8號(hào)輪制動(dòng)盤上有小的鋁材熔點(diǎn)，清除熔點(diǎn)，制動(dòng)盤狀態(tài)經(jīng)過評(píng)估，可繼續(xù)使用；③檢查制動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)向架上機(jī)械零部件，未發(fā)現(xiàn)異常，輪對(duì)遲緩線無異常；④測(cè)量閘片厚度，拆下閘片進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)停放制動(dòng)不緩解列車閘片具有較深的劃痕，表面有輕微碳滑，個(gè)別存在缺角情況。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.2.1 單節(jié)車停放制動(dòng)無法緩解溫升

試驗(yàn)過程中，列車停穩(wěn)后，先測(cè)量第一軸的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)比分析，其他軸與第一軸的分析結(jié)果接近，此處對(duì)第一軸的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.2.1.1 制動(dòng)盤

第一軸左側(cè)與第三軸左側(cè)為帶停放制動(dòng)位置，運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度的關(guān)系如圖1所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度呈現(xiàn)出二次方關(guān)系。

圖1 制動(dòng)盤溫度曲線

3.2.1.2 閘片

運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度的關(guān)系如圖2所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度呈現(xiàn)出二次方關(guān)系。

圖2 閘片溫度曲線

3.2.1.3 軸箱

當(dāng)單節(jié)車停放制動(dòng)無法緩解，抱閘動(dòng)車，軸箱溫度上升到55℃之后就開始有輕微下降，停放制動(dòng)不緩解，在運(yùn)行4.6 km范圍內(nèi)，軸箱在使用要求范圍內(nèi)。軸箱溫度曲線如圖3所示。

圖3 軸箱溫度曲線

3.2.2 單節(jié)車緊急制動(dòng)無法緩解溫升

試驗(yàn)過程中，由于兩個(gè)試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行，因此第一軸的初始溫度較高，此處對(duì)第二軸的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.2.2.1 制動(dòng)盤

運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度的關(guān)系如圖4所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度呈現(xiàn)出線性關(guān)系。擬合公式為f（x）=19.824x+78.382，其中x為列車運(yùn)行里程，f（x）為制動(dòng)盤溫升，根據(jù)制動(dòng)盤使用要求，制動(dòng)盤使用溫度不能超過300℃。正線出現(xiàn)單節(jié)車緊急制動(dòng)不能緩解故障，在保障制動(dòng)盤不損壞的前提下，列車抱閘最大可運(yùn)行11.17 km。

圖4 制動(dòng)盤溫度曲線

3.2.2.2 閘片

運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度的關(guān)系如圖5所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度呈現(xiàn)出線性關(guān)系，擬合公式f（x）=18.264x+55.014，列車運(yùn)行里程達(dá)為11.17 km，閘片最高溫度為259.19℃，在閘片的使用要求范圍內(nèi)。

圖5 閘片溫度曲線

3.2.2.3 軸箱

運(yùn)行里程與軸箱溫度的關(guān)系如圖6所示，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列車運(yùn)行里程與制動(dòng)盤溫度呈現(xiàn)線性關(guān)系，擬合公式f（x）=2.394 7x+33.902，列車運(yùn)行里程為11.17 km，軸箱最高溫度為60.6℃，在軸箱的使用要求范圍內(nèi)。

圖6 軸箱溫度曲線

4 結(jié)論

列車在干燥鋼軌上運(yùn)行，無論單節(jié)車出現(xiàn)何種制動(dòng)不能緩解，輪對(duì)相對(duì)鋼軌都是滾動(dòng)運(yùn)行，相對(duì)閘片滑動(dòng)運(yùn)行。單節(jié)車停放、緊急制動(dòng)不能緩解，列車強(qiáng)行運(yùn)行，不能緩解車輛制動(dòng)盤溫度上升最快，其次為閘片。停放制動(dòng)不緩解動(dòng)車溫升較緊急制動(dòng)不緩解動(dòng)車快；停放制動(dòng)時(shí)單個(gè)制動(dòng)盤的制動(dòng)力為37900N，緊急制動(dòng)時(shí)單個(gè)制動(dòng)盤的制動(dòng)力為24 849 N（數(shù)據(jù)來源于《TA42336_41A_EN_02鋁盤制動(dòng)力計(jì)算》），試驗(yàn)結(jié)果與理論數(shù)據(jù)相符合。列車抱閘運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生煙霧同時(shí)伴有較大異味，無明顯噪聲。單節(jié)車停放制動(dòng)無法緩解，列車以60 km/h速度，在試車線上最大可運(yùn)行4.6 km，閘片損傷較嚴(yán)重，制動(dòng)盤、制動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向架及輪對(duì)踏面狀況良好。單節(jié)車緊急制動(dòng)無法緩解，列車以60 km/h速度，在試車線上最大可運(yùn)行11.17 km，閘片仍可繼續(xù)使用，制動(dòng)盤、制動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向架及輪對(duì)踏面狀況良好。