淺析重載列車的智能控制技術

摘 要：對于重載列車來說，其在運行時經常會遇到縱向沖動較大的問題，不大會對列車結構造成一定的損傷，同時也會降低列車運行的安全性與穩定性。針對此方面對智能控制技術進行分析，將列車分為若干個智能制動組，有效縮短列車制動時制動波傳遞距離，達到降低縱向沖動的效果。本文對重載列車智能控制技術的應用進行了簡要分析。

關鍵詞：重載列車；控制技術；縱向沖動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.129

縱向沖動為重載列車制動主要問題，現在我國重載列車大部分采用同步制動控制技術，受制動指令延誤特點影響，需要嚴格控制立車編組長度，但是仍存在受力復雜問題。將智能控制技術應用到其中，需要對重載列車運行特點進行分析，掌握列車縱向動力學特點，建立相應動力學數學模型，爭取減小立車制動時縱向沖動。

1 重載列車制動技術分析

與普通列車相比，重載列車具有軸重大、緩沖器性能高以及車鉤強度大等特點，為避免列車在運行過程中出現脫鉤、斷鉤等問題，需要確保車鉤強度可以滿足實際需求，而性能高的緩沖器，則可以有效緩解列車間的縱向力。對于重載列車制動技術來說，傳統空氣制動主要是將空氣壓力作為控制信號，來對列車制動與緩解行為進行調整，但是此種控制技術在實際應用中，經常會出現空氣制動信號傳播與車輛制動誤差，進而會出現縱向沖動。為提高對重載列車的控制效果，目前已經將ECP技術應用其中，即主控機車利用網絡技術直接對各車輛副風缸想制動缸充風進行控制，或者控制制動缸排風，提高了列車制動同步性[1]。并且，此種技術在應用上還具有階段制動與階段環節性能，可以有效提高對高載列車的控制效果，降低了平均車鉤力，避免了列車制動工況下脫軌事故的發生，并縮短了制動距離。

2 重載列車智能控制系統分析

重載列車智能制動系統主要是通過智能裝置，來將列車劃分為若干個智能制動組，機車位于整個列車的第一位，這樣設計時就需要將第一個智能裝置設置在第二個智能制動組中，按照專業規定，則可以將安裝智能裝置的列車將作為主智能控制車，而該組其余車輛則為從智能控制車。設計時要保證每個智能制動機組車輛數目相同，在最后一部分車輛數小于智能制動組車輛數2倍時，則只需要設定一個智能裝置。

在重載列車制動初始階段，職能制動系統指令下達的原理與ECP相同，而在制定過程中，每個智能制動組列車管從前向后排氣過程與傳統空氣制動方式相似。在列車制動時，機車會同時向智能裝置下達制動命令，然后設置有智能裝置的車輛里車管會排氣，并斷開與前部車輛列車管的連接，這樣類車管排氣作用只需要維持到下一個智能裝置前一輛車即可，而不需要維持到列車的最后一輛車。列車管排氣促使了副風缸與列車管之間形成壓力差，而促進三通閥主活塞的移動，這時副風缸與制動缸之間形成通路，制動缸通過副風缸充氣，來完成制動動作。

3 重載列車智能控制技術坡度差為10‰凹形路線上應用分析

（1）同步制動。對坡度差為10‰凹形路線不同位置制動控制策略進行分析，與平道工況相比，重載列車在復雜線路制動時，車鉤力數值會大幅度增大。主要是因為受制動激勵影響，列車呈現壓縮趨勢，但是在制動過程中，受路線激勵影響使得列車壓縮趨勢增大，使得車鉤壓力增大。針對此類情況，選擇用智能制動方式時，制動激勵對列車縱向沖動產生的影響比較小。列車制動時車鉤主要表現為壓鉤力，拉鉤力要小于壓鉤力，最大車鉤拉力與壓力與傳統車制動效果相比具有一定的優化，當列車處于1000m位置時，智能制動效果為最大車鉤最大，并且隨著列車逐漸遠離制動初始位置后，最大車鉤壓力逐漸降低[2]。對于緊急制動效果來看，列車最大拉溝力與最大壓鉤力均有一定程度上的優化，與傳統制動效果相比，完全可以保證最大壓鉤力處于正常允許值以內。

（2）異步制動。智能制動系統具有比較高的同步性，可以降低制動激勵與路線激勵的相互作用，達到優化縱向動力學性能的目的。以列車位于線路1000m位置為例，實施全制動最大車鉤力發生位置的車鉤力，以及隨著時間變化列車位移的變化曲線，如圖1、圖2所示。對曲線圖進行分析，可以確定列車最大車鉤力出現在23s左右，列車處于變坡點位置，在制動過程中列車未達到變坡點位置前，隨著列車的前進其車鉤力不斷增大，到達變坡點附近時車溝力最大，超過變坡點后則車鉤力不斷減小。與傳統制動方式相比，智能制動優化了指令延遲問題，并降低了車輛之間的相互影響，這樣就決定了列車在運行過程中主要受線路激勵作用影響。

異步制動操作方案，即智能裝置開始動作時間從前向后以此延遲0.5s，在線路1000m位置進行制動控制，可以確定最大拉鉤力與最大壓鉤力控制效果明顯，與傳統制動方式相比，分別降低了28.5%與43.6%[3]。另外，在線路700～1800m位置進行制動控制，可以有效降低列車縱向沖動，即便是類車處于其他位置，在選擇智能制動方式時，也可以更有效的來獲取縱向沖動特性。在對列車異步操作緊急制動時，隨著延遲時間的增加，最大拉鉤力與壓鉤力都有一定程度的增大，因此在遇到緊急制動要求時，應盡量不要選擇用異步制動策略，而選擇用同步操控策略。

4 結束語

智能控制技術現在已經被廣泛的應用到重載列車中，對傳統制動模式進行完善，可以對列車的整個制動過程進行優化，完善了傳統制動方式中指令延遲問題，這樣更有利于對壓鉤力與拉鉤力的控制，降低縱向沖動作用，提高列車運行的安全性與穩定性。想要提高智能控制技術在重載列車中的應用效果，還需要在現有基礎上，加強相關技術的研究，對制動控制策略進行優化。

參考文獻：

[1]王冠超.萬噸重載列車智能控制策略研究[D].大連交通大學，2013.

[2]周發揚.重載組合列車智能化制動控制技術的研究[D].西南交通大學，2013.

[3]李蔚.重載列車機車無線重聯同步控制關鍵技術研究與應用[D].中南大學，2012.

作者簡介：譚舒揚（1988-），女，遼寧鞍山人，本科，研究方向：車輛工程（鐵道車輛）。