沈陽地鐵一號線車輛空簧壓力超限問題的分析和對策

沈德剛　肖敬義　佟振興

摘 要：沈陽地鐵在運營過程中，部分車輛報空簧壓力超限故障，導致ATO退出運行。文章分析了故障原因并提出了解決措施，為空簧壓力設定提供參考數據。

關鍵詞：地鐵車輛；空簧壓力；超限

Abstract：During the operation of Shenyang metro vehicle， the air spring pressure of the vehicle is out of range， which causes the ATO to quit operation. This paper analyzes the cause of the failure and puts forward the solution， which has providing reference data for the air spring pressure setting.

Key words：Metro vehicle；air spring pressure；out of range

1 概述

地鐵車輛載荷是通過檢測空氣彈簧壓力變化并計算得出，制動系統依據車輛載重情況自動調整制動力大小，使之達到既定減速度。

沈陽地鐵一號線地鐵車輛（B型車）有四種載荷設定，分別為空載載荷、客座載荷、定員載荷、超員載荷。

空氣彈簧壓力設置上限值和下限值，上限值高于超員載荷壓力，下線值低于空載載荷壓力；當空氣彈簧壓力位于上限值和下限值之間時，制動力隨空氣彈簧壓力線性變化，當超出限制值時，按超員載荷施加固定制動力，且報空簧壓力超限故障。

2 問題描述

沈陽一號線地鐵車輛在早晚客流高峰時期運行時，車輛頻繁退出ATO運行。

3 問題分析

沈陽地鐵一號線電客車的CBTC（基于通信系統的列車控制）和TMS（列車管理系統）協議中，當牽引系統和制動系統發生特定故障時，TMS系統均須向CBTC系統發送故障信號（數字信號），CBTC實施最大常用制動并退出ATO運行；其中制動系統有如下幾類故障：常用制動功能故障、制動缸隔離、校驗誤差、序號誤差、傳輸誤差、制動未緩解、風缸低壓。

經查ATO退出時刻TMS向CBTC發送故障信號，制動系統報空簧壓力超限故障，確認ATO退出是空簧壓力超限造成的。

空簧壓力超限可能有兩方面原因：

1）空簧或壓力傳感器故障；

2）列車超載。

為查明空簧壓力超限的原因，對列車進行空載靜態和運行壓力監測。

3.1 空載靜態壓力測試

對運行車輛進行空簧壓力故障調查發現，故障均發生在早高峰時刻，空簧壓力超限故障主要集中在MP車、M車、TC車，未發現T車超限。選擇5列報空簧壓力超限故障的列車進行空車靜態壓力測試，各轉向架空簧壓力均在標準范圍內，排除空簧和傳感器故障影響。表1列出標準值以及1組測量值。

3.2 運行壓力監測

3.2.1 車輛運行空簧壓力情況

為查明空簧壓力超限情況，在早高峰故障易發時段，對運營列車進行實時監測，并對監測到的超限壓力進行了統計。

超限壓力為轉向架空簧壓力平均值（轉向架單簧運行區間內壓力最高時刻），數據統計見表2。

1）表中所列車廂靠近激活的駕駛室，1架壓力未超限未列出。

2）沈陽地鐵一號線采用B型車，TC車AW3（超員）載荷為290人，MP車AW3載荷為310人（人均60Kg）。拖車壓力范圍1.52-5.02bar，動車壓力范圍1.65-5.09bar；

從表中數據可以看出如下幾個方面的問題：

1）空簧壓力超限的車輛載客率呈現超載情況， TC車載荷相對較低即呈現超載情況是由于空載壓力相對較高。

2）車輛運營過程中，站臺和運行區間內均有空簧壓力超限故障，區間內相對較多。

3）空簧壓力超限故障主要集中在云峰北街至沈陽站區間和沈陽站至太原街區間，這兩個區間最小曲率半徑（米）為300和350，同時載客量較大。

3.2.2 列車行駛空簧壓力波動情況

列車行駛過程中存在顛簸、加減速、彎道等情況，均會造成空簧壓力的微小波動。

為查看其對空簧壓力超限故障的影響，選取Mp車壓力進行比較；計算運行區間內的壓力（壓力波動最大時刻）和站停壓力差值（站停壓力選取門關好后未發車時刻），具體情況見折線圖。

從折線圖可以看出：

1）曲率半徑對波動值影響。轉向架空簧壓力波動值最高點和最低點分別是沈陽站和太原街，最小曲率半徑分別為300、350；其它小曲率半徑分別為張士300、于洪廣場350、鐵西廣場400、云峰北街300，波動值一般在0.1以內。

2）速度和載客量對波動值影響。張士、于洪廣場、鐵西廣場波動值屬于小曲率半徑路段，但波動較小。這是由于張士、于洪廣場載客量小（未滿載）；鐵西廣場雖然載客量大但速度低（一般在40左右）。保工街波動略高，這是由于受載客量大、存在一定彎道且速度較快（70左右）。

3）單節車廂的空簧壓力平均值波動較小，最高在0.1左右。

4 解決措施

綜上，壓力超限故障主要是車輛超載造成的，為此通過調整報警壓力上限和早高峰增開列車解決此項問題。

5 結語

1）本文通過對地鐵列車靜態和動態壓力監測分析了空簧壓力超限故障的原因，同時體現了地鐵列車運行時空簧壓力特性，為優化空簧壓力超限值及制動力匹配提供參考。

2）建議地鐵列車應逐步優化“基于通信系統的列車控制”和“列車管理系統”的接口，使自動駕駛更智能、可靠、精確。

作者簡介：

沈德剛（1980-），男，漢族，遼寧沈陽人，本科，沈陽地鐵運營分公司工程師，研究方向：車輛。