內燃公鐵兩用車用于有軌電車的新型電制動控制方案

冷強，趙世永

（1.深圳市地鐵集團有限公司，廣東 深圳 518026；2.大連鐵豐軌道交通裝備有限責任公司，遼寧 大連 116000）

1 概述

隨著國內現代有軌電車的發展，內燃公鐵兩用車在軌道行業應用逐漸普及。內燃公鐵兩用車不僅可在路面上行走，也可在軌道上運行，使用靈活。內燃公鐵兩用車主要用于列車牽引、調車作業，同時也擔任有軌電車的救援搶險任務，這要求內燃公鐵兩用車具有足夠的牽引力，同時也要具有足夠的制動力，保證牽車作業安全。

深圳龍華有軌電車是由株機生產的，整車56T；內燃公鐵兩用車采用梅賽德斯-奔馳Unimog U400改裝而成，整車額定牽引力50kN，濕滑軌面行駛最小粘著力59kN，完全滿足深圳龍華有軌線路最惡劣工況車輛牽引、與制動需求。為加強內燃公鐵兩用車的制動，應對可能出現的突發情況（如內燃公鐵兩用車牽引有軌電車時熄火、車輛脫軌等），在內燃公鐵兩用車上增加一套電制動裝置，主要通過內燃公鐵兩用車對列車提供DC24V電源和基于CAN總線通訊控制的方案，發送被動二級液壓制動信號、緊急制動信號等重要電信號，實現對列車的制動控制。增加了牽車作業的制動方式，增強了牽引制動安全。

CAN屬于總線型結構，采用同步、串行、多主控制節點、雙向通訊數據塊的通訊方式，不分主從節點，網絡上每一個節點都可以主動發送信息，可以方便地構成多級備份系統。與其它總線技術相比，它具有如下幾方面的優勢。

（1）它是一種優先級搶占方式的實時網絡，確保總線在不傳送有用信息時不被占用，提高了網絡帶寬的利用率。（2）以多主控節點方式工作，每一節點都可以主動地與其它節點交換信息，保證了總線通訊的實時性和通信方式的靈活性。（3）具有復雜的錯誤檢測和恢復能力，提高了網絡通訊的可靠性。（4）由于CAN所采用的信息格式為短幀結構，所以對于最高優先級的通訊請求來說，在1Mbit/s的通信速率時（通信距離小于40m），最長的等待時間僅為0.15ms，完全可以滿足現場控制級的實時性要求。（5）用戶接口簡單，編程方便，很容易構成用戶操作。（6）成本低，系統開發廉價，OEM用戶容易操作。

2 電制動控制方案與原理

在內燃公鐵兩用車上采用具有CAN功能的IFM車載控制器CR0403和顯示控制屏CR1085，IFM的車載控制器通過相配的插頭與有軌電車進行電源輸出和信號控制及反饋，輸出功率大于24V，1.5kW，配有保險絲保護輸出電源及用電設備，需要的輸出輸入等信號都通過CAN總線在顯示屏進行顯示和控制，并留有擴展余地。

2.1 內燃公鐵兩用車的系統原理圖

圖1

圖1所示是整個內燃公鐵兩用車的系統圖，整個系統是以車載控制器CR0403為核心，通過CAN總線與顯示控制屏CR1085、奔馳U400車輛車載控制系統、CAN傳感器和有軌電車進行通訊。

2.2 內燃公鐵兩用車的顯示控制原理圖

圖2

圖2所示就是顯示控制器CR1085的控制畫面，圖中兩側都是按鈕，中間是通過CAN總線反饋回來的輸入輸出的實際狀態，如D4就是有軌電車的安全制動的狀態反饋，如果是處于制動狀態，就不能進行牽車，反之就可以具備牽車條件；D3就是內燃公鐵兩用車操作顯示控制器CR1085通過CAN總線輸出給有軌電車的制動信號。

2.3 救援插座

在有軌電車MC車前端的折疊車鉤上，設置有救援電纜插座。當公鐵兩用車采用帶電救援方式時，需要連接此救援插座，由公鐵兩用車提供救援供電以及一系列的控制指令。

圖3 救援插座

2.4 救援插頭的電氣原理（表1）

表1

2.5 救援工藝流程

公鐵兩用車通過車鉤與故障車連掛救援，并連接救援電纜。此救援方式可以實現對故障車的2級彈簧制動、緊急制動和磁軌制動進行控制，同時故障車的緊急停車操作也有效。救援步驟如下。

2.5.1 連掛

（1）公鐵兩用車緩慢開行至與故障列車距離為1m左右停車。（2）將兩車連掛，并確認車鉤連掛完成。（3）切斷公鐵兩用車和故障列車的電源，使其處于休眠狀態。（4）使用公鐵兩用車的救援電纜，將兩列車電氣連接。（5）重新激活公鐵兩用車和故障列車，通過救援電纜可控制故障車的制動設備。

2.5.2 推/拉行駛

通過救援電纜，公鐵兩用車可以對故障列車提供DC24V電源，發送被動二級液壓制動信號、緊急制動信號、磁軌制動命令、常用制動命令等重要命令，實現對故障列車的制動控制。具體控制狀態如下。

2.5.2.1 推車救援

此模式下公鐵兩用車推故障車。

表2為在公鐵兩用車和故障車上施加各種制動模式時，各車上制動設備的投入情況。

2.5.2.2 拉車救援

此模式下公鐵兩用車拉故障車。

表3為在公鐵兩用車和故障車上施加各種制動模式時，各車上制動設備的投入情況。

表2

表3

2.5.3 解鉤

救援車輛行駛到庫內后，在保證安全的前提下進行解鉤操作，解鉤按下列步驟進行：（1）內燃公鐵兩用車熄火，保持休眠狀態。（2）斷開兩列車間的救援電纜。（3）解構，兩車分離。

3 結語

此套裝置經實際檢驗，已經在深圳龍華有軌電車實際運用，能夠有效解決內燃公鐵兩用車牽引有軌電車的制動問題。通過對有軌電車運用情況考慮，設計此新型制動裝置，不僅完善了有軌電車的制動種類，增強了有軌電車的牽引制動安全，同時也增強與完善了內燃公鐵兩用車的制動種類，提高了內燃公鐵兩用車的運行安全。

[1]倪大成,徐紹龍,周永剛.地鐵列車電制動負荷分配技術研究[J].機車電傳動，2015,(05): 56-59,64.