滑行停車問題研究

嚴偉

摘要：本文重點針對CTCS3-300H列控車載設(shè)備雨雪天氣下列車以C3等級運行過程中存在滑行時導(dǎo)致停車的問題進行分析及研究，并據(jù)此提出可行的解決措施。

關(guān)鍵詞：CTCS3-300H;ATP;速度傳感器;滑行;雨雪天氣

1 背景介紹

測速裝置在ATP系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，主要用于測量列車的速度和運行方向，是ATP設(shè)備進行列車安全防護的基礎(chǔ)，為了保證速度的可靠性，在每套CTCS3-300H設(shè)備中安裝3個速度傳感器，這3個速度傳感器分別安裝于車輛轉(zhuǎn)向架上。由于高速動車組運行環(huán)境的復(fù)雜性，使得列車在運行到某些場合時，車輛滑行引起測速測距出現(xiàn)偏差 ，導(dǎo)致列車停車，從而對運營產(chǎn)生影響，因此，解決好測速測距出現(xiàn)偏差的問題至關(guān)重要。

2 原理介紹

CTCS3-300H車載設(shè)備使用3個雙通道霍爾速度傳感器進行測速。速度傳感器安裝于車輛輪對2軸、3軸、4軸的軸端蓋上，通過齒輪齒隙變化引起磁場強度的變化產(chǎn)生脈沖來計算列車運行速度，如圖1所示。

速度傳感器將獲得的脈沖發(fā)送至VC單元的OIF板，處理后發(fā)給EOP板進行處理。EOP板根據(jù)每個速度傳感器的2個通道中信號的相位差來判斷列車運行方向。當(dāng)4軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC1系和VC2系均無法正常工作，當(dāng)2軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC1

系無法正常工作，當(dāng)3軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC2系無法正常工作。CTCS3-300H車載的測速測距子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 故障原因分析及查找

3.1 故障原因

以2019年4月9日16時10分廣州局配屬的CR400AF-2027車G6184次列車運行至滬昆高鐵韶山南至湘潭北間上行線K1136+711m處停車為例進行分析。

經(jīng)PC卡數(shù)據(jù)分析：

CR400AF-2027車00端G6184次16時09分13秒司機將牽引制動手柄切至制動區(qū)，如圖3所示，16時09分32秒ATP檢測到2軸、4軸輪對滑行，如圖4所示。

9時09分59秒車組經(jīng)過最后正常接收的應(yīng)答器組編號為074-4-04-012，應(yīng)答器組報文中描述編號為074-4-04-012的應(yīng)答器組到編號為074-4-04-014的應(yīng)答器組鏈接距離增量為774m，車組的走行距離L為724.10m（圖5）。經(jīng)計算應(yīng)答器窗口范圍為（738.52m，829.48m），由于724.10m未在窗口范圍內(nèi)，故報應(yīng)答器（編號074-4-04-014）丟失。

應(yīng)答器報文描述編號為074-4-04-014的答器組到編號為074-4-04-016的應(yīng)答器組的鏈接距離應(yīng)為200m，即編號為074-4-04-012的應(yīng)答器組到編號為074-4-04-016的應(yīng)答器組的鏈接距離應(yīng)為774+200m=974m，應(yīng)答器組074-4-04-012到應(yīng)答器組074-4-04-016的走行距離為927.9m（圖6）。經(jīng)計算應(yīng)答器窗口范圍為（938.52m，1029.48m），由于927.90m未在窗口范圍內(nèi)，故報應(yīng)答器（編號074-4-04-016）丟失。

在列車減速過程中，當(dāng)ATP計算的加速度小于或等于滑行判斷加速度βlim（-6km/h/s）時，ATP判定檢測到滑行狀態(tài)。

ATP在收到074-4-04-014和074-4-04-016應(yīng)答器報文時，列車走行距離不在應(yīng)答器窗口范圍（應(yīng)答器出窗），造成連續(xù)丟失兩組應(yīng)答器數(shù)據(jù)，ATP根據(jù)邏輯輸出最大常用制動停車。最大常用制動停車后，將行車許可（MA）縮短至車頭后緊急制動曲線（EBI）降為0，因此輸出緊急制動。符合TB/T3483--2017號文《CTCS-3級列控車載設(shè)備技術(shù)條件》第10.3.3條。

由以上分析可知，由于車組滑行影響ATP測速測距，導(dǎo)致丟失應(yīng)答器引起列車制動停車。

3.2 理論分析

3.2.1 CR400AF型動車組300H車載設(shè)備速度傳感器的連接方式

復(fù)興號CR400AF動車組300H型ATP車載設(shè)備采用雙系冗余獨立運算的設(shè)計架構(gòu)：其中VC1系采用的速度信號由安裝在01/00車2軸和4軸的速度傳感器提供，VC2系采用的速度信號由安裝在01/00車3軸和4軸的速度傳感器提供，如圖2所示。

3.2.2? ATP判定滑行機理

車輪滑行是由于列車制動力大于等于黏著力，輪軌間的黏著狀態(tài)被破壞，車輪被閘瓦“抱死”導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)動速度急劇下降的現(xiàn)象，多發(fā)生在列車制動減速階段。

在雨雪天氣下，司機在進站施加制動減速時，輪對會產(chǎn)生滑行，在列車減速過程中，當(dāng)ATP計算的加速度小于或等于滑行判斷加速度βlim（-6km/h/s）時，ATP判定檢測到滑行狀態(tài)。ATP判定加（減）速度計算公式如下：

由上式可知：司機在施加制動進站減速過程中，?，減小，當(dāng)≤βlim（-6km/h/s）時，ATP判斷列車發(fā)生了滑行，如圖4所示。

當(dāng)動車組以小于等于-6km/h/s加速度運行6.5s后，ATP會判定車組發(fā)生大滑行。

3.2.3 ATP檢測到滑行與車輛的關(guān)系

CR400AF型動車組01/00車3軸為隔離軸，只有車輛輸出UB（純空氣緊急制動）時，3軸才有制動力施加，車輛輸出NB（常用制動）或EB（空電復(fù)合緊急制動）時，1、2、4軸各軸制動力車輛平均施加，而3軸則無制動力施加，在雨雪天氣下，有制動力施加的軸位，其對應(yīng)的輪對會產(chǎn)生滑行，產(chǎn)生了滑行，ATP才能檢測到。

3.2.4 滑行引起停車原因分析

300H車載設(shè)備使用的速度傳感器為雙通道傳感器，VC1系采用的速度信號由安裝在01/00車2軸和4軸的速度傳感器提供，則VC1系采集了2軸2個通道和4軸1個通道共3個通道的速度值，VC2系采用的速度信號由安裝在01/00車3軸和4軸的速度傳感器提供，則VC2系采集了3軸2個通道和4軸1個通道共3個通道的速度值，ATP雙系對采集的3個通道的速度值均按取大的原則。

在雨雪天氣下，司機在施加制動過程中ATP和車輛檢測到01/00車2軸和4軸對應(yīng)的輪對發(fā)生的滑行較為嚴重，安裝在對應(yīng)軸位的速度傳感器檢測到滑行。

由于VC1系采集2軸2個通道和4軸1個通道的值，取3個通道中速度大的那個值，不管取哪個通道的值，其測速值均有偏差，導(dǎo)致測距也發(fā)生偏差，連續(xù)丟失兩組應(yīng)答器，VC1系輸出最大常用制動。VC2系采集3軸2個通道和4軸1個通道的值，3軸對應(yīng)的輪對未產(chǎn)生滑行，故3軸2個通道的值必大于4軸通道的值，VC2系取3軸2個通道中速度大的那個值，其測速值無偏差，測距也不會產(chǎn)生偏差，VC2系不輸出制動。由于VC1系輸出最大常用制動，故導(dǎo)致停車。

由以上分析可知，VC1系比VC2系容易因輪對滑行引起停車。

4 解決措施

目前現(xiàn)場發(fā)生滑行停車問題皆因車輛在進站運行中司機施加常用制動導(dǎo)致，通過以上分析，計劃通過更改ATP機柜內(nèi)速度傳感器配線的方法，將現(xiàn)行向VC1和VC2提供速度信號的4軸速傳更改為3軸速傳來提供，修改后VC1系采用的速度信號由01/00車2軸和3軸的速度傳感器提供，VC2系采用的速度信號由安裝在01/00車4軸和3軸的速度傳感器提供。通道調(diào)整后的結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

通道調(diào)整后，3軸為公共軸，則VC1系采集了2軸2個通道和3軸1個通道共3個通道的速度值，VC2系采集了3軸1個通道和4軸2個通道共3個通道的速度值，在進站減速過程中，由于3軸對應(yīng)的輪對未產(chǎn)生滑行，3軸2個通道的值必大于2軸、4軸各通道的值，按對通道的速度值取大的原則，故VC1系和VC2系分別取3軸2個通道的值，其測速值無偏差，測距也不會產(chǎn)生偏差，即便2軸和4軸對應(yīng)的輪對產(chǎn)生滑行，在測速測距無偏差的情況下，也不會導(dǎo)致應(yīng)答器丟失，ATP不會輸出制動停車。故改造后因車輛輪對滑行引起的停車件數(shù)也會相應(yīng)減少。

速度傳感器通道調(diào)整后進行靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試，靜態(tài)試驗需對速傳電纜進行導(dǎo)通并進行一級修試驗，動態(tài)試驗如下：

1.庫內(nèi)動態(tài)試驗

以下動態(tài)試驗每端各施加1次。

（1）ATP上電啟機;

（2）選擇C2等級調(diào)車模式;

（3）控制列車加速至5km/h后停車;

（4）查看VC數(shù)據(jù)確認各速傳上傳速度信號正常。

2.線路動態(tài)試驗（限首列車）

選擇下雨天氣實施以下試驗。

（1）ATP上電啟動;

（2）選擇C2級部分模式發(fā)車;

（3）控制列車速度到達300km/h后施加最大常用制動控制列車停車;

（4）查看VC1及VC2數(shù)據(jù)確認是否有滑行及滑行對測速測距影響。

首列車組進行速傳通道調(diào)整后，經(jīng)靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試正常。考核運行一個月（運行里程約50000公里左右），車組因滑行問題引起的停車未再發(fā)生。后續(xù)對集團公司配屬的其余9列車組進行了改造。截止目前，所有改造車組均運行正常，列控車載設(shè)備在C3等級控車時，無滑行問題引起的停車現(xiàn)象發(fā)生。

5 結(jié)論

通過對CR400AF型動車組300H列控車載設(shè)備速度傳感器連接方式與車輛制動關(guān)系的分析，找出滑行的原因，據(jù)此提出改進措施，并進行了現(xiàn)場試驗。

參考文獻

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