復興號動車組超員報警設(shè)置及方案優(yōu)化*

馬 凱 高登科 劉克思

(1.中車長春軌道客車股份有限公司國家軌道客車工程研究中心，130062，長春；2.中國鐵路濟南局集團有限公司青島動車段，266011，青島//第一作者，高級工程師)

1 動車組超員報警設(shè)置背景

針對國內(nèi)既有和諧號(CRH)系列動車組未設(shè)置超員報警功能的情況，結(jié)合實際運用需求，在復興號型動車組上增設(shè)此功能。《時速350 km 8輛編組中國標準動車組采購技術(shù)條件》要求：“動車組設(shè)超員報警功能，報警時在司機顯示屏界面顯示，同時超載車輛具有單車超載聲光報警功能。”

2 復興號型動車組超員報警功能定義

復興號型動車組超員報警功能分為：①單車超員報警；②整列超員報警。為保證車輛的安全，應(yīng)預留足夠的安全裕量。設(shè)定單車報警閾值，通過實時檢測單車車輛質(zhì)量，與報警閾值進行對比。當實際車重超出報警閾值時，將進行報警，并提示司乘人員疏導旅客或清退客。

3 動車組超員報警功能實現(xiàn)方式

當單車或整列實際車重超出報警閾值時，車輛要進行超員報警，在司機室、機械師室、乘務(wù)員室顯示屏進行彈屏聲光報警顯示，同時通過列車監(jiān)控管理系統(tǒng)(TCMS)把相應(yīng)車廂超員報警信息發(fā)送到旅客信息系統(tǒng)(PIS)，在信息顯示屏上顯示相應(yīng)的超員信息，并通過廣播播放超員信息，提示司乘人員疏散旅客或清退客。

3.1 聲光報警功能實現(xiàn)

1) 在司機室、機械師室網(wǎng)絡(luò)顯示屏上進行彈屏聲光報警，包括整列列車超員報警和單車超員報警，如圖1所示。

圖1 超員報警司機顯示屏彈屏顯示

2) TCMS將相應(yīng)車廂超員報警信息發(fā)送至PIS系統(tǒng)，進行以下聲光報警措施：①乘務(wù)員室PIS顯示屏進行彈屏聲光報警；②車外和車內(nèi)顯示器顯示設(shè)定的文字報警提示信息(見圖2)；③對應(yīng)車廂廣播播放設(shè)定的語音報警提示信息。

圖2 超員報警信息顯示

3.2 車輛質(zhì)量檢測

所有載荷狀態(tài)均通過轉(zhuǎn)向架空氣彈簧(以下簡稱“空簧”)壓力來體現(xiàn)，即不同的載荷狀態(tài)對應(yīng)不同的空簧壓力。各車制動控制裝置(EBCU)實時檢測本車的空簧壓力，將采集到的空簧壓力轉(zhuǎn)化為車輛質(zhì)量信息，通過多功能車輛總線(MVB)發(fā)送到TCMS。TCMS 將接收到的車重與“超員報警閾值”預設(shè)值(該閾值可在TCMS 系統(tǒng)中進行設(shè)定)進行比較，從而進行超載信息的整車超員報警或單車超員報警判斷。

3.3 超員報警閾值設(shè)置

根據(jù)各車定員質(zhì)量，結(jié)合允許超員比例，并考慮空簧壓力檢測誤差來設(shè)置超員報警值。

考慮到軸重要求，CR400AF、CR400BF型動車組均按超員20%設(shè)置報警限值。單車超員與整列車超員允許人數(shù)完全相同，僅因兩車車重不同，超員報警限值略有不同。

超員報警限值=定員質(zhì)量+定員人數(shù)×20%×單人體重(以80 kg/人 計)。計算超員報警限值時，在軟件控制邏輯中已考慮空簧壓力檢測誤差，確保各單車不能超過軸重設(shè)計值要求。其中，定員質(zhì)量=整備質(zhì)量+定員人數(shù)×單人體重(以80 kg/人 計)，整備質(zhì)量包括車輛自重以及司機、乘務(wù)員、水、砂、食品等質(zhì)量。

3.4 超員報警判斷條件

為排除車輛運行中過曲線等路況對空簧壓力的影響，動態(tài)工況下，不進行超員報警檢測。

中央控制單元(CCU)同時檢測到以下條件成立時，進行“車輛超員報警”，提示司乘人員疏導報警車廂乘客。

1) 列車速度< 5 km/h；

2) 整列車超員：列車實際質(zhì)量>整列車報警閾值(各車超員報警值之和)；

3) 單車超員：本車實際質(zhì)量>單車超員報警設(shè)置值。

報警消除條件：以上報警條件不成立時，報警消除。

另外，人機交互顯示屏(HMI)的車門狀態(tài)界面增加單車超員報警顯示(見圖3)。

圖3 HMI車門狀態(tài)界面單車報警顯示

4 動車組超員報警限值條件

動車組超員報警限值主要從動車組的運行安全性和乘坐舒適性等方面考慮，見圖4。

圖4 超員報警限值條件

根據(jù)對軸重、牽引能力、制動能力、空調(diào)能力和給水衛(wèi)生能力的分析，復興號CR400型動車組各系統(tǒng)超員能力見表1。

表1 復興號CR400AF/BF型動車組各系統(tǒng)超員能力

5 動車組超員報警方案優(yōu)化

在實際運用中，以京滬線為例，春運、暑運期間存在較多的超員現(xiàn)象。復興號投入使用以來至2018年9月份，共發(fā)生超員報警22起。一方面，單一的報警對及時處置造成較大困難；另一方面，報警閾值的安全裕量過大造成非必要報警，對運輸秩序造成較大影響。

充分考慮超員報警功能對動車組運營秩序的影響，優(yōu)化復興號動車組超員報警分級設(shè)置和判斷條件：①將單車超員報警分為“單車超員預警”(單車超員20%)和“單車超員報警”兩級設(shè)置；②將整車超員報警分為“列車超員預警”(整列超員20%)和“列車超員報警”兩級設(shè)置。③列車速度>5 km/h時，不進行超員預警和報警檢測。

考慮到車重檢測誤差，避免超員誤報警，復興號動車組超員預警值設(shè)定為在超員20%的車重基礎(chǔ)上，各車各增加1.25 t(考慮檢測誤差0.85 t和積灰0.4 t)，即超員報警值設(shè)定為車重允許最大限值66.75 t(最大軸重68 t)。其中，復興號CR400BF型動車組因3、6車較重，無法區(qū)分預警和報警兩級，故只按66.75 t直接設(shè)一級報警值。整列列車超員預警和超員報警值為各單車超員預警和超員報警值之和。

6 結(jié)語

按照上述優(yōu)化方案，對復興號動車組列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(TCMS)和旅客信息系統(tǒng)(PIS)進行了軟件升級。經(jīng)小批量運用考核后，對所有復興號動車組進行了軟件升級。同時隨著動車組智能化程度的不斷提升，以及傳感器精度的不斷提高，進一步優(yōu)化列車超員報警方案，使動車組超員報警功能更精確、閾值設(shè)置更合理，更好地滿足實際運用需求。