淺析基于機械式調壓的地鐵車輛空重車試驗

曾 強，李 偉，王小兵，白洪舉

（中車成都機車車輛有限公司城軌分廠，四川成都 610051）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展和城市化進程的加快，城市交通狀況面臨巨大壓力。而城市軌道交通具有容量大、污染低、速度快、安全性能高、準時等優點，受到廣大市民的青睞[1]。這對車輛的性能及出廠前型式試驗和例行試驗提出了更高的要求。

試驗車輛通過調整各車空簧壓力模擬車輛AW0、AW2、AW3 工況，使得空簧壓力實際值與試驗標準值匹配；然后通過列車操作，試驗在網絡模式下最大常用制動，保持制動，緊急制動不同級位下制動壓力是否滿足試驗標準，從而檢驗車輛制動控制裝置、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等的性能。為保證車輛正常安全運行，出廠前必須采用合適的試驗方法對車輛空簧壓力模擬系統充分試驗驗證。

1 空簧壓力模擬系統

1.1 系統組成

空簧壓力模擬系統主要由制動控制裝置中空簧壓力控制系統模塊、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等組成。

制動控制裝置中的空簧壓力控制系統模塊，用于接收不同工況車輛壓力信號和輸入壓力值信號給空氣彈簧。每個轉向架配備兩個空氣彈簧，空氣彈簧氣囊的壓力用于指示車廂的負載。高度閥安裝在車體上，通過套管連接到轉向架，套管的長度可調，根據轉向架與車體之間的位移，對空氣彈簧進行一定比例的充氣或排氣，使車體平衡在一定高度，并為彈簧提供必要的反作用力。均壓閥用于平衡空氣彈簧壓力值。地鐵車輛試驗工況分別有3 種狀態，分別是AW0、AW2 和AW3。不同工況對應相應的空簧壓力，通過空簧壓力調整模擬車輛不同工況，從而試驗不同級位下制動壓力是否滿足標準要求。

AW0 狀態：指車輛空載的情況；

AW2 狀態：指每平方米有6 個人的情況；

AW3 狀態：指每平方米有9 個人的情況。

1.2 基本原理

空簧壓力模擬系統的基本工作原理是截斷本車空簧供風塞門，通過外部接入氣路管到制動控制裝置空簧壓力控制系統模塊，通過制動控制裝置空簧壓力控制系統模塊將壓力信號輸入到本車空氣彈簧傳感器中。均壓閥根據輸入壓力差使高度閥動作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動控制裝置將實際壓力值電信號反饋至司機室TCMS 屏，通過制動界面空簧檢測值顯示界面顯示，試驗人員進行AW0、AW2、AW3 工況實際空簧壓力值與標準壓力值確認。

2 空重車試驗

2.1 基于制動試驗臺的空重車試驗

制動試驗臺為自由組網結構，由1 臺上位機和若干個試驗箱組成（圖1）：上位機為通用筆記本電腦，預裝組態軟件、PLC編程軟件及上位機人機交互程序；試驗箱硬件配置完全相同，通過上位機可控制試驗箱執行相應的指令動作以實現各項試驗功能，包括空重車試驗、防滑試驗、踏面清掃試驗等[2]。

圖1 試驗臺組網拓撲

基于制動試驗臺空重車試驗流程及要點如下：首先將制動試驗臺推至對應車輛制動控制裝置處，整理電源線、氣路管；進氣口氣路管插入不帶截斷快插頭連接至制動控制裝置總風測試口，出氣口氣路管插入帶截斷快插頭連接至制動控制裝置B11.71 測試點；將制動試驗臺電源線連接至AC 220 V 配電柜，按下綠色啟動按鈕開啟制動試驗臺，通過制動試驗臺電壓表確認制動試驗臺輸入電壓保持穩定（防止電壓波動大導致制動試驗臺電路板燒損）；連接上位機電源、啟動上位機，點擊上位機試驗軟件、在軟件界面確認所有制動試驗臺均在線，手動輸入AW0、AW2、AW3 工況下標準空簧壓力值，制動試驗臺將壓力值信號傳輸至制動控制裝置；制動控制裝置接收到信號后，分配壓力值到空簧管路上，此時均壓閥根據輸入壓力差使高度閥動作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動控制裝置將實際壓力值電信號反饋至司機室TCMS（Train Control and Management System，列車控制和管理系統）屏制動界面空簧檢測值顯示界面；試驗人員進行AW2、AW3 工況實際空簧壓力值與標準壓力值確認。

圖2 制動試驗臺現場連接示意

上述整個過程至少需要4 人配合完成，需將制動小車推到每輛車制動控制裝置處，每輛制動小車與試驗車輛間連接試驗空氣軟管、AC 220 V 電源，聯調制動小車信號上線。制動試驗臺搬運繁瑣，使用時需搬運至每輛車制動控制裝置處，使用后搬運至定置區域規范擺放；工裝安裝、拆卸恢復費時費力，試驗小車自帶工裝輸入輸出空氣軟管冗長，安裝、拆卸恢復費時費力；試驗臺調壓精度低，不易達到目標試驗值；試驗臺價格貴、體積大，不滿足多列車同時試驗或廠外試驗所需。

2.2 空重車試驗改進

針對上述基于制動試驗臺空重車試驗的不足，利用調壓閥、快速插頭和空氣軟管，連接制作空重車試驗工裝，此機械式工裝簡易、便攜、調壓精度高。

2.3 基于機械式調壓的空重車試驗

改進后空重車試驗流程及要點如下：調壓閥輸出端（調壓閥out2 口）將帶截斷快插頭插入到制動控制裝置控制箱B11.71 測試點，輸入端（調壓閥sup1 口）將不帶截斷快插頭插入到B13.07 測試點或一個壓力值大于600 kPa（AW3 工況下AS 壓力值最大為560 kPa）的總風測試點。

安裝完成后試驗人員A 到司機室TCMS 屏幕上確認，點擊制動界面查看現車空簧壓力；試驗人員B 在車下用調壓閥向右增壓或向左減壓來調節壓力大小，試驗人員A 在司機室TCMS 屏幕上確認壓力值變化，與試驗人員B 進行溝通微調壓力值，使達到各工況下空簧壓力值，這樣就可以代替制動試驗臺進行空重車試驗。

圖3 機械式調壓工裝示意

圖4 機械式調壓工裝連接示意

3 分析與結論

本文針對地鐵車輛基于制動試驗臺空重車試驗的不足，在分析空簧壓力模擬原理的基礎上，介紹空簧壓力模擬系統的組成及控制原理，提出采用調壓閥機械控制模式下的調壓工裝改進空重車試驗，對比改進前后試驗過程，得出如下結論：

（1）基于機械式調壓的空重車試驗，優化了試驗流程，機械式調壓工裝布置后，只需2 人即可完成，節省了大量人力、物力及時間成本，提升試驗效率。

（2）本次試驗的車輛每車AW0、AW2、AW3 工況下空簧壓力均符合標準，網絡模式下最大常用制動，保持制動，緊急制動不同級位下空氣制動壓力均滿足試驗標準。

試驗結果清晰準確，保證產品質量，對后續車輛多列車同時空重車試驗或廠外空重車試驗有一定的指導意義。