城市轨道交通地铁列车空转滑行机理和控制策略研究

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城市轨道交通地铁列车空转滑行机理和控制策略研究

2024-02-12 12:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

城市轨道交通地铁列车空转滑行机理和控制策略研究

袁斯海 邵阳

福州地铁集团有限公司运营事业部,福建 福州 350000

摘要:在雨水充沛、潮湿严重的南方沿海城市,地铁列车极易发生空转打滑以至于列车冲标甚至是出现紧急停车的情况,这严重影响了列车运行品质和乘客服务质量。针对城市轨道交通日趋不断地发生空转滑行系列问题,本文旨在结合实际案例有针对性的提出空转滑行控制策略。

关键词:空转; 滑行; 防滑控制策略

一、概念分析

在牵引工况下,每出现单根车轴速度超过车辆的参考速度比例设定值,车辆判断车轮出现空转现象;在制动工况下,每出现单根车轴速度低于车辆的参考速度比例设定值,车辆判断车轮出现滑行现象。当轮对加/减速度大小超过软件设定门槛值(初始值可根据实际工况进行调整),判定发生空转/滑行现象,同时粘着控制立即进入加/减速度保护。

车轮空转和滑行是列车运行过程中可能出现的两种现象。车轮空转是指某一轮对或轴端在列车牵引工况下,当列车加速或转弯时,由于轮对与轨道的粘合度发生变化,使某一轮对或轴端的速度大于列车的速度。在这种情况下,轮对转动的圆周距离比列车前进的距离要长得多,会出现轮对空转的情况。滑行则是在列车制动工况下,某一轮对或轴端的速度由于轨道状况或轮径不一致、失圆或其他原因,使轮对与轨道的粘合度发生变化时,由于轨道条件或轮径不一致而产生的滑行。既然如此,轮对就不只是翻滚,而是顺着轨道滑行,这叫滑行。车轮空转和滑行都会对列车的运行安全和效率产生影响,因此需要进行相应的检测和维护,以确保列车的正常运行。

制动工况下,将滑行标志传送到制动系统,当滑行标志置位后,制动系统不会进行补气,当滑行标志持续时间超过2s后(1号线为3s),为满足制动距离要求,DCU控制单元会将出现深度滑行的车辆电制动切除,电制动被切除的车辆制动方式由电空制动转换为空气制动以接管剩余制动过程。

二、原因分析

第一类为内因,即车辆本身的原因,具体包括:

(1)车辆速度传感器工作不稳定;导致出现速度误差和信号干扰;

(2)轮对失圆或轮径值变小;导致车轮在运行中出现非正常抖动,尤其是车轮的工作状况一旦在高速过弯时将更加糟糕,而此时一旦列车给出牵引力,车轮空转就非常容易被触发,因为强烈的震动会破坏正常的轮轨粘合条件。当车轮在运行中出现失圆或其他不正常情况时,会导致轮对处于抖动状态。特别是车辆在高速运行时,轮对的抖动会更加明显。这种抖动会破坏正常的轮轨粘着条件,使轮对与轨道之间的粘着力减小。在高速过弯道时,车轮的工作条件更为恶劣,因为在转弯时,轮对需要克服向心力,使得轮对与轨道之间的粘着力变得更加关键。如果此时列车给出牵引力,轮对容易发生空转,因为某个轮对或轴端的速度大于列车速度,导致粘着力不足以保持轮对与轨道的正常粘着。车轮空转的发生对列车的运行安全和稳定性产生威胁,因此需要进行相应的检测和维护,以确保轮对与轨道之间的粘着力处于正常状态,避免车轮空转的发生。

(3)车辆轴重偏差过大会导致转向架运行不稳定。当列车施加相同的制动力时,轴重较轻的轮对由于粘着力较小,容易发生滑行现象。轴重偏差是指列车各个轴承的负荷分布不均匀,其中一些轴承的负荷比其他轴承更重。这可能是由于列车的设计、装载不均衡或者轴承的磨损等原因导致的。当列车进行制动时,制动力会作用于所有轮对,但由于轴重偏差,轴重较轻的轮对由于粘着力较小,无法提供足够的阻力来抵抗制动力,从而导致滑行现象的发生。深度滑行会直接影响列车的制动效果与稳定性,从而增加了发生轨道交通事故事件的风险。为了避免轮对滑行,需要对列车的轴重进行平衡调整,确保各个轴承的负荷分布均匀。此外,定期检查和维护轴承的状况,确保其正常工作也是非常重要的,这样可以提高列车的运行安全性和稳定性;

(4)制动软件中对气制动施加时机的设置不当;

(5)轮对踏面状况,如踏面存在多处擦伤也容易导致空转/滑行的发生。

2.第二类为外因,即非地铁车辆的原因,具体包括:

(1)司机操纵不当;

(2)信号系统的缘故,如对列车运行速度曲线的设置不当也容易导致空转/滑行的发生;

(3)线路弯道设置不合理,容易导致列车在转弯时空转/滑行的发生;

(4)轨道状况,如钢轨焊缝接头低塌、伤损,路基松软,道岔不符合规格等;

(5)天气状况,如雨天、湿度较高时致使轨面潮湿将大大提高空转/滑行发生的可能性。

三、监测条件

空转/滑行前端监测设备也存在故障信息误报的可能,处理实际问题的时候如何甄别是真打滑还是假打滑呢?在列车制动系统和牵引系统控制层面来分析:

制动系统是监测单个轴速低于Tc车3轴(也可是其他标准校准轴)轴速一定值,列车制动系统判断为滑行,滑行时可能会伴随报传感器故障,持续几十毫秒到几百毫秒,一般在一个诊断周期100ms左右。制动诊断系统会不间断地检测传感器的状态,此故障在下个诊断周期内会消除,判定为假故障。若存在传感器真实故障,则传感器故障不会消除,而是会一直持续反馈给制动系统。



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