广州地铁三号线B1型列车冲标问题分析及改善对策

程昌焰++曾成

摘要： 广州地铁三号线B1型车由于信号、列车牵引、列车制动等多方面的系统性能原因，列车冲标问题严重。本文通过对列车冲标问题的原因进行深入分析，制定了增加气制动预压力的措施，有效改善列车冲标。

Abstract： Due to the performance of the system of B1 train of Guangzho metro line 3 such as signal， train traction， train braking and so on， the problem of train out of the position is serious. In this paper， through the analysis of the causes， the measures to increase the air brake pre-pressure are formulated， which can effectively improve the problem.

关键词： B1型车；列车冲标；制动预压力

Key words： B1 type train；out of the position problem；brake pre-pressure

中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0089-02

0 引言

广州地铁三号线是广州城市公共交通的主干线，日均客流量已超过130万，单向最大断面客流达1.35万人次/15min，高峰期行车间隔1分58秒。如此大客流、高密度的运营对列车的停车精度提出了更高的要求。

据数据统计，2015年9月三号线B1型车列车冲标共149次，平均每天约冲标5次。因广州地铁三号线所有站台都配备了屏蔽门，面对大客流、高密度的运营，较高的冲标情况严重影响了正线运营。

针对较高的列车冲标情况，本文将对列车冲标问题的原因进行深入分析，并找出有效的解决措施，有效改善列车冲标。

1 列车冲标故障的原因分析

广州地铁三号线B1型车从2010年4月进行了3节编组改造联挂成6节编组后，三号线B1型车冲标故障开始逐渐增多，据数据统计显示，2010年12月至2015年12月共发生4970次冲标故障，每月平均冲标约69次，故障率非常高。

1.1 列车对标原理

广州地铁三号线正线列车运行正常情况下均采用ATO模式。列车在以ATO模式运行时，信号系统（简称VOBC）根据列车的实时速度值、加速度曲线以及到站的距离值，给出列车运行的推荐速度，同时输出牵引、制动命令指令值，控制列车按照预定的速度运行。通过实时对比实际速度与推荐速度之间的差值，动态调整指令值的大小，实现停车精度的准确控制。

当列车控制单元VCU接收到VOBC给出的牵引制动指令后，将指令转换为模拟量传送至牽引和制动系统。列车优先使用电制动进行制动，VCU将需求的总制动力和电制动力的值给制动控制系统EBCU，当EBCU计算出电制动力不满足需求时，将发出气制动命令，气制动力进行补充。在列车即将停车时，电制动逐步退出，气制动逐步增加，保证列车停稳。

1.2 列车对标原因分析

经过捕捉列车总制动力需求值、电制动力实际值、气制动力实际值、列车速度等参数，深入分析较多冲标故障列车的信号与车辆接口、列车电制动与气制动的配合情况。

图1是一次冲标故障的正线采集的数据。天客客运站到客村站2014年12月18日17：54至18：18进站停车出现0.3m的冲标为例。根据图1的数据显示，列车在电空转换时电制动在车速8km/h时给出“Stopping Brake Request”的信号，当电制动力从90kN下降至30kN，此时制动级位从71.5% 增加到74.2%且始终保持在这一级位，但气制动建立存在固有的延时导致总的制动力及制动距离的损失，从而导致列车冲标。

综上所述，车辆电制动与气制动配合不合理将导致列车冲标。

2 应对措施及分析

为了解决车辆电制动与气制动配合不合理问题，考虑到气制动控制系统在接收到气制动命令后在400ms后产生10%的制动缸压力，受冲击率的限制，制动缸压力上升至90%的时间约1.5s。可通过在制动控制系统软件内新增制动预压力功能，通过优化气制动施加条件，气制动提前施加，减少气制动建立的空走时间，得以满足列车总制动力需求。触发制动预压力条件为：列车在制动状态下，列车速度小于12km/h，则施加0.47bar的预压力。

2.1 预压力装车测试分析

2016年3月5日在03011012车进行装车测试，以在列车牵引至14km/h，惰性至11km/h时施加制动50%的常用制动直至停车测试为例，采集的数据见图2、图3和图4。

首先介绍下气制动控制单元记录的数据相关信号代表的含义为：

①BaVref ：列车实际速度；

②BaBfSumED： 电制动施加值；

③BaBfSum：气制动施加值；

④Bogie1aBCP1：第一转向架第一轴气制动缸压力；

⑤Bogie1aBCP2： 第一转向架第二轴气制动缸压力；

⑥Bogie2aBCP1： 第二转向架第一轴气制动缸压力；

⑦Bogie2aBCP2： 第二转向架第二轴气制动缸压力。

图2是列车速度在11.73km/h，列车处于惰性状态，03B011车各车轴气制动压力为0，未触发预压力。

紧接着当列车速度惰性到10.2km/h，推手柄施加50%的常用制动，此时触发预压力，列车速度10km/h预压力施加到最大值0.47bar，如图3所示。

接着当列车速度在2km/h，列车即将停车，此时电制动逐步退出，此时需要气制动补充，制动压力从0.47bar开始上升，立即补充了气制动，实现了减少气制动建立的空走时间，如图4所示。

2.2 改善冲标效果分析

经过测试增加预压力的软件能够实现原软件制动功能和预压力功能内容，测试符合使用要求，此次修改的软件且未涉及制动相关的安全导向内容。

增加预压力的制动软件于2016年4月16日在三号线03011012车上进行装车，2016年4月17日开始试运行。通过图5统计数据可知，2016年1月1日至2016年4月15日03011012车运行106天共冲标72次。增加预压力后列车运行70天冲标5次，03011012车冲标故障得到了大大的改善。

3 总结

在深入分析信号、列车牵引、列车制动等多方面的系统性能，车辆电制动与气制动配合不合理将导致列车冲标，通过增加制动预压力，减少气制动建立的空走时间，大大改善了列车冲标。

列车冲标问题是系统性的问题，是重点的疑难问题，涉及信号、牵引和气制动的系统，因此需进一步分析研究车辆及信号系统，方能彻底解决列车冲标问题。

参考文献：

[1]西门子（中国）有限公司.Guangzhou Metro Line 3 Functional Specification Drive and Brake Control [Z].北京：西门子（中国）有限公司，2004.

[2]克诺尔车辆设备（苏州）有限公司.Brakes Consultant User Guide（V3.1.0） [Z].苏州：克诺尔车辆设备（苏州）有限公司，2010.

[3]魏晓婷.广州地铁3号线列车ATO模式对标原理及异常故障分析[J].铁道机车车辆，2016，36（2）：112.

[4]梁伟祺，魏刚.广州地铁3号线B1型车联挂列车对标不准问题分析与应对[J].铁道通信信号，2015，51（10）：89.