地铁车辆强迫泵风模式优化分析

杨振昆，王自鑫

（1.洛阳市轨道交通集团有限责任公司，河南 洛阳 471000；2.郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000）

地铁制动系统是车辆的重要组成部分，在M 车设置2 套风源装置，为全列车制动系统、空气弹簧、轮喷等装置提供干燥的压缩空气。正常情况下，如果一套空气供给装置不能工作，另一套空气供给装置也能提供足够的压缩空气保证列车正常运营。

车辆网络系统读取制动系统发送的2个TC车总风压力值，取大值用于空压机的打风管理[1]。空压机管理按照单双日方式控制，单日时M1 车空压机启动，双日时M2 车空压机启动。当总风压力低于750 kPa 时，TCMS（Train Control Management System）给主空压机（根据单双日区分）发送空压机启动信号，直至总风压力达到900 kPa 后停止发送空压机启动信号[2]。当主空压机出现故障时，TCMS 将另外一台空压机设置为主空压机，保证在总风压力低于750 kPa 时能够继续启动空压机打风。当总风压力低于700 kPa 时，TCMS给2 台空压机发送空压机启动信号，直至总风压力达到900 kPa 停止发送空压机启动。

1 空压机强制工作需求

当遇到以下情况时需要强制空压机工作验证各项功能。

电客车双日检作业，检修规程内容需要检查空压机润滑油状态，检查标准为要求润滑油无变黑、起泡、乳化等变质现象，此时若发现空压机油有轻微乳化的现象可延长空压机工作时间，有效减少空压机乳化现象。

空压机使用率为其实际工作时间与上电时间的比值。地铁车辆在初期使用过程中易发生轻度乳化，主要原因为空压机油中的水汽未能及时排出。初期车辆运行时间较短，空压机油温度未能上升到温控阀的热旁通温度，导致空压机油中的水汽不能及时冷凝排出，进而出现乳化现象[3]。

根据电客车检修规程，半年检及以上修程需要对空压机安全阀进行功能测试、空压机工作状态检查、空压机工作逻辑验证，此时需要验证空压机各项功能运行正常，避免未检查到位导致正线故障。

传统模式下班组员工需手动操作用风设备强制降低电客车总风压力：操作总风缸旋钮降低总风压力，并时刻监控总风缸压力值变化，避免总风压力降低过快影响电客车正常功能；多次操作停放制动/缓解按钮使停放功能多次施加和缓解，通过此方法降低总风缸压力；多次操作方向手柄和牵引制动手柄使总风压力值使用并降低。通过这些模式可以适当降低总风压力值，但是操作烦琐，且存在一定的安全隐患，给电客车检修生产增加了难度。为安全高效地验证空压机的各项功能及空压机油乳化后续处理，洛阳市轨道交通1号线车辆设置了强迫泵风模式。

2 强迫泵风模式介绍

车辆空压机分为网络模式、硬线模式和强迫泵风3种控制方式[4]，车辆HMI 界面设置有强迫泵风模式，通过“＋”“－”按钮设置好发送时长后，点击“打开强迫泵送”按钮开始运行，如图1 所示，2 台空压机实现强迫泵风功能。

图1 强迫泵风界面

根据现场检修维护过程中的打风需要，HMI（Human Machine Interface）显示器维护界面提供强迫泵送时间设置功能，强迫泵送功能的设计采用倒计时自动取消的方式，同时预留手动取消的接口，维修人员可以根据实际需要设置相应的打风时间。强迫泵风时间范围在5～60 min 内，可按5 min 的步长进行设置，HMI 显示器采用内部时钟进行时间差计算，并将计算结果与设置时间进行比较。当计算时间差大于设置时间，即设置的强迫泵送时间倒计时结束时，HMI 自动撤销强迫泵送指令，结束本次强迫泵风。

班组检修作业过程中需要洛阳地铁车辆设置强迫泵风模式，班组员工可通过在HMI 上操作强迫泵风，确保空压机的正常工作。

3 强迫泵风故障及原因分析

3.1 现存故障介绍

洛阳地铁车辆运营过程中出现6 车占有时，车辆HMI 屏显示空压机持续打风，但风压表压力值已达0.9 MPa，不满足空压机打风条件，现场查看电客车空压机维持在0.9～1.05 MPa，且2 台空压机一直处于工作状态。由电客车故障应急处理指南可知，空压机打风不止，运行至终点站退出服务[5]。

电客车回库后登车确认电客车故障信息，在主控占有端发现2 台空压机持续工作，查看HMI 事件信息显示3 车、4 车空压机打风超时，IO 界面显示空压机处于强迫泵风状态，进入HMI 空压机强迫泵风界面，当主控占有时，2 台空压机持续工作，工作时间到达设定值时未发现空压机有停止工作的迹象，手动操作强迫泵风操作取消后功能恢复正常，2 台空压机停止工作。测试空压机功能正常，空压机持续打风异常的故障消失。

3.2 故障原因分析

检查发现班组在日检作业过程中发现空压机油有轻微乳化现象，按照电客车空压机油乳化处理措施，可通过空压机持续打风消除此现象。当时在6 车采用强迫泵风模式，强迫泵风时间（默认为5 min）未进行调整，操作后2 台空压机启动工作，超过默认5 min后，空压机打风工作未停止。班组作业后断开6 车司控器钥匙，此时空压机停止启动，但6 车强迫泵风指令依然存在。

下载数据分析与电客车实际工作情况相符，原因是6 车HMI 强迫泵风指令一直存在。为查找强迫泵风指令一直存在的原因，上车进行空压机打风试验模拟，现象重现，如图2 所示。

图2 模拟试验

根据模拟情况发现，当在强迫泵风期间再次按压“打开强迫泵送”指令会导致强迫泵风模式锁死，该模式无自复位功能，再次主控占有时，仍会触发空压机强迫泵风指令，空压机会持续一直打风（无时间限制），只有再次操作强迫泵风取消模式后才能恢复正常。

3.3 操作模式说明

按照上述试验，将强迫泵风模式功能操作分为2种，一种为正常操作模式，另一种为异常操作模式。

正常情况下操作，在司机室占有情况下，操作HMI维护界面，点击强迫泵风，进入强迫泵风选择界面后，设置强迫泵风工作时间（默认时间为5 min），点击确定，强迫泵风开始工作，2 台空压机持续打风至设定时间后，自动停止运行。

异常情况下操作：在司机室占有情况下，检修工作人员操作HMI 维护界面，点击强迫泵风，进入强迫泵风选择界面。设置强迫泵风时间，完成后可打开强迫泵风模式。若在强迫泵风期间，再次按压“打开强迫泵送”指令，此时强迫泵风模式被锁死，2 台空压机会在无取消指令下一直工作。此时司机室主控占有时，2 台空压机工作，当司机室处于非占有状态时，2 台空压机停止工作。若需要取消强迫泵风模式，需再次点击“打开强迫泵送”指令，然后点击取消，此时强迫泵风模式才能取消，2 台空压机会停止工作。

因此，强迫泵风结束后，断开司机室主控钥匙之前，员工需确认空压机在0.9 MPa 以上处于非工作状态，并查看强迫泵风显示图标处于非工作状态。

3.4 现有操作劣势

现有操作劣势如下：HMI 强迫泵送指令界面设置模糊，无法直观显示空压机的工作状态，员工操作时容易出现错误，造成空压机锁死的情况；操作强迫泵风模式导致空压机锁死的状态下，未提供明显的信息提示，且HMI 故障履历中无相关记录；HMI 强迫泵送指令未与列车占有端主控钥匙状态关联，当强迫泵风指令一直存在时无法通过分合司控器钥匙停止该指令；HMI 强迫泵送指令一直存在且主控钥匙占有时，2 台空压机未按照网络设计模式工作，此时2 台空压机一直工作，需要手动取消强迫泵送指令，运营过程中司机无法第一时间判断空压机的工作状态，误认为空压机存在故障。按照电客车正线应急故障处理指南需要退出服务，会降低正线运营质量。

4 改进措施

针对此次问题，可进一步优化HMI 强迫泵风操作模式，检修作业人员可以直观了解强迫泵风模式启停，同时避免此类故障发生在正线，对正线运营造成影响。具体优化方式为：HMI 强迫泵送功能设置按钮采用“ON”/“OFF”双按钮操作方式，强迫泵送功能启动时“ON”按钮为蓝底白字，强迫泵送功能取消时“ON”按钮为黑底白字；“OFF”按钮的显示状态相反，设置简单明了。

当需要设置强迫泵送功能时，点击“＋”/“－”按钮设置需要的打风时间，点击“ON”按钮弹出确认窗口，根据提示信息“确认强迫泵送发送*分钟？”点击“确定”/“返回”，完成启动强迫泵送指令的执行/撤销，如图3 所示。

图3 强迫泵送启动

当需要取消强迫泵送功能时，点击“OFF”按钮弹出确认窗口，根据提示信息“确认取消强迫泵送？”点击“确定”/“返回”，完成取消强迫泵送指令的执行/撤销，如图4 所示。

图4 强迫泵送取消

当需要锁定强迫泵送时间时，点击“强迫泵送”按钮，HMI 显示“强迫泵送”“ON”按钮均为蓝底白字，完成强迫泵送时间锁定。如需取消强迫泵送时间锁定，再次点击“强迫泵送”至按钮变为黑底白字即可。

将HMI 强迫泵送指令与列车占有端主控钥匙状态关联，只有列车占有端主控钥匙为“开”状态时才可能设置强迫泵送功能并执行强迫泵送；当列车占有端主控钥匙为“关”状态时，不允许通过HMI 界面设置强迫泵送功能且正在执行的强迫泵送将终止。

通过以上优化可以有效避免强迫泵风指令一直存在安全隐患，提升了电客车安全运营，将HMI 强迫泵送指令与列车占有端主控钥匙状态关联，当班组员工未关闭强迫泵风指令时，可操作占有端主控钥匙同样实现强迫泵风指令的停止，增加了电客车安全防护，避免因模式设置原因影响正线电客车的运营质量。

5 结语

本研究以洛阳地铁1 号线电客车强迫泵风持续工作为切入点，深入分析强迫泵风出现的原因以及对电客车运营的影响。通过修改HMI 强迫泵风功能设置模式，避免因人为原因造成电客车持续强迫泵风，长期过压对空压机及相关管路造成质量影响，确保了行车安全。