电动客车加速不良原因分析与措施

韩贺

（北京市地铁运营有限公司运二分公司，北京 100071）

0 引言

近年来，我国城市轨道交通车辆技术迅猛发展，城市轨道交通规模越来越大。由于城市轨道交通运输本身具有时效性、准确性、稳定性等特点，这对车辆运行维护提出了新的要求。因此，在轨道车辆维护工作的过程中，不断完善网络控制回路维护方式十分必要，需要从实际出发，梳理设备技术参数，以找出更具可行性的维护方案。

1 网络控制基本情况

1.1 网络控制原理

车辆采用符合《地铁设计规范》（GB 50157—2013）规定的B 型车，网络控制系统为传送牵引及制动控制等车辆运行有关的信号的传送系统，采用PROFIBUS 传送方式，传送速度为1.5MBit/s[1]。另外，为了达到网络控制系统冗余化，由1 系及2 系构成二重系统。

二重系是冗余系的基本构成方法，但是向对象设备的输出按照待机二重系的思路。通常1 系及2 系都进行控制运算，但仅将运作系的输出有效化，运作系发生异常时通过将待机系的控制演算输出有效化，继续进行列车控制[2]。如果运作系、待机系都发生异常（二重系统故障）时，将不能进行网络控制，会将司机提示灯（控制传送异常）点亮，向VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）装置及制动控制装置等输出网络控制异常信号。

1.2 故障情况

地铁车辆按照运营图正常完成载客任务，其中在ATO（自动驾驶）模式下行驶正常，在ATB（自动折返）模式下自动折返正常。运营期间地铁车辆在ATB模式下在郭公庄站完成自动折返后，在ATO 模式下出站时发生了加速不良情况。主要故障现象为TMS（监控显示器）显示2 号车和5 号车的VVVF 大约在时速20km/h 时牵引力开始降低，且在40km/h 时牵引力变为0km/h，4 号车的VVVF 正常动作。其间，乘务员多次进行牵引试验，车辆速度均处于受限状态，在丰台南路站停车时，乘务员通过操作司控器手柄施加至紧急制动，之后再次尝试车辆牵引，车辆速度恢复至正常百分比输出。

车辆牵引速度受限故障导致运营线当日大量运营晚点，如果乘务员紧急处置无法解决该故障，影响程度将进一步扩大。该故障现象较为罕见，但一旦出现对运营线路影响极大，因此需对该故障原因进行分析研究，并制订切实有效的解决措施。

2 车辆加速不良原因分析

2.1 故障记录分析

截取故障时刻网络系统运行记录中的牵引输出数据和车辆速度数据，如图1 所示，从图中的数据可以看出，车辆牵引PWM 值输出100%后，车辆速度曲线值停留在40km/h 以内。通过记录分析可以看出：从自动折返后出站时发生加速不良。车辆自动折返并进站后，在自动折返模式结束之前（紧急制动起作用之前），司机对手柄进行操作，紧急制动不动作。而后，紧急制动起作用，加速不良现象消失。

图1 事件记录

从上述情况可以分析得出，造成车辆出现加速不良的原因如下：

一是车辆折返后切换头车时，TMS 在极短的时间内建立起后退驾驶模式。可以推测建立时间在VVVF—TMS 的控制传输周期（50ms）以下。二是VVVF 从TMS 收到后退驾驶的信号时，VVVF 建立起后退驾驶模式。因为TMS 的后退驾驶信号的输出时间极短，VVVF 会有收不到信号的情况。三是根据VVVF 的逻辑，在VVVF 的后退驾驶模式成立的状态下，在大约30km/h 时有速度限制。另外，后退驾驶模式持续至紧急制动起作用为止。因此，紧急制动起作用后恢复了正常动作。

2.2 模拟故障，复现车辆牵引加速不良

为验证分析结果的正确性，通过试验对故障现象进行验证，得出：VVVF 在后退行驶（司控器的方向杆为R 时驾驶）模式时，会有速度限制，即车辆出现牵引加速不良的情况。

速度限制解除的条件为紧急制动动作（紧急制动信号286b=不得电）的时候。

因此，在紧急制动不动作的状态下建立后退运行模式后，即使是将司控器方向杆放到F 位也不会解除后退运行模式。

挑选正线运营正常结束的车辆进行试验，以确保车辆不存在特殊性。将VVVF 内的EBR（紧急制动继电器）继电器更换为试验用继电器。试验用继电器是将触点短接，使42 号线变为常得电状态，控制原理如图2 所示。

试验中要注意：一是使用试验用继电器时，一旦后退运行模式建立起来，操作司控器也不能解除该模式。二是出现紧急情况时，如果要解除后退运行模式，需要断合VVVF 的电源或者断合蓄电池。

经上述试验验证，后退运行模式建立的情况，确实可造成列车启动速度异常的故障现象。

2.3 牵引速度异常情况下的处理策略

经事件记录分析和进一步试验研究发现，车辆折返后会在一定条件下极短的时间内建立起后退驾驶模式。其他编组也有发生加速不良的可能性，为防止此类故障再次发生，应做如下紧急处理：一是自动折返时，在完成自动折返至紧急制动起作用的时间内，不要操作手柄。二是自动折返后，如果在紧急制动没开始起作用的状态下误操作手柄，应先将司控器手柄放至紧急制动位置，使紧急制动动作。三是行驶中发生加速不良时，应将司控器手柄放至紧急制动位置，施加紧急制动。

2.4 故障原因总结

通过对列车网络控制原理、运行记录、中央传送装置单元控制程序、VVVF 建立后退驾驶模式的原因的分析，以及模拟现场故障进行分析，最终找出列车无法正常加速的原因：车辆折返后切换头车时，TMS在极短的时间内建立起后退驾驶模式，VVVF 从TMS收到后退驾驶的信号时，VVVF 建立起后退驾驶模式，在VVVF 的后退驾驶模式成立的状态下，在大约30km/h 时有速度限制。

3 故障处理措施——程序逻辑修正

根据故障分析确认TMS 程序逻辑存在问题，通过修改程序逻辑对后退驾驶信号输出条件进行修正，即对CCU 上的后退驾驶模式的建立条件进行修正。

变更前的逻辑原理如图3 所示，“牵引方向”“司机台有效”信号同时建立后，CCU 会建立起后退驾驶模式。

图3 变更前逻辑原理图

变更后的逻辑原理如图4 所示，“牵引方向”“司机台有效”的逻辑没有变更，后退驾驶模式的建立增加一个条件“司控手柄牵引位”，即司控器需要置于牵引位置。

图4 变更后逻辑原理图

4 应用与成效

4.1 变更逻辑的应用

应用对象为DKZ33 型和BDK04 型电动客车共计38列，随机抽取1 组车辆进行变更逻辑的试验，包括车辆的静态试验、动态试验、试车线试验和正线试验，以确保变更后的逻辑运行稳定，满足车辆载客安全运行。

2022 年10 月28 日开始应用变更后的逻辑，截至2022 年11 月28日，列车平均 运行10000公里，对运行期间车辆是否存在牵引加速不良的故障进行了统计，共计开行150 列次，未发现车辆再次出现加速不良情况。

2022 年12 月1 日对剩余37 组列车进行变更逻辑刷新，截至2023 年1 月1日，共计开行约4800列次，均未发现车辆再次出现加速不良情况。

4.2 应用成效

通过修正程序逻辑，车辆网络控制趋于稳定，更符合时效性更高的地铁运营需求，且经过修正，网络控制更具经济性、高效性和安全性，提高了维修部门的维护效率，减少了车辆故障，提高了行车质量，为乘客提供了更加安全舒适的乘坐体验。

5 结语

地铁车辆维修是轨道交通维护的核心内容。以车辆故障及原理分析为切入点，通过事件记录分析和试验验证程序逻辑存在缺陷，尝试新的可行性维修方案，即修正网络控制逻辑，并通过试验验证了变更逻辑在车辆维护方面更具时效性、准确性与稳定性。

轨道交通车辆维护涉及面较广，除DKZ33 型电动客车牵引加速不良外，还有其他问题需要进一步研究解决，如车辆牵引无流、车辆制动不缓解等，都可以考虑修正控制逻辑，从而提高电动客车的运行稳定性。此外，需要不断进行技术总结，进而为轨道交通车辆维护提供更合理的方案，促进轨道交通的发展。