城轨地铁车辆轮径值应用情况分析

摘 要：地铁车辆车轮是车辆的关键部件，轮径的变化，关乎着轮轨关系的匹配，严重时会影响到车辆牵引动力性能，同轴輪径、同车不同的轮径值出现差异，都有可能影响到车辆的运行安全性，随着运营线路逐渐增多，制定统一的标准轮径维护管理要求愈发显得重要，本文主要对车辆轮径的应用和日常维护要求进行介绍。

关键词：城市轨道；地铁车辆；轮径

车辆运行时，车辆转向架的前后轮径必然不会完美相同，地铁车辆在运行过程中，受不同线路小半径曲线、岔区设置等工况影响会出现车轮轮缘异常磨耗、车辆踏面擦伤剥离等，进而引起车轮直径的变化，本文通过对车辆轮径在系统控制中的不同应用、车辆轮径差对列车控制的影响，提出检修中轮径管理维护的要求。

1.车辆速度计算

三菱牵引系统TCMS网络利用车辆轮径值和电机转子频率计算得出每节车动车的速度，全列共3个动车速度值，车辆轮径计算列车速度的公式V[km/h]=π*f*d[mm]/传动比*极对数）*{3600/（1000*1000）}，网络中央单元CCU取中间值作为整车速度；时代牵引系统列车速度信号来源于牵引系统反馈的“电机综合转速”，（每节动车1个，全列共3个）和制动系统反馈的“车辆参考速度”（单位：每节车厢1个，全列共6个），网络系统对于这9个车厢速度信号，除去最大值和最小值之后，进行取平均值操作，从而得出列车速度信号。网络计算出的速度用于各种 TMS 控制和监视功能，具体如下：

1）保持制动控制（制动或惰行状态下，当列车速小于 5km/h，TMS 向所有 EBCU 发出保持制动施加指令）

2）故障记录（当各车的CU 和 LU 检测到故障，在故障履历中记录故障信息时会伴随记录对应时刻速度信息）

3）运行距离记录（TMS 根据速度信息计算累计行使距离，速度超过 5km/h 时开始计算）

4）载客量记录（TMS检测站名已经更改、车辆速度大于 5km/h，二者同成立 10 秒后 TMS 记录一次载客量记录）

2.车载信号系统停车对标情况校准

西门子车载信号系统，镟修作业后需要车辆提供轮径值，选取1公里的平直线路进行对标调试，OBCU结合车辆轮径值来调整信号多普勒雷达和速度传感器的对应参数。庞巴迪车载信号系统，不需要车辆单独提供轮径值，信号系统在正线使用信标进行自动校准，不需车辆提供。

3.用于车辆走行里程计算

3.1车辆里程

车辆走行里程是由网络系统负责计算，两端司机室的网络控制单元之间进行实时比较同步。计算时选取列车在很短的时间片内（50ms），近似认为处于匀速运动状态，因此通过对每一个时间片内的列车距离进行单独计算，然后实时进行积分运算，就可以得出列车总的运行里程。

4.轮径差异对车辆牵引控制的影响

一般情况下，动车、拖车的轮径设置通过TCMS系统HMI显示器一键完成，便于牵引系统对轮径参数的统一识别。轮径输入或管理出现差异，会导致并联运行的牵引电机电流和转矩不平衡，严重的会导致瞬时电机颠覆引发变流器过流保护。另外轮径差导致电机电流大小的差异也会使电机温升不一致。

4.1在VVVF逆变器控制系统中，从电机转矩以及粘着利用两方面考虑了轮径差异造成的影响并使其减少到最少。

4.2控制系统对轮径差异的处理措施

列车一定速度下惰行，检测出各个轮对的轮径差异，区分出无须轮径差异处理和必须进行处理的情况。对于同一个转向架中两个轮对的严重轮径差，通过DCU内部检测，从牵引/制动包络线给定转矩限制和粘着斜率控制方面进行处理。对一个动车不同转向架中两个轮对的严重轮径差，通过DCU内部检测，确定两个模块驱动的不同电机最大牵引力，粘着利用控制根据两架的当前最大可利用粘着系数来确定瞬时粘着系数，确保电机不颠覆。对不同动车不同转向架中两个轮对的严重轮径差，通过CCU对不同动车分配不同牵引力来进行协调控制。

4.3 轮径差异控制标准

牵引系统对轮径差异控制标准要求如下：

1）同轴轮径差异，通常在要求控制值在2mm之内。

2）同一转向架不同轮对的轮径差异，根据经验要求限制在4mm以内。

3）同一车辆不同转向架上轮对的轮径差异，根据经验，允许差异可以达到8mm。

5.车辆轮径值输入管理

目前各线路要求月修B以上修程及车辆镟修后调整时均需对车辆轮径值进行输入校对，输入精度控制在1mm以内。时代系统所有6节车辆（动、拖车）均需手动输入轮径值，各线输入界面如下，可分别单节输入，也可统一选中一起输入。

总结

车辆轮径的变化，关乎着轮轨关系的匹配，严重时会影响到车辆牵引动力性能，是车辆日常维护控制的关键项点之一，同轴轮径、同车不同的轮径值出现差异，有可能影响到车辆的运行安全性、稳定性，因此，严格控制轮径差的大小及其分布形式，做好日常车辆维修轮径值输入管理，具有非常重要的意义。

作者简介：

马永超（1987-）男，汉族，甘肃武威，大学本科，天津轨道交通运营集团有限公司，工程师，从事城市轨道交通车辆维修管理工作。