关于城市轨道交通车辆坡道救援工况下保持制动缓解方案分析

李夏威

摘要：城市轨道交通车辆在运营时，需要考虑坡道救援工况。在设计时，应考虑一列空载AW0列车能在坡道上救援一列重载AW3列车，并能运行到下一站。同时，出于安全性考虑，AW0列车也能在坡道上将两列车停住。本文以常规80B列车、30‰坡道救援为例，分析坡道救援工况下保持制动缓解方案。

关键词：城市轨道交通车辆;坡道救援;保持制动

坡道救援时，由一列AW0空车推动一列AW3重车，在坡道上进行启动，并能运行到下一站。一般情况下，制动系统施加的保持制动力为最大常用制动力的77%，救援工况下，可能不能保证一列空车和一列重车保持停在坡道上。根据以往项目经验，牵引系统在收到牵引命令后即发送保持制动缓解请求，制动系统开始缓解保持制动。此过程中是否会导致列车倒溜？本文将以常规80B列车、30‰坡道救援为例进行分析。

1 保持制动缓解逻辑

在列车网络系统正常情况下，当牵引系统收到牵引命令后，牵引系统将发出保持制动缓解请求（HBRelReqt），经过一段时间的延时（暂定0ms，具体型式试验阶段确定）开始以一定的斜率建立牵引力。当牵引系统收到TCMS系统发送的所有制动都缓解的指令后，以更大的斜率建立牵引力，直到满足需求。

网络正常时，保持制动默认大小为最大常用制动力的77%（暂定），若有更大的制动级位需求，将按更大的力值来施加;紧急牵引模式下，保持制动力默认为最大常用制动力的77%（暂定），若有更大的制动级位需求，将按更大的力值来施加。

ATO 模式和人工模式下的保持制动施加：若制动系统检测到零速1.5s（暂定，具体值在调试阶段确定），且无牵引指令，制动系统将自动施加保持制动。

ATO 模式和人工模式下，只要下列任一条件满足，制动系统将缓解保持制动：

* 制動系统检测到有牵引命令，无制动命令，接收到来自牵引系统的保持制动缓解请求命令;

* 制动系统检测到有牵引命令，无制动命令，列车速度达到1.5km/h。

紧急牵引模式下，保持制动施加和缓解均由制动系统控制，其施加条件为EP阀检测到零速且无牵引指令;其制动缓解条件为：无硬线制动指令、有硬线牵引指令且列车速度大于1.5km/h。

牵引系统发出保持制动缓解请求后，若5s（暂定）内没有收到所有制动缓解指令，牵引系统将执行牵引封锁。

2坡道救援工况下保持制动缓解分析

2.1 计算输入

备注1：牵引系统响应时间按照200ms计算，制动系统响应时间按照300ms（该时间是咨询制动系统调试工程师所得）计算;

备注2：为了便于计算，保持制动缓解速率按照采用平均值方式，并考虑恶劣工况，即不管制动系统施加多少保持制动力，均按照3s全部缓解完成进行计算。

备注3：牵引力按照空车最大牵引力、100%满级位计算。

备注4：保持制动缓解过程中，牵引力不断上升，保持制动力不断下降，如计算得出牵引力和保持制动力的合力大于坡道最大下滑力，即认为列车不会倒溜。

2.2计算结果

30‰坡道上，计算结果如下图所示：

上图中，F_traction为施加的牵引力，F_HB为保持制动力，F_max_down为坡道最大下滑力，∑F_traction+brake为牵引力与保持制动的合力。

从图中可以看出，整个保持制动缓解过程中，∑F_traction+brake>F_max_down，理论计算不会有溜车风险。

2.3缓解时间分析

在制动系统施加77%全常用制动大小的保持制动力之后，施加不同牵引级位的保持制动缓解时间（从发出保持制动缓解指令，到保持制动全部缓解）如下：

由此可见，大级位的牵引力可减少保持制动缓解时间，提高运营效率。

3结论

本文将以常规80B列车、30‰坡道救援为例，对一列AW0空车在30‰坡道上救援AW3重车的保持制动缓解情况进行了分析计算。此时制动系统施加的保持制动力为最大常用制动力的77%，该力可以保证一列空车和一列重车都保持停在坡道上。牵引系统收到牵引命令后发送保持制动缓解请求，牵引力开始建立，保持制动力逐步缓解。

由上述分析计算可知，按照目前牵引系统的保持制动缓解逻辑：即收到牵引命令后发送保持制动缓解请求，牵引力开始建立，保持制动力逐步缓解，再结合根据制动提供的保持制动力进行计算分析，结果如下：30‰坡道救援时，救援AW0车施加满级位牵引力、轨道粘着正常情况下，保持制动缓解过程中，牵引力和保持制动力的合力始终大于坡道最大下滑力，不会产生溜车现象。为了提高运营效率，建议使用大牵引级位。

（作者单位：江苏经纬轨道交通设备有限公司）