滑行停车问题研究

2020-11-30严伟

装备维修技术 2020年14期

严伟

摘要：本文重点针对CTCS3-300H列控车载设备雨雪天气下列车以C3等级运行过程中存在滑行时导致停车的问题进行分析及研究，并据此提出可行的解决措施。

关键词：CTCS3-300H;ATP;速度传感器;滑行;雨雪天气

1 背景介绍

测速装置在ATP系统中起着至关重要的作用，主要用于测量列车的速度和运行方向，是ATP设备进行列车安全防护的基础，为了保证速度的可靠性，在每套CTCS3-300H设备中安装3个速度传感器，这3个速度传感器分别安装于车辆转向架上。由于高速动车组运行环境的复杂性，使得列车在运行到某些场合时，車辆滑行引起测速测距出现偏差，导致列车停车，从而对运营产生影响，因此，解决好测速测距出现偏差的问题至关重要。

2 原理介绍

CTCS3-300H车载设备使用3个双通道霍尔速度传感器进行测速。速度传感器安装于车辆轮对2轴、3轴、4轴的轴端盖上，通过齿轮齿隙变化引起磁场强度的变化产生脉冲来计算列车运行速度，如图1所示。

速度传感器将获得的脉冲发送至VC单元的OIF板，处理后发给EOP板进行处理。EOP板根据每个速度传感器的2个通道中信号的相位差来判断列车运行方向。当4轴速传测速测距出现偏差时，VC1系和VC2系均无法正常工作，当2轴速传测速测距出现偏差时，VC1

系无法正常工作，当3轴速传测速测距出现偏差时，VC2系无法正常工作。CTCS3-300H车载的测速测距子系统结构如图2所示。

3 故障原因分析及查找

3.1 故障原因

以2019年4月9日16时10分广州局配属的CR400AF-2027车G6184次列车运行至沪昆高铁韶山南至湘潭北间上行线K1136+711m处停车为例进行分析。

经PC卡数据分析：

CR400AF-2027车00端G6184次16时09分13秒司机将牵引制动手柄切至制动区，如图3所示，16时09分32秒ATP检测到2轴、4轴轮对滑行，如图4所示。

9时09分59秒车组经过最后正常接收的应答器组编号为074-4-04-012，应答器组报文中描述编号为074-4-04-012的应答器组到编号为074-4-04-014的应答器组链接距离增量为774m，车组的走行距离L为724.10m（图5）。经计算应答器窗口范围为（738.52m，829.48m），由于724.10m未在窗口范围内，故报应答器（编号074-4-04-014）丢失。

应答器报文描述编号为074-4-04-014的答器组到编号为074-4-04-016的应答器组的链接距离应为200m，即编号为074-4-04-012的应答器组到编号为074-4-04-016的应答器组的链接距离应为774+200m=974m，应答器组074-4-04-012到应答器组074-4-04-016的走行距离为927.9m（图6）。经计算应答器窗口范围为（938.52m，1029.48m），由于927.90m未在窗口范围内，故报应答器（编号074-4-04-016）丢失。

在列车减速过程中，当ATP计算的加速度小于或等于滑行判断加速度βlim（-6km/h/s）时，ATP判定检测到滑行状态。

ATP在收到074-4-04-014和074-4-04-016应答器报文时，列车走行距离不在应答器窗口范围（应答器出窗），造成连续丢失两组应答器数据，ATP根据逻辑输出最大常用制动停车。最大常用制动停车后，将行车许可（MA）缩短至车头后紧急制动曲线（EBI）降为0，因此输出紧急制动。符合TB/T3483--2017号文《CTCS-3级列控车载设备技术条件》第10.3.3条。

由以上分析可知，由于车组滑行影响ATP测速测距，导致丢失应答器引起列车制动停车。

3.2 理论分析

3.2.1 CR400AF型动车组300H车载设备速度传感器的连接方式

复兴号CR400AF动车组300H型ATP车载设备采用双系冗余独立运算的设计架构：其中VC1系采用的速度信号由安装在01/00车2轴和4轴的速度传感器提供，VC2系采用的速度信号由安装在01/00车3轴和4轴的速度传感器提供，如图2所示。

3.2.2 ATP判定滑行机理

车轮滑行是由于列车制动力大于等于黏着力，轮轨间的黏着状态被破坏，车轮被闸瓦“抱死”导致车轮转动速度急剧下降的现象，多发生在列车制动减速阶段。

在雨雪天气下，司机在进站施加制动减速时，轮对会产生滑行，在列车减速过程中，当ATP计算的加速度小于或等于滑行判断加速度βlim（-6km/h/s）时，ATP判定检测到滑行状态。ATP判定加（减）速度计算公式如下：

由上式可知：司机在施加制动进站减速过程中，?，减小，当≤βlim（-6km/h/s）时，ATP判断列车发生了滑行，如图4所示。

当动车组以小于等于-6km/h/s加速度运行6.5s后，ATP会判定车组发生大滑行。

3.2.3 ATP检测到滑行与车辆的关系

CR400AF型动车组01/00车3轴为隔离轴，只有车辆输出UB（纯空气紧急制动）时，3轴才有制动力施加，车辆输出NB（常用制动）或EB（空电复合紧急制动）时，1、2、4轴各轴制动力车辆平均施加，而3轴则无制动力施加，在雨雪天气下，有制动力施加的轴位，其对应的轮对会产生滑行，产生了滑行，ATP才能检测到。

3.2.4 滑行引起停车原因分析

300H车载设备使用的速度传感器为双通道传感器，VC1系采用的速度信号由安装在01/00车2轴和4轴的速度传感器提供，则VC1系采集了2轴2个通道和4轴1个通道共3个通道的速度值，VC2系采用的速度信号由安装在01/00车3轴和4轴的速度传感器提供，则VC2系采集了3轴2个通道和4轴1个通道共3个通道的速度值，ATP双系对采集的3个通道的速度值均按取大的原则。

在雨雪天气下，司机在施加制动过程中ATP和车辆检测到01/00车2轴和4轴对应的轮对发生的滑行较为严重，安装在对应轴位的速度传感器检测到滑行。

由于VC1系采集2轴2个通道和4轴1个通道的值，取3个通道中速度大的那个值，不管取哪个通道的值，其测速值均有偏差，导致测距也发生偏差，连续丢失两组应答器，VC1系输出最大常用制动。VC2系采集3轴2个通道和4轴1个通道的值，3轴对应的轮对未产生滑行，故3轴2个通道的值必大于4轴通道的值，VC2系取3轴2个通道中速度大的那个值，其测速值无偏差，测距也不会产生偏差，VC2系不输出制动。由于VC1系输出最大常用制动，故导致停车。

由以上分析可知，VC1系比VC2系容易因轮对滑行引起停车。

4 解决措施

目前现场发生滑行停车问题皆因车辆在进站运行中司机施加常用制动导致，通过以上分析，计划通过更改ATP机柜内速度传感器配线的方法，将现行向VC1和VC2提供速度信号的4轴速传更改为3轴速传来提供，修改后VC1系采用的速度信号由01/00车2轴和3轴的速度傳感器提供，VC2系采用的速度信号由安装在01/00车4轴和3轴的速度传感器提供。通道调整后的结构图如图7所示。

通道调整后，3轴为公共轴，则VC1系采集了2轴2个通道和3轴1个通道共3个通道的速度值，VC2系采集了3轴1个通道和4轴2个通道共3个通道的速度值，在进站减速过程中，由于3轴对应的轮对未产生滑行，3轴2个通道的值必大于2轴、4轴各通道的值，按对通道的速度值取大的原则，故VC1系和VC2系分别取3轴2个通道的值，其测速值无偏差，测距也不会产生偏差，即便2轴和4轴对应的轮对产生滑行，在测速测距无偏差的情况下，也不会导致应答器丢失，ATP不会输出制动停车。故改造后因车辆轮对滑行引起的停车件数也会相应减少。

速度传感器通道调整后进行静态和动态调试，静态试验需对速传电缆进行导通并进行一级修试验，动态试验如下：

1.库内动态试验

以下动态试验每端各施加1次。

（1）ATP上电启机;

（2）选择C2等级调车模式;

（3）控制列车加速至5km/h后停车;

（4）查看VC数据确认各速传上传速度信号正常。

2.线路动态试验（限首列车）

选择下雨天气实施以下试验。

（1）ATP上电启动;

（2）选择C2级部分模式发车;

（3）控制列车速度到达300km/h后施加最大常用制动控制列车停车;