內(nèi)燃公鐵兩用車用于有軌電車的新型電制動控制方案

冷強(qiáng)，趙世永

（1.深圳市地鐵集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518026；2.大連鐵豐軌道交通裝備有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116000）

1 概述

隨著國內(nèi)現(xiàn)代有軌電車的發(fā)展，內(nèi)燃公鐵兩用車在軌道行業(yè)應(yīng)用逐漸普及。內(nèi)燃公鐵兩用車不僅可在路面上行走，也可在軌道上運(yùn)行，使用靈活。內(nèi)燃公鐵兩用車主要用于列車牽引、調(diào)車作業(yè)，同時也擔(dān)任有軌電車的救援搶險任務(wù)，這要求內(nèi)燃公鐵兩用車具有足夠的牽引力，同時也要具有足夠的制動力，保證牽車作業(yè)安全。

深圳龍華有軌電車是由株機(jī)生產(chǎn)的，整車56T；內(nèi)燃公鐵兩用車采用梅賽德斯-奔馳Unimog U400改裝而成，整車額定牽引力50kN，濕滑軌面行駛最小粘著力59kN，完全滿足深圳龍華有軌線路最惡劣工況車輛牽引、與制動需求。為加強(qiáng)內(nèi)燃公鐵兩用車的制動，應(yīng)對可能出現(xiàn)的突發(fā)情況（如內(nèi)燃公鐵兩用車牽引有軌電車時熄火、車輛脫軌等），在內(nèi)燃公鐵兩用車上增加一套電制動裝置，主要通過內(nèi)燃公鐵兩用車對列車提供DC24V電源和基于CAN總線通訊控制的方案，發(fā)送被動二級液壓制動信號、緊急制動信號等重要電信號，實(shí)現(xiàn)對列車的制動控制。增加了牽車作業(yè)的制動方式，增強(qiáng)了牽引制動安全。

CAN屬于總線型結(jié)構(gòu)，采用同步、串行、多主控制節(jié)點(diǎn)、雙向通訊數(shù)據(jù)塊的通訊方式，不分主從節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)上每一個節(jié)點(diǎn)都可以主動發(fā)送信息，可以方便地構(gòu)成多級備份系統(tǒng)。與其它總線技術(shù)相比，它具有如下幾方面的優(yōu)勢。

（1）它是一種優(yōu)先級搶占方式的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)，確?？偩€在不傳送有用信息時不被占用，提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。（2）以多主控節(jié)點(diǎn)方式工作，每一節(jié)點(diǎn)都可以主動地與其它節(jié)點(diǎn)交換信息，保證了總線通訊的實(shí)時性和通信方式的靈活性。（3）具有復(fù)雜的錯誤檢測和恢復(fù)能力，提高了網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性。（4）由于CAN所采用的信息格式為短幀結(jié)構(gòu)，所以對于最高優(yōu)先級的通訊請求來說，在1Mbit/s的通信速率時（通信距離小于40m），最長的等待時間僅為0.15ms，完全可以滿足現(xiàn)場控制級的實(shí)時性要求。（5）用戶接口簡單，編程方便，很容易構(gòu)成用戶操作。（6）成本低，系統(tǒng)開發(fā)廉價，OEM用戶容易操作。

2 電制動控制方案與原理

在內(nèi)燃公鐵兩用車上采用具有CAN功能的IFM車載控制器CR0403和顯示控制屏CR1085，IFM的車載控制器通過相配的插頭與有軌電車進(jìn)行電源輸出和信號控制及反饋，輸出功率大于24V，1.5kW，配有保險絲保護(hù)輸出電源及用電設(shè)備，需要的輸出輸入等信號都通過CAN總線在顯示屏進(jìn)行顯示和控制，并留有擴(kuò)展余地。

2.1 內(nèi)燃公鐵兩用車的系統(tǒng)原理圖

圖1

圖1所示是整個內(nèi)燃公鐵兩用車的系統(tǒng)圖，整個系統(tǒng)是以車載控制器CR0403為核心，通過CAN總線與顯示控制屏CR1085、奔馳U400車輛車載控制系統(tǒng)、CAN傳感器和有軌電車進(jìn)行通訊。

2.2 內(nèi)燃公鐵兩用車的顯示控制原理圖

圖2

圖2所示就是顯示控制器CR1085的控制畫面，圖中兩側(cè)都是按鈕，中間是通過CAN總線反饋回來的輸入輸出的實(shí)際狀態(tài)，如D4就是有軌電車的安全制動的狀態(tài)反饋，如果是處于制動狀態(tài)，就不能進(jìn)行牽車，反之就可以具備牽車條件；D3就是內(nèi)燃公鐵兩用車操作顯示控制器CR1085通過CAN總線輸出給有軌電車的制動信號。

2.3 救援插座

在有軌電車MC車前端的折疊車鉤上，設(shè)置有救援電纜插座。當(dāng)公鐵兩用車采用帶電救援方式時，需要連接此救援插座，由公鐵兩用車提供救援供電以及一系列的控制指令。

圖3 救援插座

2.4 救援插頭的電氣原理（表1）

表1

2.5 救援工藝流程

公鐵兩用車通過車鉤與故障車連掛救援，并連接救援電纜。此救援方式可以實(shí)現(xiàn)對故障車的2級彈簧制動、緊急制動和磁軌制動進(jìn)行控制，同時故障車的緊急停車操作也有效。救援步驟如下。

2.5.1 連掛

（1）公鐵兩用車緩慢開行至與故障列車距離為1m左右停車。（2）將兩車連掛，并確認(rèn)車鉤連掛完成。（3）切斷公鐵兩用車和故障列車的電源，使其處于休眠狀態(tài)。（4）使用公鐵兩用車的救援電纜，將兩列車電氣連接。（5）重新激活公鐵兩用車和故障列車，通過救援電纜可控制故障車的制動設(shè)備。

2.5.2 推/拉行駛

通過救援電纜，公鐵兩用車可以對故障列車提供DC24V電源，發(fā)送被動二級液壓制動信號、緊急制動信號、磁軌制動命令、常用制動命令等重要命令，實(shí)現(xiàn)對故障列車的制動控制。具體控制狀態(tài)如下。

2.5.2.1 推車救援

此模式下公鐵兩用車推故障車。

表2為在公鐵兩用車和故障車上施加各種制動模式時，各車上制動設(shè)備的投入情況。

2.5.2.2 拉車救援

此模式下公鐵兩用車?yán)收宪嚒?/p>

表3為在公鐵兩用車和故障車上施加各種制動模式時，各車上制動設(shè)備的投入情況。

表2

表3

2.5.3 解鉤

救援車輛行駛到庫內(nèi)后，在保證安全的前提下進(jìn)行解鉤操作，解鉤按下列步驟進(jìn)行：（1）內(nèi)燃公鐵兩用車熄火，保持休眠狀態(tài)。（2）斷開兩列車間的救援電纜。（3）解構(gòu)，兩車分離。

3 結(jié)語

此套裝置經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)，已經(jīng)在深圳龍華有軌電車實(shí)際運(yùn)用，能夠有效解決內(nèi)燃公鐵兩用車牽引有軌電車的制動問題。通過對有軌電車運(yùn)用情況考慮，設(shè)計此新型制動裝置，不僅完善了有軌電車的制動種類，增強(qiáng)了有軌電車的牽引制動安全，同時也增強(qiáng)與完善了內(nèi)燃公鐵兩用車的制動種類，提高了內(nèi)燃公鐵兩用車的運(yùn)行安全。

[1]倪大成,徐紹龍,周永剛.地鐵列車電制動負(fù)荷分配技術(shù)研究[J].機(jī)車電傳動，2015,(05): 56-59,64.