淺析基于機械式調(diào)壓的地鐵車輛空重車試驗

曾 強，李 偉，王小兵，白洪舉

（中車成都機車車輛有限公司城軌分廠，四川成都 610051）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，城市交通狀況面臨巨大壓力。而城市軌道交通具有容量大、污染低、速度快、安全性能高、準時等優(yōu)點，受到廣大市民的青睞[1]。這對車輛的性能及出廠前型式試驗和例行試驗提出了更高的要求。

試驗車輛通過調(diào)整各車空簧壓力模擬車輛AW0、AW2、AW3 工況，使得空簧壓力實際值與試驗標準值匹配；然后通過列車操作，試驗在網(wǎng)絡模式下最大常用制動，保持制動，緊急制動不同級位下制動壓力是否滿足試驗標準，從而檢驗車輛制動控制裝置、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等的性能。為保證車輛正常安全運行，出廠前必須采用合適的試驗方法對車輛空簧壓力模擬系統(tǒng)充分試驗驗證。

1 空簧壓力模擬系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)組成

空簧壓力模擬系統(tǒng)主要由制動控制裝置中空簧壓力控制系統(tǒng)模塊、空氣彈簧、高度閥、均壓閥等組成。

制動控制裝置中的空簧壓力控制系統(tǒng)模塊，用于接收不同工況車輛壓力信號和輸入壓力值信號給空氣彈簧。每個轉向架配備兩個空氣彈簧，空氣彈簧氣囊的壓力用于指示車廂的負載。高度閥安裝在車體上，通過套管連接到轉向架，套管的長度可調(diào)，根據(jù)轉向架與車體之間的位移，對空氣彈簧進行一定比例的充氣或排氣，使車體平衡在一定高度，并為彈簧提供必要的反作用力。均壓閥用于平衡空氣彈簧壓力值。地鐵車輛試驗工況分別有3 種狀態(tài)，分別是AW0、AW2 和AW3。不同工況對應相應的空簧壓力，通過空簧壓力調(diào)整模擬車輛不同工況，從而試驗不同級位下制動壓力是否滿足標準要求。

AW0 狀態(tài)：指車輛空載的情況；

AW2 狀態(tài)：指每平方米有6 個人的情況；

AW3 狀態(tài)：指每平方米有9 個人的情況。

1.2 基本原理

空簧壓力模擬系統(tǒng)的基本工作原理是截斷本車空簧供風塞門，通過外部接入氣路管到制動控制裝置空簧壓力控制系統(tǒng)模塊，通過制動控制裝置空簧壓力控制系統(tǒng)模塊將壓力信號輸入到本車空氣彈簧傳感器中。均壓閥根據(jù)輸入壓力差使高度閥動作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動控制裝置將實際壓力值電信號反饋至司機室TCMS 屏，通過制動界面空簧檢測值顯示界面顯示，試驗人員進行AW0、AW2、AW3 工況實際空簧壓力值與標準壓力值確認。

2 空重車試驗

2.1 基于制動試驗臺的空重車試驗

制動試驗臺為自由組網(wǎng)結構，由1 臺上位機和若干個試驗箱組成（圖1）：上位機為通用筆記本電腦，預裝組態(tài)軟件、PLC編程軟件及上位機人機交互程序；試驗箱硬件配置完全相同，通過上位機可控制試驗箱執(zhí)行相應的指令動作以實現(xiàn)各項試驗功能，包括空重車試驗、防滑試驗、踏面清掃試驗等[2]。

圖1 試驗臺組網(wǎng)拓撲

基于制動試驗臺空重車試驗流程及要點如下：首先將制動試驗臺推至對應車輛制動控制裝置處，整理電源線、氣路管；進氣口氣路管插入不帶截斷快插頭連接至制動控制裝置總風測試口，出氣口氣路管插入帶截斷快插頭連接至制動控制裝置B11.71 測試點；將制動試驗臺電源線連接至AC 220 V 配電柜，按下綠色啟動按鈕開啟制動試驗臺，通過制動試驗臺電壓表確認制動試驗臺輸入電壓保持穩(wěn)定（防止電壓波動大導致制動試驗臺電路板燒損）；連接上位機電源、啟動上位機，點擊上位機試驗軟件、在軟件界面確認所有制動試驗臺均在線，手動輸入AW0、AW2、AW3 工況下標準空簧壓力值，制動試驗臺將壓力值信號傳輸至制動控制裝置；制動控制裝置接收到信號后，分配壓力值到空簧管路上，此時均壓閥根據(jù)輸入壓力差使高度閥動作充排氣平均空氣彈簧壓力，制動控制裝置將實際壓力值電信號反饋至司機室TCMS（Train Control and Management System，列車控制和管理系統(tǒng)）屏制動界面空簧檢測值顯示界面；試驗人員進行AW2、AW3 工況實際空簧壓力值與標準壓力值確認。

圖2 制動試驗臺現(xiàn)場連接示意

上述整個過程至少需要4 人配合完成，需將制動小車推到每輛車制動控制裝置處，每輛制動小車與試驗車輛間連接試驗空氣軟管、AC 220 V 電源，聯(lián)調(diào)制動小車信號上線。制動試驗臺搬運繁瑣，使用時需搬運至每輛車制動控制裝置處，使用后搬運至定置區(qū)域規(guī)范擺放；工裝安裝、拆卸恢復費時費力，試驗小車自帶工裝輸入輸出空氣軟管冗長，安裝、拆卸恢復費時費力；試驗臺調(diào)壓精度低，不易達到目標試驗值；試驗臺價格貴、體積大，不滿足多列車同時試驗或廠外試驗所需。

2.2 空重車試驗改進

針對上述基于制動試驗臺空重車試驗的不足，利用調(diào)壓閥、快速插頭和空氣軟管，連接制作空重車試驗工裝，此機械式工裝簡易、便攜、調(diào)壓精度高。

2.3 基于機械式調(diào)壓的空重車試驗

改進后空重車試驗流程及要點如下：調(diào)壓閥輸出端（調(diào)壓閥out2 口）將帶截斷快插頭插入到制動控制裝置控制箱B11.71 測試點，輸入端（調(diào)壓閥sup1 口）將不帶截斷快插頭插入到B13.07 測試點或一個壓力值大于600 kPa（AW3 工況下AS 壓力值最大為560 kPa）的總風測試點。

安裝完成后試驗人員A 到司機室TCMS 屏幕上確認，點擊制動界面查看現(xiàn)車空簧壓力；試驗人員B 在車下用調(diào)壓閥向右增壓或向左減壓來調(diào)節(jié)壓力大小，試驗人員A 在司機室TCMS 屏幕上確認壓力值變化，與試驗人員B 進行溝通微調(diào)壓力值，使達到各工況下空簧壓力值，這樣就可以代替制動試驗臺進行空重車試驗。

圖3 機械式調(diào)壓工裝示意

圖4 機械式調(diào)壓工裝連接示意

3 分析與結論

本文針對地鐵車輛基于制動試驗臺空重車試驗的不足，在分析空簧壓力模擬原理的基礎上，介紹空簧壓力模擬系統(tǒng)的組成及控制原理，提出采用調(diào)壓閥機械控制模式下的調(diào)壓工裝改進空重車試驗，對比改進前后試驗過程，得出如下結論：

（1）基于機械式調(diào)壓的空重車試驗，優(yōu)化了試驗流程，機械式調(diào)壓工裝布置后，只需2 人即可完成，節(jié)省了大量人力、物力及時間成本，提升試驗效率。

（2）本次試驗的車輛每車AW0、AW2、AW3 工況下空簧壓力均符合標準，網(wǎng)絡模式下最大常用制動，保持制動，緊急制動不同級位下空氣制動壓力均滿足試驗標準。

試驗結果清晰準確，保證產(chǎn)品質量，對后續(xù)車輛多列車同時空重車試驗或廠外空重車試驗有一定的指導意義。