摘 要：防滑控制系統(tǒng)是城軌車輛的基本組成部分，其在城軌車輛的安全運用過程中至關(guān)重要，一旦列車運行過程中發(fā)生防滑系統(tǒng)故障，將對整列車乘客的人身安全造成威脅，文章介紹了城軌車輛防滑控制系統(tǒng)的構(gòu)成及控制原理及控制過程，從嚴重度、頻度和探測度三個方面對防滑控制系統(tǒng)組成部件的潛在失效模式進行分析，為解決防滑系統(tǒng)故障保證列車安全運行提供了一種新思路。

　　關(guān)鍵詞：城軌車輛 防滑系統(tǒng) 防滑故障 失效模式分析

　　城軌車輛作為目前城市軌道交通中的重要構(gòu)成，不僅承擔著輸運旅客和緩解城市交通壓力的職能，而且需要將旅客安全、快速、舒適地送達目的地，防滑控制系統(tǒng)作為保證車輛運行的主要系統(tǒng)，在列車正常穩(wěn)定運行過程中起著重要的作用。

　　防滑系統(tǒng)作為列車制動控制系統(tǒng)的基本組成部分，它的重要功能是預(yù)防由于制動缸壓力大于輪軌黏著力而導(dǎo)致的車輪滑行或者抱死，進而避免車輪踏面損傷。在制動缸壓力大于輪軌黏著力時，車輪在軌道上的運動由滾動變?yōu)榛瑒樱阑刂葡到y(tǒng)能夠探測出此滑行狀態(tài)，同時降低作用在車軸上的制動力，從而使有滑行情況的車輪的滑行程度降低，在預(yù)防車輪損傷的同時，最大化地利用黏著力，在短距離內(nèi)實現(xiàn)列車制動。因此對城軌車輛防滑控制系統(tǒng)進行失效模式分析具有十分重要的意義，便于采取有效措施避免防滑控制系統(tǒng)失效[1]。

　　1 防滑系統(tǒng)控制原理

　　1.1 防滑系統(tǒng)的組成

　　當前各地鐵公司在段運行列車的防滑系統(tǒng)雖然型號不盡相同，但是組成部件相似，通常由制動控制器、空氣管路、防滑排風閥、制動器部件、速度傳感器等部件構(gòu)成，如圖1所示。

　　其中速度傳感器的作用是采集各節(jié)車車軸運行的速度信號，傳送給制動控制裝置;制動控制裝置內(nèi)的防滑控制模塊能夠根據(jù)速度差值以及減速度的差值等輸入實現(xiàn)是否滑行的判斷，可以及時的監(jiān)測滑行狀態(tài)并進行防滑的控制。防滑排風閥的功能是在列車出現(xiàn)滑行狀態(tài)時對出現(xiàn)滑行的車軸的制動缸壓力值進行調(diào)節(jié);制動器部件的功能是施加制動力。

　　依據(jù)施加制動指令時車輛的運行狀態(tài)，防滑閥有如下3種工作模式。

　　(1)非滑行狀態(tài)：制動缸管路和整車制動系統(tǒng)管路正常連通，防滑排風閥不對制動缸內(nèi)空氣壓力調(diào)節(jié)。

　　(2)緩解狀態(tài)：防滑排風閥阻斷制動缸內(nèi)壓縮空氣的來源，并排出制動缸內(nèi)的壓縮空氣，控制對應(yīng)車軸上的制動力降低。

　　(3)保壓狀態(tài)：防滑排風閥阻斷風源到制動缸的壓縮空氣，保證制動缸內(nèi)壓力不變。

　　1.2 防滑控制過程

　　城軌車輛防滑控制系統(tǒng)通過采集速度差值和減速度值來監(jiān)測車輪是否存在滑行。當列車其中某個車軸的運行速度小于列車運行的參考速度時，或者某個車軸的減速度值接近設(shè)定值時，系統(tǒng)判斷該車軸存在滑行。以減速度值為標準判斷車軸滑行后，防滑系統(tǒng)控制該車軸的制動缸階段排風;以速度差值為依據(jù)判斷車軸滑行后，防滑控制系統(tǒng)控制該車軸的制動缸快速排風，使該車軸的制動缸壓力值迅速降低。當存在滑行狀態(tài)的車軸上的加速度值重新達到正常值范圍內(nèi)時，控制制動缸進行階段充風，使該車軸上的制動力達到正常要求。當車軸的速度重新達到參考速度值，則系統(tǒng)判斷該車軸不存在滑行，切除防滑控制。列車采用空氣制動時出現(xiàn)的防滑控制，單個車軸持續(xù)排風的時間不大于5s，且可以調(diào)節(jié)。在空氣滑行控制不正常工作時也不會引起緊急制動或者常用制動[2]。

　　2 防滑控制系統(tǒng)失效模式分析

　　針對城軌車輛防滑控制系統(tǒng)的構(gòu)成部件、電路連接、氣路連接等部件的故障機理，對城軌車輛防滑功能進行失效分析，如表1所示。

　　表1中S為嚴重度(Severity)其數(shù)值越高表明失效造成的后果越嚴重、O為頻度(Occurrence)越大表明失效模式越容易發(fā)生，D為探測度(Detection)越大表明失效模式越難被探測到。風險系數(shù)RPN=(S)× (O)×(D)，其值越高，表明該失效模式造成風險越嚴重，需要采取一定的措施來避免該失效模式的發(fā)生。

　　通過上述表格中的分析，防滑控制系統(tǒng)的程序故障的RPN值為最高，表明程序故障是造成系統(tǒng)失效的重要因素，因此設(shè)計或使用防滑控制系統(tǒng)是需要重點關(guān)注系統(tǒng)的程序，盡量避免程序問題引起的整個系統(tǒng)的失效。

　　3 防滑控制系統(tǒng)典型故障分析

　　3.1 非制動工況下誤報防滑異常

　　該故障導(dǎo)致列車控制系統(tǒng)報空氣制動系統(tǒng)存在故障，某一個車軸防滑異常，當列車停車后故障解除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。經(jīng)后續(xù)分析，該問題主要是由于防滑控制程序中判斷防滑系統(tǒng)存在異常的邏輯沒有包含在系統(tǒng)監(jiān)測到車軸滑行后，同時在車軸的滑行狀態(tài)未被處理前，車輛存在不能施加常用制動的情況，此時車輛為牽引或惰行工況，同時在5s內(nèi)不能恢復(fù)。從而使車輛在運行情況下未進行制動時系統(tǒng)也報出防滑系統(tǒng)存在異常，同時也將相應(yīng)車軸的防滑功能失效，在列車停穩(wěn)后故障才消失，后續(xù)對程序進行更新后即解決該問題[3]。

　　3.2 地鐵車輛多次停車誤差較大

　　車輛運行過程中有速度傳感器信號的跳變，從而引起電制動狀態(tài)下的滑行，2s后由BCU控制使電制動失效，使空氣制動的防滑控制功能來調(diào)節(jié)整車的滑行狀態(tài)，實際上2s后經(jīng)過電制動的防滑狀態(tài)調(diào)節(jié)，車輛已經(jīng)處于正常狀態(tài)，此時施加空氣制動滑行，導(dǎo)致停車誤差較大。后續(xù)把BCU切斷電制動作用的時間由2s調(diào)整為4s，以使電制動調(diào)節(jié)整車的滑行狀態(tài)的時間充足，4s后調(diào)節(jié)不到正常狀態(tài)時才啟動空氣制動防滑控制系統(tǒng)進行車輛的滑行狀態(tài)調(diào)節(jié)[4]。

　　4 結(jié)語

　　通過對城軌車輛的防滑控制系統(tǒng)的組成部分以及控制原理進行分析介紹，并對引起防滑控制系統(tǒng)失效的因素進行分析，明確導(dǎo)致防滑系統(tǒng)失效的各種因素，為排除城軌車輛的防滑系統(tǒng)故障和解決由防滑系統(tǒng)故障引起的問題提供思路，以確保車輛能夠運行正常，保障車輛的行車安全。

　　參考文獻

　　[1] 余接任，錢華，夏帥，等.城軌車輛制動防滑檢測與保護[J].機車電傳動，2015(2)：94-98.

　　[2] 徐廣增，王壽峰，梁慧.地鐵車輛空氣制動系統(tǒng)防滑原理及通用防滑試驗方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(28)：61-62.

　　[3] 黃曄.成都地鐵3號線電客車制動系統(tǒng)防滑異常故障分析[J].鐵道機車車輛，2019，39(2)：96-99+103.

　　[4] 崔虎山，陳磊，劉中華，等.地鐵車輛制動防滑控制故障分析[J].城市軌道交通研究，2019，22(4)：15-17.

　　[5] 張龍平，石喆文，李國慶.城軌列車混合制動防滑控制技術(shù)研究[J].鐵道車輛，2017，55(9)：18-19，4.

　　[6] Tianhe Ma，Ma Tianhe，Wu Mengling，Tian Chun. Modelling and Simulation of an Anti-skid Braking System for Rail Vehicles[J]. Journal of Physics： Conference Series，2020，1575(1)：18-19，4.

　　[7] 徐永波.列車運行防滑控制研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2016.

　　[8] 郝立紅.機車防滑控制研究[J].機械制造，2019， 57(6)：49-52.

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