地铁车辆强迫泵风模式优化分析_杨振昆.pdf

科技与创新Science and Technology&Innovation1582023 年 第 04 期文章编号：2095-6835（2023）04-0158-03地铁车辆强迫泵风模式优化分析杨振昆1，王自鑫2（1.洛阳市轨道交通集团有限责任公司，河南 洛阳 471000；2.郑州地铁集团有限公司，河南 郑州 450000）摘要：地铁车辆分别在 M 车上布置 2 套风源系统，空压机按照单双日方式控制运行。洛阳地铁 1 号线车辆设置强迫泵风模式，可在 HMI 手动操作空压机启停，不会受到风压的制约。空压机强迫泵风可改善空压机油乳化现象，以及年检过程中对空压机安全阀进行功能测试。目前强迫泵风模式存在误操作导致双空压机打风不止的风险，通过修改HMI 强迫泵风操作界面逻辑，提高车辆运营的安全性和稳定性。关键词：地铁车辆；空压机；强迫泵风；优化措施中图分类号：U279.2文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.04.047地铁制动系统是车辆的重要组成部分，在 M 车设置 2 套风源装置，为全列车制动系统、空气弹簧、轮喷等装置提供干燥的压缩空气。正常情况下，如果一套空气供给装置不能工作，另一套空气供给装置也能提供足够的压缩空气保证列车正常运营。车辆网络系统读取制动系统发送的2个TC车总风压力值，取大值用于空压机的打风管理1。空压机管理按照单双日方式控制，单日时 M1 车空压机启动，双日时 M2 车空压机启动。当总风压力低于 750 kPa 时，TCMS（Train Control Management System）给主空压机（根据单双日区分）发送空压机启动信号，直至总风压力达到 900 kPa 后停止发送空压机启动信号2。当主空压机出现故障时，TCMS 将另外一台空压机设置为主空压机，保证在总风压力低于 750 kPa 时能够继续启动空压机打风。当总风压力低于 700 kPa 时，TCMS给 2 台空压机发送空压机启动信号，直至总风压力达到 900 kPa 停止发送空压机启动。1空压机强制工作需求当遇到以下情况时需要强制空压机工作验证各项功能。电客车双日检作业，检修规程内容需要检查空压机润滑油状态，检查标准为要求润滑油无变黑、起泡、乳化等变质现象，此时若发现空压机油有轻微乳化的现象可延长空压机工作时间，有效减少空压机乳化现象。空压机使用率为其实际工作时间与上电时间的比值。地铁车辆在初期使用过程中易发生轻度乳化，主要原因为空压机油中的水汽未能及时排出。初期车辆运行时间较短，空压机油温度未能上升到温控阀的热旁通温度，导致空压机油中的水汽不能及时冷凝排出，进而出现乳化现象3。根据电客车检修规程，半年检及以上修程需要对空压机安全阀进行功能测试、空压机工作状态检查、空压机工作逻辑验证，此时需要验证空压机各项功能运行正常，避免未检查到位导致正线故障。传统模式下班组员工需手动操作用风设备强制降低电客车总风压力：操作总风缸旋钮降低总风压力，并时刻监控总风缸压力值变化，避免总风压力降低过快影响电客车正常功能；多次操作停放制动/缓解按钮使停放功能多次施加和缓解，通过此方法降低总风缸压力；多次操作方向手柄和牵引制动手柄使总风压力值使用并降低。通过这些模式可以适当降低总风压力值，但是操作烦琐，且存在一定的安全隐患，给电客车检修生产增加了难度。为安全高效地验证空压机的各项功能及空压机油乳化后续处理，洛阳市轨道交通 1号线车辆设置了强迫泵风模式。2强迫泵风模式介绍车辆空压机分为网络模式、硬线模式和强迫泵风种控制方式4，车辆 HMI 界面设置有强迫泵风模式，通过“”“”按钮设置好发送时长后，点击“打开强迫泵送”按钮开始运行，如图 1 所示，2 台空压机实现强迫泵风功能。根据现场检修维护过程中的打风需要，HMI（Human Machine Interface）显示器维护界面提供强迫泵送时间设置功能，强迫泵送功能的设计采用倒计时自动取消的方式，同时预留手动取消的接口，维修人员可以根据实际需要设置相应的打风时间。强迫泵风时间范围在560 min内，可按5 min的步长进行设置，Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 04 期159HMI 显示器采用内部时钟进行时间差计算，并将计算结果与设置时间进行比较。当计算时间差大于设置时间，即设置的强迫泵送时间倒计时结束时，HMI 自动撤销强迫泵送指令，结束本次强迫泵风。班组检修作业过程中需要洛阳地铁车辆设置强迫泵风模式，班组员工可通过在 HMI 上操作强迫泵风，确保空压机的正常工作。图 1强迫泵风界面3强迫泵风故障及原因分析3.1现存故障介绍洛阳地铁车辆运营过程中出现 6 车占有时，车辆HMI 屏显示空压机持续打风，但风压表压力值已达0.9 MPa，不满足空压机打风条件，现场查看电客车空压机维持在 0.91.05 MPa，且 2 台空压机一直处于工作状态。由电客车故障应急处理指南可知，空压机打风不止，运行至终点站退出服务5。电客车回库后登车确认电客车故障信息，在主控占有端发现 2 台空压机持续工作，查看 HMI 事件信息显示 3 车、4 车空压机打风超时，IO 界面显示空压机处于强迫泵风状态，进入 HMI 空压机强迫泵风界面，当主控占有时，2 台空压机持续工作，工作时间到达设定值时未发现空压机有停止工作的迹象，手动操作强迫泵风操作取消后功能恢复正常，2 台空压机停止工作。测试空压机功能正常，空压机持续打风异常的故障消失。3.2故障原因分析检查发现班组在日检作业过程中发现空压机油有轻微乳化现象，按照电客车空压机油乳化处理措施，可通过空压机持续打风消除此现象。当时在 6 车采用强迫泵风模式，强迫泵风时间（默认为 5 min）未进行调整，操作后 2 台空压机启动工作，超过默认 5 min后，空压机打风工作未停止。班组作业后断开 6 车司控器钥匙，此时空压机停止启动，但 6 车强迫泵风指令依然存在。下载数据分析与电客车实际工作情况相符，原因是 6 车 HMI 强迫泵风指令一直存在。为查找强迫泵风指令一直存在的原因，上车进行空压机打风试验模拟，现象重现，如图 2 所示。图 2模拟试验根据模拟情况发现，当在强迫泵风期间再次按压“打开强迫泵送”指令会导致强迫泵风模式锁死，该模式无自复位功能，再次主控占有时，仍会触发空压机强迫泵风指令，空压机会持续一直打风（无时间限制），只有再次操作强迫泵风取消模式后才能恢复正常。3.3操作模式说明按照上述试验，将强迫泵风模式功能操作分为 2种，一种为正常操作模式，另一种为异常操作模式。正常情况下操作，在司机室占有情况下，操作 HMI维护界面，点击强迫泵风，进入强迫泵风选择界面后，设置强迫泵风工作时间（默认时间为 5 min），点击确定，强迫泵风开始工作，2 台空压机持续打风至设定时间后，自动停止运行。异常情况下操作：在司机室占有情况下，检修工作人员操作 HMI 维护界面，点击强迫泵风，进入强迫泵风选择界面。设置强迫泵风时间，完成后可打开强迫泵风模式。若在强迫泵风期间，再次按压“打开强迫泵送”指令，此时强迫泵风模式被锁死，2 台空压机会在无取消指令下一直工作。此时司机室主控占有时，2 台空压机工作，当司机室处于非占有状态时，2 台空压机停止工作。若需要取消强迫泵风模式，需再次点击“打开强迫泵送”指令，然后点击取消，此时强迫泵风模式才能取消，2 台空压机会停止工作。因此，强迫泵风结束后，断开司机室主控钥匙之前，员工需确认空压机在 0.9 MPa 以上处于非工作状态，并查看强迫泵风显示图标处于非工作状态。3.4现有操作劣势现有操作劣势如下：HMI 强迫泵送指令界面设置司机室占有，操作HMI 界面处于强迫泵风界面设置强迫泵风时间操作打开强迫泵送按钮，实现强迫泵风强迫泵风期间再次操作，强迫泵送按钮会处于锁死状态此时司机室占有 2 空压机工作，退出占有，空压机停止工作科技与创新Science and Technology&Innovation1602023 年 第 04 期模糊，无法直观显示空压机的工作状态，员工操作时容易出现错误，造成空压机锁死的情况；操作强迫泵风模式导致空压机锁死的状态下，未提供明显的信息提示，且 HMI 故障履历中无相关记录；HMI 强迫泵送指令未与列车占有端主控钥匙状态关联，当强迫泵风指令一直存在时无法通过分合司控器钥匙停止该指令；HMI 强迫泵送指令一直存在且主控钥匙占有时，2 台空压机未按照网络设计模式工作，此时 2 台空压机一直工作，需要手动取消强迫泵送指令，运营过程中司机无法第一时间判断空压机的工作状态，误认为空压机存在故障。按照电客车正线应急故障处理指南需要退出服务，会降低正线运营质量。4改进措施针对此次问题，可进一步优化 HMI 强迫泵风操作模式，检修作业人员可以直观了解强迫泵风模式启停，同时避免此类故障发生在正线，对正线运营造成影响。具体优化方式为：HMI 强迫泵送功能设置按钮采用“ON”/“OFF”双按钮操作方式，强迫泵送功能启动时“ON”按钮为蓝底白字，强迫泵送功能取消时“ON”按钮为黑底白字；“OFF”按钮的显示状态相反，设置简单明了。当需要设置强迫泵送功能时，点击“”/“”按钮设置需要的打风时间，点击“ON”按钮弹出确认窗口，根据提示信息“确认强迫泵送发送*分钟？”点击“确定”/“返回”，完成启动强迫泵送指令的执行/撤销，如图 3 所示。图 3强迫泵送启动当需要取消强迫泵送功能时，点击“OFF”按钮弹出确认窗口，根据提示信息“确认取消强迫泵送？”点击“确定”/“返回”，完成取消强迫泵送指令的执行/撤销，如图 4 所示。当需要锁定强迫泵送时间时，点击“强迫泵送”按钮，HMI 显示“强迫泵送”“ON”按钮均为蓝底白字，完成强迫泵送时间锁定。如需取消强迫泵送时间锁定，再次点击“强迫泵送”至按钮变为黑底白字即可。将HMI强迫泵送指令与列车占有端主控钥匙状态关联，只有列车占有端主控钥匙为“开”状态时才可能设置强迫泵送功能并执行强迫泵送；当列车占有端主控钥匙为“关”状态时，不允许通过 HMI 界面设置强迫泵送功能且正在执行的强迫泵送将终止。图 4强迫泵送取消通过以上优化可以有效避免强迫泵风指令一直存在安全隐患，提升了电客车安全运营，将 HMI 强迫泵送指令与列车占有端主控钥匙状态关联，当班组员工未关闭强迫泵风指令时，可操作占有端主控钥匙同样实现强迫泵风指令的停止，增加了电客车安全防护，避免因模式设置原因影响正线电客车的运营质量。5结语本研究以洛阳地铁 1 号线电客车强迫泵风持续工作为切入点，深入分析强迫泵风出现的原因以及对电客车运营的影响。通过修改 HMI 强迫泵风功能设置模式，避免因人为原因造成电客车持续强迫泵风，长期过压对空压机及相关管路造成质量影响，确保了行车安全。参考文献：1刘嘉骐.洛阳轨道交通 1 号线列车网络控制系统R.2020.2 贺皓东.成都 3 号线电客车 TCMS 系统功能浅析及典型故障分析J.铁道机车车辆，2018，38（5）：117-122.3谭江江，谭萌萌，靖凤霞，等.地铁电动客车空压机油乳化简析J.技术与市场，2018，25（11）：59-61.4邓浩，马泽清，韩晓芹.武汉地铁 2 号线车辆空压机不工作典型故障分析及处理措施J.铁道机车车辆，2019，39（增刊 1）：90-93.5杨永杰.运营分公司电客车故障应急处理指南R.2021.作者简介：杨振昆，研究方向为地铁车辆检修。（编辑：严丽琴）