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摘要：郑州地铁2号线列车在调试过程中，出现在限速模式下速度超速和速度波动的情况；通过现场的原因查找，对列车的VCMe和DCU的逻辑控制软件进行优化，从根本上解决了该问题。
关键词：限速；牵引封锁；超速；控制
1概述
电客车作为城市轨道运营的乘客输送的载体，在某些特殊的情况下，为了减少电客车自身故障对运营的影响或者方便运营，为了行车安全，通过控制程序对车辆的最高行驶速度进行限速，以满足运营的需要。所以稳定的速度控制对现场的行车安全有着密切的关系。
3问题描述
郑州地铁2号线的电客车在前期车辆调试期间，发现车辆的部分限速控制存在异常，根据问题的表象主要分为以下几个方面：
1速度波动
a）紧急牵引模式作为电客车在网络故障情况下使用的一种应急操作模式，其直接影响到故障处理效率和运营的品质，调试发现2号线电客车在紧急牵引模式下速度25km/h~30km/h之间波动。
b）停放制动缓解旁路与所有制动缓解旁路两种旁路在电客车出现制动不缓解的情况下使用，在模式下速度出现波动直接影响到了电客车司机对车辆状态的判断，影响了故障处理效率，调试发现在该模式下电客车速度在9km/h~10km/h之间波动。
2限速超速
a）慢行模式是电客车段内洗车使用的模式，其速度的设定是同洗车机相匹配的，速度太快直接影响到车辆的洗车效果，和对洗车设备造成一定的冲击，慢行模式正常限速3km/h，但是在调试过程中发现其实际速度达到10km/h以上；
b）下坡道行驶时，各种限速工况均超速。各种工况下的限速值均经过计算在行驶的安全范围内，若在行驶过程中超速直接影响到行车安全，后果不堪想象。调试过程中发现电客车行驶在下坡道会出现超速5km/h以上的情况出现；
4问题分析
4.1速度波动
针对以上问题在试车线进行数据采集进行分析：
a）在紧急牵引模式下当速度接近30km/h时，牵引控制系统将牵引力按照斜率卸载到0，此时电客车处于惰行状态，速度慢慢下降当接近25km/h时，牵引控制系统重新恢复牵引力，因为牵引力卸载到0后，由于受到地面轨道的摩擦阻力此时没有牵引力输出，所以速度下降。由于牵引控制系统根据电客车的行驶速度对电客车的牵引力进行卸载和加载的循环控制，所以电客车速度出现了从25km/h~30km/h循环波动的情况。
b）电客车在停放制动缓解旁路和所有制动缓解旁路模式下，当速度达到10km/h时，除了牵引控制系统对列车进行限速控制，电客车的网络控制系统也向牵引控制系统发出了牵引封锁的指令，牵引力被卸载至0，受到轨道摩擦阻力的影响电客车速度下降，当速度降至9km/h时，列车网络控制系统会撤销牵引封锁指令，牵引力重新加载速度达到10km/h时，牵引控制系统再次收到列车网络控制系统封锁牵引的指令，所以列车速度受此影响一直在9km/h~10km/h之间循环跳动。
4.2限速超速
a）电客车在慢行模式下行驶，发现电客车启动时采用100%牵引力输出，当电客车速度达到3km/h时，牵引控制系统将牵引力按照斜率将至0，但是由于电客车的自身惯性，其加速在缓慢下降，最终导致电客车在慢行模式下出现速度超出限速值的情况出现。
b）在各种限速情况下，进行下坡道行驶的工况较为特殊，为了采集数据的完整性，该测试在正线区间进行，线路具有26‰的坡道，在实际的测试过程中发现，在电客车由坡顶向坡底行驶的过程中，当速度达到限速值时，牵引控制系统均将将牵引力按照一定的斜率将至0，但是电客车一直有一个0.26m/s²的加速度存在，直到电客车行驶至平道后消失。由于电客车在坡道行驶，由于自身重力原因，导致一个斜向的重力分力导致车辆出现向下运行的加速度产生。
按照g*坡度进行计算9.8*26‰=0.2548，同监测的加速度值相近，因此可以断定监测到的加速度由车辆自身重力的产生的。
5解决问题
5.1速度波动
a）紧急牵引速度波动。根据监测的数据进行分析，导致紧急牵引情况下速度循环波动的原因与牵引力的控制模式相关，因此提出对牵引力控制优化的方案：将牵引力由原来的速度控制改为速度-力矩闭环的控制方式，如图1：
按照新的控制程序在试车线进行测试，由图2可以看出电客车在紧急牵引情况下速度一直稳定在30km/h，满足了现场的使用要求。
b）停放制动缓解旁路和所有制动缓解旁路模式下的速度波动。根据现场的测试监控发现，该模式下存在电客车网络控制和牵引控制系统重复限速控制的情况，根据电客车的实际情况，牵引控制系统作为电客车牵引力的直接控制者，对速度的控制更准确可靠，因此针对该问题采取的解决方案为：网络控制取消在该旁路模式下对电客车的限速控制，由牵引控制系统进行限速控制，并且牵引控制系统在模式下的限速控制也采用速度-力矩的控制模式。
根据制定的方案，进行线路监控测试，该模式下电客车速度稳定在10.1km/h，符合现场的使用要求。
5.2速度超速
a)慢行模式超速。测试时发现，启动时采用的牵引加速度越大，电客车的最高速度就越大，牵引力加速度越小，最高速度就越小，但是这样不便于司机的操作，容易造成人为超速事故，因此从软件控制着手进行优化：在慢行模式情况下，限制手柄的牵引力输出值，比正常模式下要小，便于控制，同时采用速度-力矩闭环控制法，保证电客车速度稳定在3km/h。按照新方案测试，没有慢行模式下超速的情况出现。
b）下坡道行驶，各种限速工况超速。由于这种情况较为特殊，实时监测发现牵引控制系统在车辆达到限速值时已经卸载了牵引力，出现的加速度是由电客车自身的重力作用产生的，这个时候只能通过施加制动力进行速度控制。制动指令的发出有两个途径：1、电客车的网络控制系统；2、电客车司机通过主控手柄发出制动指令。考虑到电客车行驶的安全，避免司机对电客车行驶状态做出错误的判断。所以提出问题的解决方案：由司机通过主控手柄发出制动指令比较安全，电客车网络控制系统在列车速度值超过限速值3km/h时，通过HMI屏发出制动提醒，提醒司机施加制动。
6总结
电客车的行驶速度作为正线行车安全一条重要标准，其限速行驶情况下的稳定、可靠直接影响到行车的安全、运营服务的品质、应急处理的效率等，以上问题一部分从根本上得到了解决，一部分还需人为介入去避免超速的问题出现，这些问题需要在以后的研究中不断的优化控制方案，从根本解决问题，减少人为原因导致的问题发生。
参考文献
[1]郑州地铁2号线ZZL2微机控制说明书（DCU）．株洲中车时代电气股份有限公司，2016．