复兴号动车组启停阶段平稳操纵控制难点及改进对策

摘要：复兴号动车组启停运行直接决定旅客乘车体验与列车运行安全，启停全过程牵引出力与制动输出的动态匹配，是车辆操纵控制体系的核心工作内容。当前动车组在线路条件多变、车载设备工况差异、司机操纵习惯不一的多重约束下，启停阶段车体纵向冲动难以得到长效管控。文章围绕列车启动与进站停车两大运行环节，梳理平稳操纵过程当中存在的技术管控难题，面向牵引系统协同逻辑、电空制动匹配机制、司机操纵规范管理三个维度制定对应的优化路径，全面提升动车组启停运行平顺水平，夯实高速铁路高质量开行的设备基础。

关键词：复兴号动车组；启停操纵；牵引控制；电空制动；运行平稳性

引言

动车组启停操纵属于列车运行全过程当中管控精度要求最高的运行环节。车辆完成车站发车起步与进站对标停车的完整流程，需要牵引传动系统、制动控制系统、车载网络设备形成高度统一的联动配合。动车组运行里程持续增加之后，各类核心部件性能会出现缓慢衰减，线路坡道曲线以及载客量变化也会直接改变列车运行阻力状态。驾驶人员对于车辆特性的把控程度直接决定启停运行品质，复杂场景之下的操控偏差极易产生车体纵向振动。技术层面需要打通硬件控制逻辑与现场操作标准之间的衔接通道，从根源化解启停阶段车辆平稳性管控短板。

一、动车组启停阶段平稳操纵现存控制难点

（一）列车启动工况牵引输出管控难题

复兴号动车组启动阶段牵引力输出曲线直接决定起步平顺效果。列车起步环节牵引系统需要完成保持制动缓解与牵引力矩输出的同步衔接，两套控制逻辑相互耦合会产生明显的控制冲突。保持制动的缓解阈值依靠车速信号完成判定，低速起步阶段牵引力矩无法快速克服轮轨黏着阻力，制动系统无法及时完成制动压力释放，车辆容易出现起步卡顿的运行状态。列车载客重量出现浮动之后，整车运行阻力发生改变，固定档位的牵引输出难以适配实时负载条件。轮轨接触面湿滑条件之下黏着系数下降，牵引力矩上升速度过快会造成车轮空转，牵引控制系统进入防滑保护模式之后会临时切断牵引力输出，车辆起步过程出现明显顿挫。长编组动车组动力单元分布距离较长，各节车厢牵引力矩输出存在时序偏差，整车牵引力合力无法保持稳定输出，车体纵向振动幅度持续上升。

（二）进站停车电空复合制动协同控制难点

动车组进站停车依靠电制动与空气制动共同完成减速作业，两套制动系统切换运行会产生制动力波动。高速运行区段优先投入电制动完成减速作业，车辆行驶速度降低之后电制动工作能力逐步衰减，空气制动需要平稳承接制动力供给任务。两套制动系统出力切换节点管控精度不足，制动指令传递存在管路压力延时，空气制动建立制动力的过程出现滞后，短时间之内整车制动力出现断崖式下降，车辆产生明显的制动冲动。长大坡道车站进站运行时，线路附加阻力会改变制动减速度数值，固定制动级位无法适配坡道工况，制动力度偏大容易造成列车提前停车，制动力度偏小会出现停车对标位置偏差。制动部件长期投入使用之后闸片摩擦性能出现衰减，制动缸压力响应速度下降，同一制动指令对应的实际制动力出现离散偏差，停车过程车辆平顺性无法得到稳定保障。

（三）人工驾驶操纵行为规范化管控难点

高速铁路沿线车站线路条件存在显著差异，不同车站进站距离、坡道坡度、曲线半径均存在区别，驾驶人员需要结合现场环境实时调整牵引与制动操作幅度。启停全过程驾驶操作依靠司机个人经验完成判断，司机对于车辆启停特性掌握程度存在明显差距，起步阶段牵引手柄推送速度过快会造成牵引力陡增，停车阶段制动手柄施加力度过大容易形成制动冲击。列车运行环境出现雨雪大风等气象变化之后，轮轨黏着条件发生改变，司机难以快速完成操纵方案调整。动车组自动驾驶辅助设备给出的操纵提示和司机现场操作无法完全同步，人为操控干预行为容易打破车辆预设的运行曲线，启停运行品质出现不可控波动。现场操纵培训体系缺少差异化的工况教学内容，司机面对复杂车站场景难以形成标准化的操控行为。

二、启停阶段平稳操纵控制改进对策

（一）优化牵引系统控制逻辑提升起步平顺性

牵引控制系统需要搭建牵引力与保持制动双向联动控制模型，摒弃单一车速信号作为制动缓解判定依据的运行模式。控制系统实时采集整车牵引力数值与当前运行速度双重参数，牵引力达到设定阈值之后自动释放保持制动压力，从源头消除起步卡顿问题。车载控制系统按照列车载客重量实时计算整车运行阻力，动态调节牵引力矩输出速率，低速起步阶段采用阶梯式牵引力输出模式，缓慢抬升牵引级位，避免牵引力瞬间大幅度上升引发车体冲击。轮轨黏着状态实时监测模块持续采集轮对转速数据，出现车轮空转趋势之后快速下调牵引输出功率，同步开启防滑控制策略，保障牵引力矩稳定贴合轮轨黏着上限。

（二）完善电空制动协同机制稳定停车运行品质

面向电空复合制动系统搭建自适应协同控制算法，根据实时车速完成电制动与空气制动力比例动态调配。车辆处于较高运行速度区间时优先启用电制动完成减速，充分发挥电制动响应快速的运行优势，最大限度减少空气制动投入频次。车辆行驶速度下降至固定区间之后，系统按照平滑过渡规则逐步提升空气制动出力占比，电制动出力同步线性降低，两套制动系统完成无断点的动力衔接，规避  制动力断崖式变化带来的车体冲击。制动管路开展系统性优化改造，缩短制动压力传输路径，增设分布式储风装置降低空气压力传递延时，保障制动指令下达之后制动缸可以快速建立稳定压力。制动控制程序加入线路坡道适配模块，进站运行阶段自动识别车站坡道参数，自动修正制动减速度设定数值，上坡进站适当提升制动出力水平，下坡进站合理控制制动力度，保障停车减速过程运行平稳。制动关键部件运行状态纳入车载健康监测体系，实时追踪闸片磨损程度，同步修正制动控制参数，抵消部件性能衰减带来的制动偏差。

（三）健全司机操纵培训与驾驶管控体系

建立全场景动车组启停操纵标准作业流程，针对不同坡度车站、不同载客数量、不同气象条件划分专项操纵规范。组织驾驶人员开展常态化实操演练，覆盖大坡道车站启停、雨雪天气起步对标等特殊运行场景，全面打磨司机车辆操控能力。搭建动车组驾驶数据分析平台，自动记录每一趟列车启停阶段牵引手柄、制动手柄操作轨迹，完成操纵行为量化评价，针对启停冲击偏大的驾驶班次开展专项复盘整改。列车车载辅助驾驶系统进一步优化人机交互方案，进站停车阶段实时推送分级控速提示，引导司机平稳施加制动力度，降低人为操作带来的运行波动。

三、结语

复兴号动车组启停平稳操纵是高速铁路客运服务质量提升的关键环节，车辆运行平顺性管控需要统筹车辆硬件控制、制动牵引逻辑优化以及司机现场驾驶管理多项工作。启停阶段产生的车体冲击根源来自牵引制动系统协同不足、线路工况适配能力偏弱以及驾驶操作行为缺乏统一标准。技术层面持续优化牵引控制策略与电空制动切换机制，打通车辆多系统联动运行通道，可以从硬件层面消除启停运行的基础控制缺陷。运营管理层面完善司机操纵培训制度，建立全过程驾驶行为管控机制，能够补齐人为操控带来的运行品质短板。后续轨道交通装备研发可以持续深化智能驾驶控制技术应用，依靠车载智能算法完成启停全过程自主精准控制，全面消除人为操作带来的运行波动，持续保障复兴号动车组启停运行平稳安全。

参考文献

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