马 凯 高登科 刘克思

(1.中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心，130062，长春；2.中国铁路济南局集团有限公司青岛动车段，266011，青岛//第一作者，高级工程师)

1 动车组超员报警设置背景

针对国内既有和谐号(CRH)系列动车组未设置超员报警功能的情况，结合实际运用需求，在复兴号型动车组上增设此功能。《时速350 km 8辆编组中国标准动车组采购技术条件》要求：“动车组设超员报警功能，报警时在司机显示屏界面显示，同时超载车辆具有单车超载声光报警功能。”

2 复兴号型动车组超员报警功能定义

复兴号型动车组超员报警功能分为：①单车超员报警；②整列超员报警。为保证车辆的安全，应预留足够的安全裕量。设定单车报警阈值，通过实时检测单车车辆质量，与报警阈值进行对比。当实际车重超出报警阈值时，将进行报警，并提示司乘人员疏导旅客或清退客。

3 动车组超员报警功能实现方式

当单车或整列实际车重超出报警阈值时，车辆要进行超员报警，在司机室、机械师室、乘务员室显示屏进行弹屏声光报警显示，同时通过列车监控管理系统(TCMS)把相应车厢超员报警信息发送到旅客信息系统(PIS)，在信息显示屏上显示相应的超员信息，并通过广播播放超员信息，提示司乘人员疏散旅客或清退客。

3.1 声光报警功能实现

1) 在司机室、机械师室网络显示屏上进行弹屏声光报警，包括整列列车超员报警和单车超员报警，如图1所示。

图1 超员报警司机显示屏弹屏显示

2) TCMS将相应车厢超员报警信息发送至PIS系统，进行以下声光报警措施：①乘务员室PIS显示屏进行弹屏声光报警；②车外和车内显示器显示设定的文字报警提示信息(见图2)；③对应车厢广播播放设定的语音报警提示信息。

图2 超员报警信息显示

3.2 车辆质量检测

所有载荷状态均通过转向架空气弹簧(以下简称“空簧”)压力来体现，即不同的载荷状态对应不同的空簧压力。各车制动控制装置(EBCU)实时检测本车的空簧压力，将采集到的空簧压力转化为车辆质量信息，通过多功能车辆总线(MVB)发送到TCMS。TCMS 将接收到的车重与“超员报警阈值”预设值(该阈值可在TCMS 系统中进行设定)进行比较，从而进行超载信息的整车超员报警或单车超员报警判断。

3.3 超员报警阈值设置

根据各车定员质量，结合允许超员比例，并考虑空簧压力检测误差来设置超员报警值。

考虑到轴重要求，CR400AF、CR400BF型动车组均按超员20%设置报警限值。单车超员与整列车超员允许人数完全相同，仅因两车车重不同，超员报警限值略有不同。

超员报警限值=定员质量+定员人数×20%×单人体重(以80 kg/人 计)。计算超员报警限值时，在软件控制逻辑中已考虑空簧压力检测误差，确保各单车不能超过轴重设计值要求。其中，定员质量=整备质量+定员人数×单人体重(以80 kg/人 计)，整备质量包括车辆自重以及司机、乘务员、水、砂、食品等质量。

3.4 超员报警判断条件

为排除车辆运行中过曲线等路况对空簧压力的影响，动态工况下，不进行超员报警检测。

中央控制单元(CCU)同时检测到以下条件成立时，进行“车辆超员报警”，提示司乘人员疏导报警车厢乘客。

1) 列车速度< 5 km/h；

2) 整列车超员：列车实际质量>整列车报警阈值(各车超员报警值之和)；

3) 单车超员：本车实际质量>单车超员报警设置值。

报警消除条件：以上报警条件不成立时，报警消除。

另外，人机交互显示屏(HMI)的车门状态界面增加单车超员报警显示(见图3)。

图3 HMI车门状态界面单车报警显示

4 动车组超员报警限值条件

动车组超员报警限值主要从动车组的运行安全性和乘坐舒适性等方面考虑，见图4。

图4 超员报警限值条件

根据对轴重、牵引能力、制动能力、空调能力和给水卫生能力的分析，复兴号CR400型动车组各系统超员能力见表1。

表1 复兴号CR400AF/BF型动车组各系统超员能力

5 动车组超员报警方案优化

在实际运用中，以京沪线为例，春运、暑运期间存在较多的超员现象。复兴号投入使用以来至2018年9月份，共发生超员报警22起。一方面，单一的报警对及时处置造成较大困难；另一方面，报警阈值的安全裕量过大造成非必要报警，对运输秩序造成较大影响。

充分考虑超员报警功能对动车组运营秩序的影响，优化复兴号动车组超员报警分级设置和判断条件：①将单车超员报警分为“单车超员预警”(单车超员20%)和“单车超员报警”两级设置；②将整车超员报警分为“列车超员预警”(整列超员20%)和“列车超员报警”两级设置。③列车速度>5 km/h时，不进行超员预警和报警检测。

考虑到车重检测误差，避免超员误报警，复兴号动车组超员预警值设定为在超员20%的车重基础上，各车各增加1.25 t(考虑检测误差0.85 t和积灰0.4 t)，即超员报警值设定为车重允许最大限值66.75 t(最大轴重68 t)。其中，复兴号CR400BF型动车组因3、6车较重，无法区分预警和报警两级，故只按66.75 t直接设一级报警值。整列列车超员预警和超员报警值为各单车超员预警和超员报警值之和。

6 结语

按照上述优化方案，对复兴号动车组列车网络系统(TCMS)和旅客信息系统(PIS)进行了软件升级。经小批量运用考核后，对所有复兴号动车组进行了软件升级。同时随着动车组智能化程度的不断提升，以及传感器精度的不断提高，进一步优化列车超员报警方案，使动车组超员报警功能更精确、阈值设置更合理，更好地满足实际运用需求。