深圳地鐵一期車輛應(yīng)急運(yùn)行模式電路分析

摘 要：繼電器對(duì)地鐵車輛的電氣功能極為重要，但繼電器也常常出現(xiàn)偶發(fā)性的故障，尤其是當(dāng)與列車牽引制動(dòng)有關(guān)的繼電器出現(xiàn)故障時(shí)，正線的行車效率將受到極大影響。為此，本文在深圳地鐵一期車輛的電路基礎(chǔ)上，深入分析電路原理并充分考慮安全因素，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)急運(yùn)行模式電路，該電路能有效地應(yīng)對(duì)列車關(guān)鍵繼電器故障時(shí)列車無法動(dòng)車的情況，減少甚至消除關(guān)鍵繼電器故障對(duì)正線運(yùn)營指標(biāo)的影響。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛 繼電器 冗余

中圖分類號(hào)：U283 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（b）-0129-02

1 車輛概況

深圳地鐵一期地鐵列車編組采用三輛車為一個(gè)列車單元，兩個(gè)對(duì)稱單元六輛車為一列車編組，形式為—A*B*C=C*B*A—，其中：A為帶司機(jī)室拖車；B為帶受電弓動(dòng)車；C為帶空壓機(jī)的動(dòng)車，“—”為自動(dòng)車鉤；“=”為半自動(dòng)車鉤；“*”為半永久牽引桿。車輛為直交傳動(dòng)，變頻變壓電動(dòng)車組。列車由受電弓從接觸網(wǎng)獲得電流電壓，額定電壓為DC 1500 V，允許電變化范壓圍為DC 1000～1800 V，在電壓達(dá)到DC 1980 V時(shí)，必須切除輔助和牽引設(shè)備負(fù)載。通過牽引控制電路使得電流經(jīng)受電弓到車下的PH箱的兩個(gè)高速斷路器（HSCB）與動(dòng)車的PH箱、PA箱中的牽引逆變器相連接，經(jīng)牽引逆變器逆變送入牽引電機(jī)，實(shí)現(xiàn)牽引力的輸出。

2 列車牽引控制系統(tǒng)

列車牽引控制系統(tǒng)是指為實(shí)現(xiàn)列車牽引控制相關(guān)功能而設(shè)計(jì)的有節(jié)點(diǎn)邏輯控制電路系統(tǒng)，其采用的主要部件為司機(jī)控制器、繼電器、行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、旋鈕開關(guān)以及連接用的導(dǎo)線等；在該系統(tǒng)中，繼電器是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)邏輯功能的主要部件，通過確定繼電器的線圈得電吸合的條件以及其觸頭開關(guān)所關(guān)聯(lián)的功能電路，則可以實(shí)現(xiàn)一定邏輯的電路邏輯功能，以達(dá)到列車整體性牽引，并將該信息輸入到列車通信控制系統(tǒng)，通過其內(nèi)部的控制程序運(yùn)算，最終來實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的有效控制。

列車正線運(yùn)行模式有URM（無監(jiān)督手動(dòng)模式）、ATO（自動(dòng)運(yùn)行模式）、SM（監(jiān)督手動(dòng)模式），無論取用何種運(yùn)行模式，列車建立牽引功能的原理是相同的，只有當(dāng)七大電路（司機(jī)臺(tái)激活、列車向前方向、列車安全環(huán)路、列車警惕監(jiān)視、列車制動(dòng)指令、列車牽引安全、列車牽引允許）同時(shí)滿足才能建立列車牽引的條件。本文以列車URM模式為例，介紹該種車型的七大電路，以此說明列車建立牽引的原理。

2.1 司機(jī)臺(tái)激活電路

激活列車蓄電池后如圖1中A區(qū)所示，列車線30271有DC110 V電壓，02F01處于合位其常開則閉合，打開司機(jī)臺(tái)主控鑰匙（-S01）后，0Hhp4hzDFKKApQxMot3fVQ==列車控制繼電器02K01、02K02、02K03、02K04、02K05、02K07得電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，司機(jī)臺(tái)激活；反之，當(dāng)關(guān)閉主控鑰匙后，這些繼電器失電，其常開觸點(diǎn)恢復(fù)常開狀態(tài)，常閉觸點(diǎn)恢復(fù)常閉狀態(tài)。（如圖1）。

2.2 列車安全環(huán)路電路

列車蓄電池激活后如圖1中C區(qū)（兩個(gè)半組車電路相同），激活端的A車?yán)^電器03 K11得電，其常開觸點(diǎn)（53～54）閉合，常閉觸點(diǎn)（61～62）斷開；非激活端的03K11不得電，其常閉觸點(diǎn)（61～62）閉合，常開觸點(diǎn)（53～54）斷開。當(dāng)A車與B車，B車與C車聯(lián)掛好則車鉤監(jiān)控行程開關(guān)就會(huì)閉合，當(dāng)C車與C車連掛好，T桿在正常位，激活蓄電池后C車相應(yīng)的車鉤監(jiān)控繼電器就會(huì)得電，其常開就會(huì)閉合，列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩A車的零速繼電器02K11得電，其常開觸點(diǎn)（23～24）閉合，安全環(huán)路建立兩A車的02K10得，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。

2.3 列車向前方向、警惕監(jiān)視電路

激活列車蓄電池后如圖1中B區(qū)所示，列車線20100有DC110V電壓，司機(jī)臺(tái)激活后，A車?yán)^電器02K05常開觸點(diǎn)（43～44）閉合，列車方向手柄推向前，行程開頭-S12、-S10常開觸頭閉合，列車向前方向列車線20210和方向向前繼電器02K14得電，列車建立方向指令。安全環(huán)路已建立，繼電器02K10常開觸點(diǎn)（83～84）閉合，列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，零速監(jiān)控繼電器02K11得電，其常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，繼電器02K14常開觸點(diǎn)（33～34）閉合，繼電器02K09得電，其常開觸點(diǎn)（23～24）閉合，當(dāng)按壓下警惕按鈕，行程開關(guān)-S00閉合，列車警惕監(jiān)視列車線20207得電。

2.4 列車牽引安全電路

激活列車蓄電池后如圖1中D區(qū)所示，當(dāng)列車兩側(cè)車門關(guān)好，列車線80137有DC110 V電壓，URM模式下，ATP切除繼電器02K34得電，常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，司機(jī)臺(tái)激活后，02K01常開觸點(diǎn)（83～84）閉合，列車牽引安全指令線21901得電。

2.5 列車制動(dòng)指令電路

激活列車蓄電池后如圖1中E區(qū)所示，列車線20100有DC110 V電壓，URM模式下（將ATP開頭04S01打到分位）04S01觸點(diǎn)（9～16）閉合，司機(jī)臺(tái)激活后，繼電器02K01得電，其常開觸點(diǎn)（43～44）閉合；安全環(huán)路建立后繼電器02K10得電，其常開觸點(diǎn)（73～74）閉合；列車方向手柄向前行程開關(guān)-S11閉合，繼電器02K09、02K16、02K17得電，其常開觸點(diǎn)閉合，則非緊急制動(dòng)、非常用制動(dòng)、非快速制動(dòng)指令線得電。

2.6 列車牽引允許電路

激活列車蓄電池，在列車警惕監(jiān)視信號(hào)建立的前提下，如圖1中B區(qū)所示：推牽引手柄離開零位，行程開關(guān)-S20常開閉合，繼電器02K06得電，其常開觸點(diǎn)（33～34）閉合，主風(fēng)缸壓力大于700 kPa時(shí)繼電器02K56得電，其常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，所有停放制動(dòng)緩解時(shí)繼電器02K57得電，其常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，列車左右側(cè)車門關(guān)好，繼電器08K09、08K10得電，其常開觸點(diǎn)（23～24）閉合，牽引允許指令線20417得電。

七大電路涉及40個(gè)關(guān)鍵繼電器和4個(gè)按鈕共計(jì)105對(duì)觸點(diǎn)，這些繼電器故障偶發(fā)性特別強(qiáng)，只要其中任一觸點(diǎn)發(fā)生故障，列車的牽引控制功能將無法正常實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)車輛將不能正常牽引。對(duì)于在正線的車輛，由此造成的影響不可小覷，輕則導(dǎo)致2-5 min的晚點(diǎn)或清客下線，重則導(dǎo)致列車行車大間隔甚至救援，將嚴(yán)重降低正線列車運(yùn)營效率，對(duì)服務(wù)質(zhì)量造成極壞的影響。

3 應(yīng)急運(yùn)行模式電路

深圳地鐵一期車輛的應(yīng)急運(yùn)行模式電路，針對(duì)的就是在列車的關(guān)鍵繼電器故障，列車無法牽引動(dòng)車的情況而設(shè)計(jì)。該電路的應(yīng)用可以解決繼電器故障導(dǎo)致的電路功能不全的問題，使得列車可以牽引動(dòng)車，而司機(jī)通過簡單的幾個(gè)操作，在短時(shí)間內(nèi)駕駛車輛運(yùn)行至站臺(tái)，疏散乘客，極大地降低車輛故障對(duì)乘客的影響。同時(shí)，該電路需要人工操作，與正常模式下的電路相互獨(dú)立、互不影響，具有雙備份的冗余功能，這中具有冗余功能的電路稱之為列車應(yīng)急運(yùn)行模式電路。

根據(jù)深圳地鐵一期車輛的七大電路的特點(diǎn)，應(yīng)急運(yùn)行模式電路的冗余功能也相應(yīng)地體現(xiàn)在七大模塊中。

3.1 司機(jī)臺(tái)激活冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中A區(qū)紅色部分所示，列車線30271有DC110 V電壓，當(dāng)列車切除ATP開關(guān)04S01，其觸點(diǎn)（27～28）閉合，此時(shí)列車運(yùn)行模式為URM模式，合上應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22（其相應(yīng)的常開觸頭閉合），打開司機(jī)臺(tái)主控鑰匙（-S01），列車控制應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73得電，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，同時(shí)應(yīng)急運(yùn)行模式指示燈02H70亮，標(biāo)志著列車應(yīng)急運(yùn)行模式啟動(dòng)成功。列車控制應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73可替代列車控制繼電器02K01、02K02、2K03、02K04、02K05、02K07的關(guān)鍵觸點(diǎn)的作用，實(shí)現(xiàn)冗余。

3.2 列車安全環(huán)路冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中C區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22，其常開觸點(diǎn)（17～18）、（33～34）閉合，激活司機(jī)臺(tái)后，應(yīng)急繼電器02K71和02K73的常開觸點(diǎn)（83～84）閉合，應(yīng)急繼電器02K75得電，應(yīng)急繼電器02K75可替代02K10繼電器關(guān)鍵觸點(diǎn)作用，實(shí)現(xiàn)冗余。同時(shí)，該電路也保證了即使列車啟用了應(yīng)急運(yùn)行模式，操作端緊急停車按鈕仍然有效。

3.3 列車向前方向、警惕監(jiān)視冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區(qū)紅色部分所示，列車線20100有DC110 V電壓，合上應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22，其常開觸點(diǎn)（9～10）、（23～24）閉合，激活司機(jī)臺(tái)后，02K70的常開觸點(diǎn)（83～84）閉合，02K71的常開觸點(diǎn)（33～34）、（63～64）常開觸點(diǎn)閉合，02K75的常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，列車向前方向指令線20210和列車警惕監(jiān)視指令線20207得電，實(shí)現(xiàn)冗余。列車啟動(dòng)應(yīng)急運(yùn)行模式后，默認(rèn)輸出向前方向。

3.4 列車牽引安全冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中D區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22，激活司機(jī)臺(tái)，應(yīng)急繼電器02K70的常開觸點(diǎn)（43～44）閉合，列車牽引安全指令線21901得電，實(shí)現(xiàn)牽引安全冗余功能。

3.5 列車制動(dòng)指令冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中E區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22，其常開觸點(diǎn)（35～36）、（37～38）閉合，激活司機(jī)臺(tái)，應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K73、02K75得電，其常開觸點(diǎn)閉合，則在牽引手柄未進(jìn)入制動(dòng)位置時(shí)，非緊急制動(dòng)、非常用制動(dòng)、非快速制動(dòng)指令線得電。當(dāng)牽引手柄進(jìn)入制動(dòng)位置時(shí)，列車相應(yīng)的制動(dòng)指令線可以相應(yīng)的得失電，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)指令的冗余功能。

3.6 列車牽引允許冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區(qū)紅色部分所示，合應(yīng)急運(yùn)行模式開關(guān)02S22，其常開觸頭（3～4）閉合，激活司機(jī)臺(tái)，應(yīng)急繼電器02K70得電，其常開觸點(diǎn)（13～14）閉合，在列車警惕監(jiān)視冗余電路建立的前提下，推牽引手柄離開零位，牽引允許指令線20417，實(shí)現(xiàn)冗余。

4 結(jié)語

應(yīng)急運(yùn)行模式電路，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)該車型的七大電路進(jìn)行冗余改造，解決了105對(duì)關(guān)鍵繼電器觸頭中任一觸頭故障時(shí)無法動(dòng)車的情況，使得列車依靠自身動(dòng)力，牽引至站臺(tái)，達(dá)到疏散乘客并退出服務(wù)的目的，減少了此類故障對(duì)正線造成的影響，有效遏制甚至消滅30 min行車大間隔和救援事件的發(fā)生，提高了運(yùn)營保障能力。目前對(duì)深圳地鐵一期22列車中19列都進(jìn)行了上述電路改進(jìn)，列車的正線運(yùn)營質(zhì)量得到了有效保障。

參考文獻(xiàn)

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