地鐵信號與車輛接口的研究

陳靜

（南昌軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司）

摘 要： 信號系統(tǒng)作為地鐵機電設(shè)備的主要基礎(chǔ)設(shè)備，是保證列車和乘客的安全，實現(xiàn)列車快速、高密、有序運行的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。結(jié)合實際，分析正線與車輛段信號系統(tǒng)聯(lián)鎖接口方案，對保證列車運營的安全性和可靠性具有十分重要的作用。

關(guān)鍵詞： 信號；地鐵；接口

1.背景

為了實現(xiàn)列車自動控制，信號與車輛接口問題成為了影響調(diào)試進(jìn)度的重要因素。廣州地鐵4號線于2006年12月28號全線開通，列車運營至今日已逾11年之久，期間發(fā)生多次信號與車輛接口方面的故障，使列車晚點，影響運營服務(wù)質(zhì)量。用過其中的典型事例分析，希望能對今后地鐵車輛與信號接口方面的維修、設(shè)計工作提供參考。

2.信號系統(tǒng)與車輛系統(tǒng)的接口

2.1 電源

由車輛提供4路DC110V電壓給車載信號設(shè)備，在77-143V的電壓范圍之內(nèi)設(shè)備可正常工作，短時間的低于或高于此電壓范圍不會影響設(shè)備的工作。車輛提供的4路DC110V通過自動保險開關(guān)后接到車載設(shè)備的分線端子上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，分別提供給ATO設(shè)備、ATP設(shè)備、110V外設(shè)和24V外設(shè)。

2.2 ATP車載單元的外部靜態(tài)輸入

2.2.1 主控鑰匙

ATP車載單元向列車駕駛室的主控鑰匙接點送110V電壓，當(dāng)主控鑰匙打開，接點閉合，送回110V電壓給ATP車載單元，如果主控鑰匙沒打開，接點沒閉合，就沒有110V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷主控鑰匙是否打開。

2.2.2 門控接點

ATP車載單元向車輛左右門鎖閉繼電器的接點送24V電壓，當(dāng)左右兩邊車門全部都關(guān)閉，兩鎖閉繼電器的接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當(dāng)其中有一個門沒關(guān)；對應(yīng)的左門或右門鎖閉繼電器的接點就不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷車門是否關(guān)閉。

2.2.3 ATO啟動按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的ATO啟動按鈕接點送24V電壓，當(dāng)按壓ATO啟動按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元。當(dāng)沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓ATO啟動按鈕。

2.2.4 ATO釋放

ATP車載單元向列車駕駛臺上的方向手柄和主控手柄的串聯(lián)接點送110V電壓，放方向手柄在向前和主控手柄在零位時，110V電壓送回給ATP車載單元，當(dāng)方向手柄不再向前或主控手柄不在零位，沒有110V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷是否能達(dá)到ATO釋放。

2.2.5 RM按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的RM按鈕接點送24V電壓，當(dāng)按壓RM按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當(dāng)沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓RM按鈕。

2.2.6 強行開門按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的強行開門按鈕接點送24V電壓，當(dāng)按壓強行開門按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當(dāng)沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓強行開門按鈕。

2.2.7 車輛的緊急制動狀態(tài)

輸入由車輛到ATP車載單元，當(dāng)電壓是110V時，非緊急制動狀態(tài)，當(dāng)電壓是0V時，為緊急制動狀態(tài)。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷車輛是否產(chǎn)生了緊急制動。

2.2.8 自動折返按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的自動折返按鈕接點送24V電壓，當(dāng)按壓自動折返按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當(dāng)沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓自動折返按鈕。

2.3 車載ATP到車輛的靜態(tài)輸出

2.3.1 緊急制動

從車輛給110V電壓到ATP車載單元，經(jīng)ATP的K6、K7繼電器接點后，送回給車輛，如果ATP沒有啟動緊急制動，繼電器接點閉合，送回車輛的是110V電壓，車輛不會實施緊急制動。當(dāng)ATP啟動緊急制動，繼電器接點斷電，110V電壓不能送回給車輛，車輛實施緊急制動。

2.3.2 門釋放（左門釋放和右門釋放）

ATP車載單元送電壓給車輛的相關(guān)繼電器，當(dāng)送的是110V電壓，車輛相關(guān)繼電器接點吸起，車門允許打開，當(dāng)電壓為0V，車輛相關(guān)繼電器接點落下，車門不允許打開。

2.3.3 ATP安全責(zé)任

當(dāng)ATP車載單元已承擔(dān)列車的安全責(zé)任，從ATP送110V電壓，點亮車輛駕駛臺RM按鈕上的ATP安全責(zé)任燈。

3.接口問題分析與處理

3.1 電磁兼容問題

廣州地鐵4號線采用的是直線電機系統(tǒng)，這項新技術(shù)帶來的諸多好處的同時，也提高了對車載設(shè)備電磁兼容的要求。

4號線正線運營中，車載信號系統(tǒng)在列車輔助逆變器工作的情況下，多次出現(xiàn)ATP自動保護(hù)和車載應(yīng)答器死機，即車載應(yīng)答器無法啟動，不能正常收到線路上的應(yīng)答回復(fù)。通過對應(yīng)答器輸入干擾電平的多次測量，發(fā)現(xiàn)列車輔助逆變器對應(yīng)答器啟動干擾輸入已經(jīng)達(dá)到了20DB。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)批量生產(chǎn)的列車輔助逆變器內(nèi)的晶閘管曾進(jìn)行換型改造，加大了逆變器的輸出功率，改造后的列車電磁兼容性能不能滿足設(shè)計初期的要求。

3.2 列車車門控制方式接口問題

地鐵車輛是采用的電控電動的塞拉門，其控制功能由門控器EDCU來完成。門控器EDCU的控制邏輯是：

（1）開門列車線持續(xù)接收110V電壓超過500ms以上，執(zhí)行開門動作。

（2）關(guān)門列車線持續(xù)接收110V電壓超過500ms以上，執(zhí)行關(guān)門動作。

為實現(xiàn)列車ATO駕駛時能夠自動開門，在門控器的開門指令線上，并聯(lián)了車載信號控制的開門繼電器觸點，而在車載信號的車門控制邏輯中，開門繼電器常開觸點動作后將持續(xù)閉合，直到檢測到司機按下關(guān)門按鈕指令，該常開觸點才會斷開。

這樣的控制邏輯將引發(fā)一個問題，當(dāng)車門發(fā)生故障且車門打開情況下，需要司機先手動關(guān)門再切除車門，車門關(guān)到位后，由于EDCU的開門指令線持續(xù)得電，開門命令有效，門控單元再次持續(xù)執(zhí)行開門動作，車門將重新打開，無法進(jìn)行正常關(guān)門操作。唯一的解決辦法是關(guān)閉門控單元EDCU的控制電源，切除電動控制，再手動關(guān)門。這樣的后果是浪費正線處理故障時間，容易造成列車晚點。

通過對該問題的深入研究，筆者認(rèn)為解決此問題可通過兩種途徑。途徑已是信號方更改繼電器控制邏輯，控制信號的開門繼電器觸點閉合500ms后，將其關(guān)斷，使開門指令線失電，便可以模擬司機人工開門時的操作。途徑二是通過更改車門控制器EDCU的邏輯，增加車門狀態(tài)的記錄功能，只檢測開關(guān)門信號的上升沿，便可以有效地屏蔽來自車載信號控制的持續(xù)開門電平。

3.3 列車制動力不穩(wěn)的問題

地鐵列車采用電制動與空氣制動聯(lián)合作用的混合制動方式，在列車進(jìn)行ATO自動駕駛調(diào)試時出現(xiàn)過制動減速率不穩(wěn)定，影響了ATO停車精度。

4.結(jié)語

車輛信號接口不僅在設(shè)計初期應(yīng)周全考慮，在設(shè)備維護(hù)期間也是管理的一大難題，接口聯(lián)絡(luò)和設(shè)計工作質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到后期車輛運營情況，期望本文能夠?qū)Τ鞘熊壍赖罔F車輛設(shè)計，運營維護(hù)工作提供現(xiàn)場經(jīng)驗和幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]城市軌道交通-信號系統(tǒng)接口管理技術(shù)探討.李海川.電力機車與城軌車輛.2003.