蘇州軌道交通5號(hào)線列車異常降單弓故障分析

顧益聰

(蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，215004，蘇州)

1 故障描述

2021年5月，蘇州軌道交通5號(hào)線0508次列車司機(jī)報(bào)告，該列車以FAM(全自動(dòng)模式)運(yùn)行至胥口車輛段XL8017信號(hào)機(jī)前，列車帶受電弓動(dòng)車Mp1位置前弓自動(dòng)降下。OCC(運(yùn)行控制中心)組織司機(jī)接管列車后該車前弓自動(dòng)升起，故障恢復(fù)。該起事件發(fā)生于列車首次出庫(kù)上線時(shí)，未對(duì)正線運(yùn)營(yíng)造成較大影響。

2 受電弓升降控制原理

受電弓升弓與降弓的控制電路均通過(guò)DC 110 V緊急供電母線供電，均可以在FAM模式與非FAM模式下完成升降弓。

2.1 升弓控制原理

控制受電弓升弓有兩種方式，一種是通過(guò)人工旋轉(zhuǎn)受電弓控制旋鈕升弓，另一種是根據(jù)FAM模式下的升弓指令升弓。這兩種方式均可使升弓列車線得電。

如圖1所示，升弓列車線得電后，經(jīng)過(guò)防止反流二極管，在受電弓使能存在與LPR(降弓繼電器)未得電的情況下，RPTR(升弓繼電器)得電。該控制電路的核心在于，使升弓繼電器RPTR得電，繼而使受電弓電磁閥得電，控制受電弓升弓相應(yīng)氣路導(dǎo)通充氣，完成升弓。

圖1 受電弓升弓電路圖截圖Fig.1 Circuit diagram of pantograph bow ascending

2.2 降弓控制原理

控制受電弓降弓同樣有兩種方式，一種是通過(guò)人工旋轉(zhuǎn)受電弓控制旋鈕降弓，另一種是根據(jù)FAM模式下的降弓指令降弓。這兩種方式均可使降弓列車線得電。

如圖2所示，降弓列車線得電后，降弓繼電器LPR得電，其串聯(lián)在升弓控制電路中的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作；升弓繼電器RPTR失電，其常開(kāi)觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)，受電弓電磁閥失電，控制受電弓氣路排氣完成降弓動(dòng)作。

圖2 受電弓降弓電路圖截圖Fig.2 Circuit diagram of pantograph bow descending

綜上所述，升弓或降弓的關(guān)鍵在于升弓或降弓的列車線是否得電，以及升弓繼電器RPTR的得失電情況。

3 故障分析

由受電弓升降控制原理可知，降弓時(shí)其對(duì)應(yīng)的降弓列車線得電，升弓繼電器RPTR失電。若要確定降弓受哪一種方式控制，則需結(jié)合EVR(事件記錄)的變量信息進(jìn)行分析。

對(duì)EVR中的變量信息分析后發(fā)現(xiàn)：①在故障時(shí)刻，降弓繼電器LPR得電，升弓繼電器RPTR失電，符合降弓列車線得電情況。②列車駕駛模式由SM(ATP(列車自動(dòng)保護(hù))監(jiān)督下的人工駕駛)模式變?yōu)镕AM模式。據(jù)司機(jī)反饋，事發(fā)當(dāng)時(shí)其未操作受電弓控制旋鈕，控制旋鈕始終處于升雙弓位置，由此可排除人為誤觸發(fā)降弓的情況。因此，應(yīng)考慮降弓是FAM模式下的降弓指令使降弓列車線得電這一情況。由此故障排查方向確定為TCMS(列車控制與監(jiān)控系統(tǒng))發(fā)出了使受電弓異常降弓的控制信號(hào)。

列車在正線由非FAM模式升FAM模式情況下，控制系統(tǒng)會(huì)給出持續(xù)5 s的升弓脈沖信號(hào)，由圖3變量數(shù)據(jù)HVS_xRRPCmmd(遠(yuǎn)程升后弓指令)可見(jiàn)，列車升級(jí)為FAM模式的同時(shí)，控制系統(tǒng)給出了升后弓指令。而與此同時(shí)，輔助逆變器收到了降前弓信號(hào)ACE1_IxPanto1_1(見(jiàn)圖4)。相互矛盾的指令最終導(dǎo)致降前弓列車線得電。由此可判斷，是因線路串電或接線錯(cuò)誤導(dǎo)致降前弓列車線得電，具體故障原因可通過(guò)查線確定。

圖3 控制系統(tǒng)發(fā)出的遠(yuǎn)程升后弓指令

圖4 輔助逆變器接受的降前弓信號(hào)

在FAM模式下，結(jié)合升降弓列車線布線圖(見(jiàn)圖5)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，升后弓網(wǎng)絡(luò)觸點(diǎn)閉合后，升后弓列車線的D2013二極管20A端處于無(wú)電狀態(tài)，而降前弓列車線的D2014二極管21A端處于有電狀態(tài)。檢查這兩根列車線的接線情況發(fā)現(xiàn)，這兩根列車線的接線接反。按照正確的列車線布線圖重新接線后再次進(jìn)入FAM模式，受電弓狀態(tài)恢復(fù)正常，未出現(xiàn)異常降弓情況。綜上所述，0508次列車此次故障的原因?yàn)?，F(xiàn)AM模式下受電弓控制線路中升后弓與降前弓的列車線接線接反，導(dǎo)致列車進(jìn)入FAM模式后降前弓列車線異常得電而使受電弓前弓降下。

圖5 升降弓列車線布線圖截圖Fig.5 Wiring diagram of lifting and lowering bow train line

4 建議

1) 列車在正線發(fā)生受電弓故障，如處置無(wú)果則應(yīng)盡快退出服務(wù)，以防止對(duì)接觸網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)造成影響。

2) 對(duì)于列車降單弓故障，排查時(shí)應(yīng)首先排除與受電弓升降弓相關(guān)聯(lián)的斷路器、繼電器及電磁閥發(fā)生異常的可能性，繼而將排查方向轉(zhuǎn)向控制電路部分。

3) 本文中的故障案例，在查線過(guò)程中發(fā)現(xiàn)接線錯(cuò)誤的兩根線其接線線號(hào)與布線圖要求線號(hào)相一致，但線路本身與其所配線號(hào)不一致，表明該錯(cuò)誤責(zé)任在生產(chǎn)廠家。故應(yīng)要求生產(chǎn)廠家加強(qiáng)產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)，尤其要進(jìn)行線路與線號(hào)匹配度的測(cè)試，不能僅采用目測(cè)方式，還應(yīng)進(jìn)行功能性核驗(yàn)。

4) 該列車在預(yù)驗(yàn)收時(shí)，由于某些原因未進(jìn)行遠(yuǎn)程升降弓的功能測(cè)試，導(dǎo)致該車即將上線運(yùn)營(yíng)時(shí)出現(xiàn)降單弓故障。建議預(yù)驗(yàn)收時(shí)確保覆蓋所有測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)，對(duì)于因故未完成的測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)要在條件滿足時(shí)進(jìn)行測(cè)試，避免出現(xiàn)不測(cè)試某項(xiàng)功能即完成預(yù)驗(yàn)收的情況。