探討地鐵外置式旁路裝置

陳翔

摘 要： 隨著地鐵不斷發(fā)展，各地鐵線路也多次出現(xiàn)因列車(chē)司控器故障而導(dǎo)致的列車(chē)故障、救援事件，嚴(yán)重影響了地鐵正線運(yùn)營(yíng)的質(zhì)量，同時(shí)也降低了乘客的滿意度。為進(jìn)一步降低因列車(chē)司控器故障而導(dǎo)致的正線運(yùn)營(yíng)故障、救援情況發(fā)生的影響，不斷提升乘客出行的舒適度和滿意度，上海申通地鐵集團(tuán)不斷鉆研、持續(xù)對(duì)列車(chē)技術(shù)進(jìn)行革新，推出了外置式旁路裝置的技術(shù)方案。主要通過(guò)對(duì)地鐵外置式旁路裝置的原理、功能、使用方法等方面進(jìn)行分析，探討地鐵外置式旁路裝置對(duì)現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)體系的影響，旨在幫助讀者更好地了解地鐵相關(guān)知識(shí)。

關(guān)鍵詞： 地鐵 旁路裝置 外接 故障處置

中圖分類(lèi)號(hào)： U231文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）01-0018-03

1 研究背景

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，城市軌道交通行業(yè)也迎來(lái)了快速發(fā)展。近年來(lái)，居民出行選擇乘坐地鐵的強(qiáng)度和頻次不斷增加，由列車(chē)司控器故障導(dǎo)致的列車(chē)救援事件也隨之增多。為有效降低由司控器故障而導(dǎo)致的正線運(yùn)營(yíng)故障、救援情況的發(fā)生，提升乘客滿意度，上海申通地鐵集團(tuán)通過(guò)不斷的技術(shù)革新，通過(guò)外接設(shè)備旁路列車(chē)線的理念，開(kāi)創(chuàng)外置式旁路裝置。該裝置擁有地鐵列車(chē)強(qiáng)制制動(dòng)緩解及牽引功能，可在列車(chē)正線運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)司控器發(fā)生故障導(dǎo)致的緊急制動(dòng)無(wú)法緩解的故障情況下，實(shí)現(xiàn)外接旁路功能，緩解列車(chē)緊急制動(dòng)從而強(qiáng)制牽引列車(chē)，避免列車(chē)救援的情況發(fā)生，從而降低對(duì)線路正常運(yùn)營(yíng)的影響。

2 外置式旁路裝置

由于地鐵運(yùn)行線路一般在同一方向僅有一根軌道供該方向的列車(chē)運(yùn)營(yíng)，若前方列車(chē)遇到列車(chē)故障等突發(fā)情況迫停于軌道區(qū)間內(nèi)，后續(xù)列車(chē)則無(wú)法對(duì)前方列車(chē)進(jìn)行繞行。因此，當(dāng)前方列車(chē)由于司控器等故障而導(dǎo)致列車(chē)上緊急制動(dòng)，經(jīng)排除故障無(wú)效后，需要將該故障列車(chē)以牽引/推進(jìn)的方式運(yùn)行至就近存車(chē)線/終點(diǎn)站退出運(yùn)營(yíng)，以免對(duì)后續(xù)列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)造成影響。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)環(huán)境中，列車(chē)緊急制動(dòng)的緩解是列車(chē)故障排除后重新建立牽引的必要環(huán)節(jié)[1]。

但是現(xiàn)有的軌道交通運(yùn)行體系中，往往只能通過(guò)車(chē)載旁路和復(fù)位繼電器等方式解決緊急制動(dòng)系統(tǒng)回路中繼電器及部分電路失效等故障，對(duì)于貫穿全車(chē)的緊急制動(dòng)故障與緊急制動(dòng)電路短路等其他故障則無(wú)法處理[2]，若前行列車(chē)出現(xiàn)由于司控器等故障而導(dǎo)致的緊急制動(dòng)無(wú)法緩解情況，正常運(yùn)營(yíng)的后續(xù)列車(chē)，需要先清客然后對(duì)故障的前行列車(chē)進(jìn)行推進(jìn)救援，很大程度上影響了線路上后續(xù)列車(chē)的正常運(yùn)行及市民的正常出行和乘坐滿意度。

為進(jìn)一步降低由于列車(chē)司控器故障而導(dǎo)致列車(chē)正線運(yùn)營(yíng)時(shí)出現(xiàn)緊急制動(dòng)無(wú)法緩解的情況，上海申通地鐵集團(tuán)研發(fā)外置式旁路裝置，實(shí)現(xiàn)外接旁路功能，避免列車(chē)因緊急制動(dòng)無(wú)法緩解而造成的列車(chē)救援，降低對(duì)線路日常運(yùn)營(yíng)的影響。該裝置共制訂涉及49種車(chē)型、合計(jì)98套技術(shù)方案，同時(shí)完成相關(guān)技術(shù)審核工作。截至目前，上海申通地鐵集團(tuán)下屬運(yùn)營(yíng)分公司所有上線列車(chē)的外置旁路裝置的覆蓋率到達(dá)100%。

2.1 外置式旁路裝置原理

司控器外置式旁路裝置類(lèi)似于列車(chē)外接的備用操控設(shè)備，通過(guò)特殊接口連接受控端司機(jī)室，取得列車(chē)操控權(quán)，同時(shí)旁路列車(chē)原有相關(guān)的控制回路，確保列車(chē)在司控器故障無(wú)法動(dòng)車(chē)后接入外置式旁路裝置，能達(dá)到緩解列車(chē)故障時(shí)無(wú)法牽引、緊急制動(dòng)無(wú)法緩解等狀況，避免列車(chē)救援，從而降低對(duì)線路正常運(yùn)營(yíng)的影響，外置式旁路裝置設(shè)置也解決了在列車(chē)上設(shè)置功能箱體、模塊的旁路所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)為盡可能減少對(duì)列車(chē)原有控制回路的變動(dòng)，所有的控制裝置均設(shè)計(jì)安裝在外置式旁路裝置的外接操作盒中，列車(chē)部分僅采用部分相關(guān)控制系統(tǒng)的列車(chē)線進(jìn)行引出，以滿足外置式旁路開(kāi)關(guān)的接入[3]，如圖1所示。

2.2 外置式旁路裝置基本構(gòu)造

司控器外置式旁路裝置為上海地鐵列車(chē)緊急制動(dòng)緩解及牽引裝置，適用于上海地鐵所有列車(chē)車(chē)型，設(shè)置于地鐵列車(chē)的首車(chē)和/或尾車(chē)司機(jī)室內(nèi)，該裝置主要構(gòu)造包括1個(gè)激活按鈕開(kāi)關(guān)、1個(gè)緊急制動(dòng)緩解按鈕開(kāi)關(guān)、1個(gè)三檔旋鈕開(kāi)關(guān)、2個(gè)指示燈以及配套的保護(hù)空開(kāi)、二極管、1根外置接線和接頭。外置式旁路裝置如圖2所示。

通過(guò)外置接線和接頭將外置式旁路裝置接入列車(chē)，閉合空氣開(kāi)關(guān)確認(rèn)電路激活后，可直接使用列車(chē)方孔鑰匙進(jìn)行激活，進(jìn)行后續(xù)操作。其中緊急制動(dòng)緩解按鈕可實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)緊急制動(dòng)和快速制動(dòng)的施加與緩解，與列車(chē)的緊急制動(dòng)緩解內(nèi)部模塊相連接；三檔旋鈕開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)列車(chē)主手柄的相關(guān)功能，包括滿足列車(chē)正常牽引、惰行、制動(dòng)等功能，與列車(chē)的牽引授權(quán)模塊、制動(dòng)授權(quán)模塊相連接。根據(jù)列車(chē)車(chē)型不同，使用外置式旁路裝置進(jìn)行牽引時(shí)需通常需要保持5～8 s左右。

2.3 外置旁路裝置與列車(chē)線對(duì)接

為滿足地鐵列車(chē)在使用司控器外置式旁路裝置后能旁路列車(chē)緊急制動(dòng)無(wú)法緩解的故障，使列車(chē)能夠正常牽引。在不影響列車(chē)原有的電路走向設(shè)計(jì)的情況下，盡可能減少對(duì)列車(chē)控制回路的變動(dòng)，將原有的鑰匙激活、列車(chē)向前、緊急牽引、所有HSCB緊急斷開(kāi)、牽引安全、牽引指令、無(wú)緊急制動(dòng)、無(wú)快速制動(dòng)、無(wú)常用制動(dòng)等一些相關(guān)控制列車(chē)線路配套設(shè)置對(duì)應(yīng)外接引出線路，同時(shí)為這些外接引出線路設(shè)置集中預(yù)留接口，方便所有引出線與司控器外置式旁路裝置進(jìn)行有效對(duì)接[4]，具體見(jiàn)圖3。

在外置旁路裝置不使用的狀態(tài)下，需要保持外置旁路裝置接頭處和列車(chē)兩端司機(jī)室接頭處處于開(kāi)路狀態(tài)并設(shè)置保護(hù)蓋對(duì)外置旁路裝置盒進(jìn)行防護(hù)，以防止誤觸碰該裝置而導(dǎo)致列車(chē)正常行駛時(shí)出現(xiàn)緊急制動(dòng)失效的情況發(fā)生。

3 外置式旁路裝置操作步驟

（1）在使用外置旁路裝置之前，首先要確保列車(chē)ATC旁路在切除狀態(tài)，若車(chē)輛配有強(qiáng)制牽引旁路則需要一并切除。

（2）將受控端司機(jī)室的司控器方式方向手柄和牽引/制動(dòng)手柄置于零位，將列車(chē)主控鑰匙轉(zhuǎn)至斷開(kāi)位并拔出主控鑰匙，關(guān)斷受控端司機(jī)室。

（3）取出受控端司機(jī)室內(nèi)的“外置式旁路裝置”。確認(rèn)“外置式旁路裝置”上電源開(kāi)關(guān)處于分位，緊急/快速制動(dòng)緩解旋鈕（黑色旋鈕）處于“關(guān)” 位，三檔位開(kāi)關(guān)（紅色旋鈕）處于“惰行位”，激活開(kāi)關(guān)（方孔鎖）指示處于“關(guān)位”。

（4）從受控端司機(jī)室設(shè)備柜內(nèi)取出列車(chē)側(cè)插座，并將“外置式旁路裝置”的接線插頭連接至列車(chē)側(cè)插座，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直至插頭上的黃色指示點(diǎn)與插座上的黃色指示點(diǎn)對(duì)齊，鎖閉到位。

（5）閉合“外置式旁路裝置”上的電源空氣開(kāi)關(guān)，使用方孔鑰匙將鎖孔位置轉(zhuǎn)至“開(kāi)”位，確認(rèn)“外置式旁路裝置”上的綠色激活指示燈正常亮起，設(shè)備處于激活狀態(tài)后，激活“外置式旁路裝置”。轉(zhuǎn)動(dòng)緊急/快速制動(dòng)緩解旋鈕（黑色旋鈕）至“開(kāi)”位，確認(rèn)緊急/快速制動(dòng)緩解紅色指示燈正常亮起，并確認(rèn)列車(chē)緊急制動(dòng)緩解。

（6）使用“外置式旁路裝置”上的三檔紅色旋鈕開(kāi)關(guān)，三檔位開(kāi)關(guān)置于牽引位時(shí)，列車(chē)牽引；三檔位開(kāi)關(guān)置于惰行位時(shí)，列車(chē)惰行；三檔位開(kāi)關(guān)置于制動(dòng)位時(shí)，列車(chē)制動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，在使用三檔旋鈕開(kāi)關(guān)進(jìn)行牽引時(shí)要保持5～8 s左右，方能使列車(chē)啟動(dòng)。若遇到突發(fā)情況需要緊急停車(chē)，仍可使用司機(jī)室“緊急停車(chē)”按鈕施加有效制動(dòng)。

“外置式旁路裝置”使用完畢后，需先將緊急/快速制動(dòng)緩解旋鈕（黑色旋鈕）打至“關(guān)”位 后，然后使用方孔鑰匙將“外置式旁路裝置”的激活開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“關(guān)”位，接著斷開(kāi)外置式旁路裝置的電源空氣開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)，最后斷開(kāi)外置式旁路裝置和列車(chē)側(cè)的連接插頭，將外置式旁路裝置恢復(fù)至存放位置[5]。

4 外置式旁路裝置使用限制

（1）若列車(chē)出現(xiàn)以下故障情況，則無(wú)需使用“外置式旁路裝置”，直接申請(qǐng)救援操作：列車(chē)主風(fēng)缸壓力小于4.6 bar；列車(chē)出現(xiàn)自動(dòng)收車(chē)的情況；列車(chē)無(wú)網(wǎng)壓；列車(chē)4個(gè)MCM（牽引逆變器）嚴(yán)重故障且無(wú)法復(fù)位；列車(chē)4個(gè)HSCB（高速斷路器）斷開(kāi)且無(wú)法閉合。

（2）“外置式旁路裝置”為現(xiàn)有列車(chē)應(yīng)急排故處置之外的保底操作，由列車(chē)司機(jī)在故障處置無(wú)效后根據(jù)應(yīng)急排故手冊(cè)的要求主動(dòng)向運(yùn)營(yíng)調(diào)度申請(qǐng)，調(diào)度確認(rèn)條件具備并同意后，方可使用。在使用“外置式旁路裝置”動(dòng)車(chē)前，必須切除列車(chē)ATC旁路，同時(shí)進(jìn)行清客作業(yè)。若列車(chē)迫停于區(qū)間無(wú)法進(jìn)行清客作業(yè)，仍需使用“外置式旁路裝置”，列車(chē)司機(jī)應(yīng)確認(rèn)左、右關(guān)門(mén)燈點(diǎn)亮或HMI屏幕顯示全列車(chē)門(mén)完全關(guān)好，同時(shí)向乘客進(jìn)行廣播告知后方能動(dòng)車(chē)，運(yùn)行至下一站后進(jìn)行清客作業(yè)。廣播需要播報(bào)3遍，廣播詞為“列車(chē)啟動(dòng)，請(qǐng)乘客緊握扶手”。

（3）使用“外置式旁路裝置”時(shí)列車(chē)區(qū)間運(yùn)行限速40 km/h，在列車(chē)進(jìn)入折返線、盡頭線等限速5 km/h，無(wú)速度顯示時(shí)，列車(chē)司機(jī)應(yīng)盡量按以上限速運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中列車(chē)司機(jī)應(yīng)謹(jǐn)慎駕駛，加強(qiáng)對(duì)于線路瞭望，提前采取制動(dòng)、減速措施，若發(fā)現(xiàn)制動(dòng)力明顯不足的情況應(yīng)立即采取緊急制動(dòng)措施（使用緊急停車(chē)按鈕），確保列車(chē)運(yùn)行安全。

（4）遇列車(chē)進(jìn)折返或需要轉(zhuǎn)換運(yùn)營(yíng)方向時(shí)，則需按照“外置式旁路裝置”使用完畢的操作步驟拔下插頭，將外置式旁路裝置恢復(fù)至存放位置，再至另一端司機(jī)室進(jìn)行相應(yīng)操作；若另一端司機(jī)室也無(wú)法牽引時(shí)，須再次匯報(bào)調(diào)度情況，向調(diào)度申請(qǐng)，在取得調(diào)度同意后方可再次連接“外置式旁路裝置”后動(dòng)車(chē)。

5 結(jié)語(yǔ)

外置式旁路裝置是一種針對(duì)軌道交通創(chuàng)新的故障旁路方案，其優(yōu)點(diǎn)在于在列車(chē)正線運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)緊急制動(dòng)無(wú)法緩解的情況下，通過(guò)外置式旁路裝置實(shí)現(xiàn)旁路功能，使列車(chē)能強(qiáng)制牽引，避免列車(chē)救援，從而降低對(duì)線路正常運(yùn)營(yíng)的影響。同時(shí)，外置式旁路裝置外接操作盒的設(shè)置解決了在列車(chē)上設(shè)置功能箱體的旁路所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，該裝置可解決緊急制動(dòng)回路電路中繼電器及部分電路失效等故障，在保證列車(chē)安全的前提下，有效的降低列車(chē)救援情況的發(fā)生，保障乘客的安全出行，提高乘客乘坐滿意度。

參考文獻(xiàn)

[1]王群偉.城市軌道交通車(chē)控制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)不緩解故障分析[J].城市軌道交通研究，2018，21（6）：116-118.

[2]王穎，孟英華，李小亮.車(chē)輛所有制動(dòng)不緩解問(wèn)題研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2022（11）：55-57.

[3]關(guān)俊峰.一種電機(jī)啟動(dòng)控制方法[J].設(shè)備管理與維修，2022（15）：95-97.

[4]上海地鐵維護(hù)保障有限公司.一種地鐵列車(chē)強(qiáng)制制動(dòng)緩解及牽引裝置及其方法：CN202211018656.7[P].2022-11-01.

[5]雷超群，王兵.數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)外置維修旁路安全方案探討[J].智能建筑電氣技術(shù)，2022，16（3）：97-99.