地铁列车制动缓解旁路电路的改进

第１４卷第２期　２０１１年６月　成都电子机械高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｚｄｕ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｃｏ　ＶＯ１．１４．Ｎｏ．２　Ｊｕｎｅ．。２０１１　地铁列车制动缓解旁路电路的改进　郭紫林　，周述良　（１．西南交通大学　电气工程学院，成都６１００３１；２．成都电子机械高等专科学校通信工程系，成都６１００７１）　摘要：为解决现有地铁列车制动缓解电路和制动缓解旁路开关存在的问题，本文通过对制动缓解　旁路电路的详细分析，提出在旁路开关失效的情况下，使得列车收到空气制动和停放制动已缓解　信号的改进方法，有效地降低了行车大间隔事故和救援事故发生的频率。　关键词：空气制动；停放制动；紧急制动；旁路开关；救援事故；改进　中图分类号：Ｕ２７９．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—５４４０（２０１　１）０２—００３３—０４　Ｔｈｅ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｂｙｐａｓｓ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　Ｂｒａｋｅ　Ｒｅｌｅａｓｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍｅｔｒｏ　Ｔｒａｉｎ　Ｇｕｏ　Ｚｉｌｉｎ　，ＺＨＯＵ　Ｓｈｕｌｉａｎｇ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００３　１，Ｃｈｉｎａ；２　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ＣｏＨｅｇｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００７１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｙｐａｓｓ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｂｒａｋｅ　ｒｅｌｅａｓｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ａｉｒ　ｂｒａｋｅ　ａｎｄ　ｐａｒｋｉｎｇ　ｂｒａｋｅ　ｂｅ　ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｂｙｐａｓｓ　ｓｗｉｔｃｈ　ｆａｉｌｓ　ｔｏ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｔ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ａｎｄ　ｂｙｐａｓｓ　ｓｗｉｔｃｈ　ｏｆ　ｂｒａｋｅ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｉｎ　ｍｅｔｒｏ　ｔｒａｉｎ．Ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｏｆ　ｌｏｎｇｔｉｍｅ　ｔｒａｆｆｉｃ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｓｃｕｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｊｒ　ｂｒａｋｅ；Ｐａｒｋｉｎｇ　ｂｒａｋｅ；Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｂｒａｋｅ；Ｂｙｐａｓｓ　ｓｗｉｔｃｈ；Ｒｅｓｃｕｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ；　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．　地铁列车牵引控制电路故障，特别是与列车牵引信号有关的关键继电器和线路的故障，引发了３０分钟　以上行车大间隔事故和列车救援事故的发生，严重影响了正线运营。分析其故障原因，有继电器触头阻值不　稳定、继电器卡滞、模块电源供电不稳定、连接器故障和软件设计缺陷等等，但继电器故障居多。现有的地铁　列车上大都设有相应功能的旁路开关，可以通过旁路开关解决一部分继电器故障问题，在旁路开关失效情况　下，列车无法动车，一般都会发生救援事故。　１　问题的提出　制动缓解包括空气制动缓解和停放制动缓解，作为列车运行的基础条件，当制动缓解控制电路故障时，可　以通过既有的制动缓解旁路开关旁路各类制动，使得列车收到制动已缓解的信号。但制动缓解旁路开关功能　收稿日期：２０１ｌ一０４—０６　作者简介：郭紫林（１９８２一），男（汉族），湖南宁远人，在读硕士研究生，研究方向：运载工具与智能控制。　周述良（１９５２一），男（汉族），四川彭州人，高级工程师，研究方向：电子技术。　成都电子机械高等专科学校学报ｈｔｔｐ：／／ｐａｐｅｒ．ｏｅｃ．ｅｄｕ．ｃｎ／　第ｌ４卷　失效时，地铁列车无法收到制动已缓解信号，列车无法正常运行，必然导致救援事故发生。以深圳地铁１号线　为例，深圳地铁１号线自开通以来多次发生因为继电器故障，导致无法动车甚至救援事件发生的情况。　２００８年８月，１０１车司机在竹子林一车公庙上行区间报，列车动车后启动联锁屏红色，列车自动运行　（ＡＴＯ）推荐速度７０　ｋｍ／ｈ，但ＡＴＯ／ＳＭ（列车自动运行／监控人工运行）模式只能运行到１０　ｋｍ／ｈ，空气制动闪　红。决定实施救援，但在救援队未到达前列车自行运行到竹子林备用线。最后查明为５号车１位转向架制动　压力开关故障导致０２Ｋ５２吸合故障，引起列车制动缓解监控环线无法得电以及制动缓解灯不亮，封锁牵引。　２００９年３月，１１７车因为空开断开引起０２Ｋ５１失电，此时停放制动缓解继电器０２Ｋ５１和停放制动施加　继电器０２Ｋ５０同时失电，同时停放制动缓解和空气制动缓解都不能正常反馈，列车无法动车。　广州地铁１号线和其他地铁公司也多次发生类似情况，因此研究在制动缓解旁路开关失效情况下，通过　改进后的旁路电路达到动车目的，最大可能地避免救援事故发生就显得很有必要了。　２基本原理　ＱｃＨ　ＱｃＨ　所有制动已缓解指示灯只有在停放制动缓　解环路已经建立、空气制动也已缓解、所有制动　缓解继电器线圈得电使得相应触点闭合后，才　能点亮。空气制动缓解环路贯穿整列车，其未　缓解而启动列车会引起空气制动启动联锁导致　无法动车。空气制动缓解环路建立时，非操作　端司机室继电器触点闭合接入１１０　Ｖ电压，经　过已经形成的空气制动缓解环路到达操作端　图１　空气制动缓解逻辑梯形图　司机室，通过继电器闭合的触点，使得所有制　动缓解指示灯点亮。以深圳地铁一号线为例，　其空气制动缓解电路逻辑梯形图如图ｌ所示。　３　Ｑ　图１中，只有在１、２位转向架压力均小于　Ｃ　０．８　Ｂａｒ情况下，继电器０２Ｋ５２、Ｏ２Ｋ５８线圈才会　Ｏ一２１２０１　得电；通过司机室的软键也可以使得所有制动　缓解旁路继电器０２Ｋ５４得电，空气制动缓解环　路形成；在闭合旁路开关０２Ｓ１４时，列车线　２１１４９得电（此时所有制动缓解指示灯０２Ｈ０２　无法闪亮），列车空气制动缓解，均可继续动车。　图２停放制动缓解逻辑梯形图　停放制动施加时制动力由弹簧提供，停放制动缓解时由压缩空气缓解，施加和缓解也可通过停放制动压　力实施，当停放制动缸压力小于３．５　Ｂａｒ时停放制动自动施加，当停放制动压力大于４．５　Ｂａｒ时停放制动才　能被缓解，停放制动施加和缓解还可通过操作人员人工操作相关按钮实现。以深圳地铁１号线为例，其停放　制动缓解逻辑梯形图如图２所示。　图２中，只有停放制动缸压力正常时，继电器０２Ｋ５１线圈才会得电；通过司机室软键可以直接使继电器　０２Ｋ５５线圈得电，建立停放制动缓解环路；也可以通过闭合旁路开关０２Ｓ１０，使得列车牵引线２０４１７得电，均　可继续动车。　３存在的问题　列车只有在所有制动已经缓解的情况下，才能动车运行，空气制动缓解环路未建立而动车就会有空气制　动缓解联锁。以深圳地铁１号线为例，空气制动缓解环路中主要元件故障存在的风险如表１所示。　２０１１年第２期　郭紫林，周述良：地铁列车制动缓解旁路电路的改进　表１　空气制动缓解环路主要元件故障存在的风险　表２停放制动缓解环路主要元件故障存在的风险　列车只有在停放制动已经缓解的情况下，才能动车运行，停放制动缓解环路未建立而动车就会有停放制　动缓解联锁。以深圳地铁１号线为例，停放制动缓解环路中主要元件故障存在的风险如表２所示。　４解决方案　在列车司机室设备柜前面板增设一个开关０２Ｓ８８。列车由于空气制动和停放制动旁路开关故障造成制　动无法缓解时，扳动增设的开关０２Ｓ８８，使得所有制动缓解环路和紧急制动缓解环路得电，继续动车。因为　紧急制动也是行车的一个必要条件，所以紧急制动经常跟空气制动和停放制动一同考虑，在此次改进中就充　分考虑了这个因素。改进后的线路如图３、图４所示。　＋ＤＣＥＱＬ　０２Ｋ０３　一…一一一一Ｉ　（０２０１４）　２２　４２　——Ｂ一已有　标识　２ｏ４１　７　＋　￥１４　：Ｅ日【Ｉ　３ｌ　．　４４　．．　Ｂ一新蝗　０　、　．照一一一…—　标识　（　２０１４１１　４　＋Ｄ　ｒｔｏｎ。　２，ｏｎ２，６　）、１　１　３３　４３　ｇ０８　。　￣ＣＥＱＬ●　【２　２６】－４　Ａ　Ａ　Ａ　．　Ｖ２　￡Ｋ　０２ｖ２０：　Ｚ　ｆ　［Ａ　２７。　９　２　０２Ｖ３４　＿　Ｚ　Ｋ　。　Ｋ　Ｋ　ｘ　Ｋ　、　３　２Ｋ了　、　ｒｎ，ｎ，７、　ＤｃＥ日　ｍ　，　Ｈｌ　７　　’－　Ｈ２　图　空气制动、停放制动缓解改进线路图　图　中，新增线路采用与原有线路并联的方式，　触点　、　两组触电同时闭合方可使得所有制　动缓解列车线　得电，实现缓解所有制动的目的，但此时所有制动缓解列车灯　不亮。此处新增　线路未引入高压危险，风险安全可靠。　图４中，新增线路采用与原有线路并联的方式，　触点　、　两组触电同时闭合，在有选定的方　成都电子机械高等专科学校学报ｈｔｔｐ：／／ｐａｐｅｒ．ｅｅｃ．ｅｄｕ．ｃｎ／　第ｌ４卷　向信号和列车自动控制（ＡＴＣ）系统正常／ＡＰＴ被切除时，实现缓解紧急制动目的，二极管０２Ｖ７４阻止了　２０３１２线的反向电流。此处新增线路未引入高压危险，风险安全可靠。　０＋Ｄ２ＫＣ０Ｅ１Ｑ　Ｑ４Ｌ　ｌ　＋３０２ＤｌＣ∞９、ＥＱＬ　　Ｉ３３　（０２０１２）ｌ４４（０２０；２２）　３４　２娥江Ｑ　一０２Ｋ１０ｌ　＂Ｔｄ　ｌ　ｃ¨；、卫　屯　ｍ２∞２０３０３　４　、７１　，　３　｜　。　ｌ∞…＋ＤＣＥ　Ｑ　Ｌｉｍ；　Ｌ、　ｌ３４３　．２＿　４（０４０３５）　一　：２　Ｌ　２１　＋ＤｃＥＱＬ　Ｌ＋ＤＣＥＱＬ　～￣０２—１９６１　２２　’０２ＳＳ　Ｓ‘　Ｕ　…，、０２Ｖ７４＋ＤｃＥＱＬ　Ａ　２哆５）　兰０２　Ａ　ｈ、Ｌ．Ｋ一２０３１２　０２ｖＵ５　５　，　—　６…２０３４…１７　８　２０３４２＂－。’　≤…　＋ｎ　ＦｎＴ　。翁瑁辑爵卅　一已有线路和标识　６＋ＤＣＥＱ）Ｌ　１　０ｌ　０９０（０４４Ａ００３６２　）　，：、墨：｛　ｌ：：　：：三ｊ　图４紧急制动缓解改进线路图　５　结语　静态调试、试车线跑车和正线运营中，此次改进均未对现有线路造成影响，能达到缓解制动目的。但执　行此操作必须在按照地铁列车故障处理指南要求处理无效，列车到站清客完毕后，力求最大可能避免３０分　钟以上行车大间隔事件和救援事故发生的情况下。此操作执行后司机需加强警惕，注意观察，与行车调度中　心时刻保持联系。　地铁列车自动化程度高，对整个系统的ＲＡＭＳ（安全性、可靠性、可用性和可维护性）要求高，不可能完全　消除由于继电器故障带来的事故，只能尽最大可能地降低。在满足ＲＡＭＳ规范前提下，充分考虑司机既有　操作习惯，对关键继电器和既有旁路开关以及对相关器件进行旁路操作，依靠列车自身动力以最快速度驶离　正线，确保正线运营的通畅。　参考文献：　［１］温志强，蒋晓东，王新宇．深圳地铁一期工程地铁车辆受电弓监控电路的旁路改造［Ｊ］．机车电传动，２０１０（１）：５５—５６．　［２］南玉才．深圳地铁列车救援联挂电路的改进［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，２００９（４）：５７—５８．　［３］傅思良，王志铭．深圳地铁车辆充电机紧急启动控制电路及操作方法的改进［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，２００７（３）：６５—６７　［４］陶功安，袁立祥，马喜成．广州地铁３号线地铁车辆［Ｊ］．机车电传动，２００６（４）：５３—５９．　［５］黎莉莉，肖向前．广州地铁３号线车门电机断线诊断信息的分析与处理［Ｊ］．机车电传动，２００９（３）：５７—５８．