地铁列车应急牵引允许控制电路的设计

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摘 要：原牵引允许控制系统电器故障对车辆牵引严重 影响 ，极大影响行车效率，为此，在电路原理 分析 和充分考虑安全因素的基础上，提出了一套应急电路改进措施，改进后既能保障运行安全，又能提高运营效率，减少故障对运营造成的影响。关键词：地铁车辆；牵引控制；故障处理

  1 车辆概况    南京地铁采用 A 型车辆，其牵引、制动分别系统采用阿尔斯通和克诺尔公司的产品。    车辆单元分为带驾驶室的控制车 A、带受电弓的动车 B 和不带受电弓的动车C 三种类型。6车编组，每一列车由２个单元构成，即为　A— B — C — C — B — A，A 车头采用自动车钩，两单元之间采用半自动车钩，单元内部车钩用半永久性连接杆连接。   2 影响车辆正常牵引的故障    2006年3月9日，2122列车在奥体中心站启动时，车辆不能正常牵引，制动缓解指示灯无显示(不亮)，司机显示单元 DDU 显示 22A车制动缓解故障，降下受电弓推牵引，制动缓解指示灯无显示，仍不能正常牵引。下车查看发现，22A车的制动闸瓦实际已经缓解，因此，分析此车为制动缓解控制电路故障，现场无法处理，只能按特殊情况下应急低速牵引（3 km/h）回库。回库后更换制动压力控制开关触 点BCPS ，试车线试验正常。    此种故障运营１年以来已发生多次，此种故障的偶然性、突发性特别强，有时能自动恢复，在运行中不易找到故障的原因，从而，导致车辆不能正常牵引。3 控制原理    根据牵引允许控制原理分析（图 1），牵引允许时要激活１个牵引允许继电器 MA R，通过 M A R 接点可以激活牵引指令列车线并启动牵引逆变器电源，列车可正常牵引。在正常情况下激活M A R 得电通路条件是：    （1）110 V 供电正常且钥匙闭合，司机室激活继电器 COR3 常开点闭合；    （2）所有的门都关闭，车门互锁继电器 DIR_A1 和 DIR_A2 常开点闭合；    （3）所有停放制动都缓解，所有停放制动缓解继电器 A P BR R 常开点闭合；    （4）所有常用空气制动缓解，所有常用空气制动缓解继电器 ABRR或制动未缓解延时继电器 BNRDYR常开点闭合；    （5）没有常用制动指令，制动需求继电器 BDR 在常开点位置，接通回路；    （6 ）紧急制动接触器 E B K 1 、EBK2是得电状态（没有紧急制动)，EBK1 和 EBK2 的常开触点均闭合。    这样，MAR 就得电激活了，牵引指令列车线也就可以激活，列车就可以正常牵引。    在列车没有开动之前，所有制动缓解继电器 A B R R 是不得电的，M A R 不能靠 A B R R 来激活。而是需要制动未缓解继电器 B N R D Y R的常开触点临时激活一段时间。   4 致车辆不能正常牵引的原因    空气制动的制动“施加”与“缓解”２根列车线串入每辆车制动缓解控制器 BRG 中的压力开关触点BCPS（图2)，其中空气制动施加列车线（Brake　applied　trainline)串入的是常开触点，当它闭合时，则激活所有空气制动施加继电器 ABAR ；空气制动缓解列车线（Brake　re-leased　trainline)串入的是常闭触点，要激活的所有空气制动缓解继电器（ABRR）。在 BRG 开关内，若施加了空气制动，则开关压力会高于0.7 bar，然后开关触点动作，BRG状态发生翻转，制动施加指示列车线导通，制动缓解指示列车线被断开，这样，就激活了 ABAR。反之，当空气制动缓解时，开关压力会低于0.3 bar，制动施加线断开，制动缓解线导通，A B R R 被激活。在 A B A R或 ABRR 被激活时，他们的触点会将信息传给列车综合信息管理系统（TIMS）、驾驶系统、牵引系统，用于列车管理、司机屏信息显示、司机台指示灯和牵引授权等方面。本次故障，经检查发现BCPS常闭触点在空气制动缓解后未能正常闭合，ABRR 不能被激活，从而使MAR 不能被激活，虽然空气制动事实上已经缓解，但制动缓解列车线未导通，列车不能正常牵引。   5 重大安全旁路开关原设计的不足    在图 1 中，重大安全旁路开关VCBS 是在特殊情况下为了允许牵引而设置的，它有中间位置、DIR位置和 SB 位置。    当连接 DIR 位置，仅可采取限制向前(RMF)以 25 km/h 和限制向后(RMR)10 km/h 速度驾驶模式，即不可以采用 ATOM（自动驾驶）、CM（手动驾驶）或 RMOR（限速模式）中的任何一种驾驶模式。当连接SB 位置时，只允许在洗车模式下开动列车，车门打开或车门监控回路没有闭合的情况下，以小于 3 km/h牵引速度行车。    虽然原设计中已考虑应急方案，将 VCBS 置于 SB 位时允许在洗车模式下进行牵引，但没有考虑到空气制动能缓解时，控制回路中电气故障的情况。这种故障情况下，如果在正线以 3 km/h 的速度运行，对运营造成的 影响 非常大。在2006年“3.15事件”中，仅从新街口运行到鼓楼存车线就耗时 30 min。在实际正线运营过程中，这种情况多数是采取清客、救援的措施来降低对运营影响。   6 改进方案    自 2005年开通试运营以来，类似故障已发生多起，虽然我们已要求供应商对所有车的 BCPS 进行了更换，但为了能使列车在制动缓解指示灯不亮，实际空气制动已缓解的情况下，列车可以正常牵引，而不是以 3 km/h的速度牵引，最大限度的降低对正线运营的影响，在对牵引制动控制原理图进行了仔细 研究 的基础上，决定对它进行适当改进。    改进方案中，设置制动旁路接触器 BBK 电路（图 1 中红线部分)，电路中设有制动旁路开关 BBS（在司机室后的电气柜内，正常情况下该开关用铅封封住）、１个制动旁路按钮BBPB(在司机台上)和紧急制动按钮 EMPB。制动旁路接触器 B B K有３组触点，１组常开触点与牵引允许列车线上的 M A R 常开触点并联（图 3），１组常闭触点串联在脉冲使能列车线中（图3），１组常开触 点 与 紧 急 制 动 激 活 回 路 中 的EBK1、EBK2 的常开触点并联（图4）。在制动缓解指示灯不亮，空气制动能正常施加、正常缓解时，可激活BBK，使列车在上述故障时能正常牵引，避免清客、救援事件。工作原理：打开铅封闭合开关BBS 后，司机按下 BBPB 按钮，此时 BBK 激活，１组常开触点闭合短接 M A R 的常开触点，使牵引允 许 列 车 线 激活，允许牵引 ；１组常开触点闭合短接 E B K 的常 开 触 点 （ 图3），确保紧急制动缓解（EBK 失电 产 生 紧 急 制动，得电缓解紧急制动）；常闭触点断开使脉冲使 能列车线失电。这时推牵引手柄即可实现正常牵引与制动（不限速）。为了保证遇到紧急情况时，能通过拍蘑菇按钮施加紧急制动，在 BBK工作回路中串联 EMPB 常闭触点，蘑菇按钮按下时，常闭触点断开，BBK 失电，即紧急制动施加时制动旁路作用失效。改进方案中，BBS 与 BBPB 配合使用，保证在 BBS 未闭合时，即使按下 BBPB ，制动旁路电路也不起作用，防止司机误操作，确保了行车安全。    要求司机在动作制动旁路开关时，严密监视司机台上的气压表、摩擦制动故障指示灯、D D U 的显示，同时使用手动驾驶模式。改进后既能保障运行的安全，又能提高运营的效率，减少故障对运营造成的影响。   7 结束语    南京地铁 1 号线已开通运营１年多时间，并成功地从试运营转入商业运营，随着我们技能的不断提高，对车辆各系统设备的工作原理、性能、特点了解的深入，故障原因的 分析 、研究，将会发现系统更多的不足，并逐步研究制订解决、改进、完善的办法，保障地铁车辆的安全、正点、高效运营。