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)

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-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

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1所示。

图1 空气制动缓解逻辑梯形图

图1中，只有在1、2位转向架压力均小于0.8 Bar情况下，继电器02K52、02K58线圈才会得电;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。

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。

图3 空气制动、停放制动缓解改进线路图

图3中，新增线路采用与原有线路并联的方式，02S88触点1/2、3/4两组触电同时闭合方可使得所有制动缓解列车线21149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02H02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，02S88触点5/6、7/8两组触电同时闭合，在有选定的方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。

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。

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