广州地铁3号线列车牵引/制动指令电路优化

吕钟一 孙壮壮

（广州地铁集团有限责任公司运营事业总部，广东广州510310）

0 引言

广州地铁3号线列车在正线运营过程中，多次出现连续几个站台列车在进站过程中ATO超速紧制的现象，而其在人工驾驶模式下进站正常。紧急制动导致列车无法自动对标，人工驾驶条件下列车的运行速度一般低于列车的推荐速度，且紧急制动需要手动缓解，列车才能继续运行，导致列车出现了较大的晚点。

1 现象描述

列车在ATO模式下，连续在多个站台进站减速过程中出现“列车自动保护系统（ATP）紧急制动”，故障记录如图1所示。列车牵引过程无异常，转换为手动驾驶后列车进站无异常，列车信号系统在故障时刻显示超速紧制。

图1 中央控制单元故障记录

2 问题分析

根据故障的现象可以判断列车在故障时刻因超速导致了紧急制动，参阅文献[1]，造成列车超速的原因可能如下：（1）列车施加的实际制动力未达到预设值；（2）列车在有常用制动请求时未施加制动；（3）列车无常用制动请求。

根据图2，列车在超速紧制前一直处于加速状态，因此可以排除第（1）种可能。

图2 列车速度曲线

参阅文献[2-3]，列车控制系统判断有常用制动施加请求需要满足两个条件：（1）列车处于制动状态；（2）列车有制动力参考值。

列车有牵引、制动及惰行三种运行状态，列车的运行状态通过牵引/制动指令的组合判断，牵引/制动状态与牵引指令及制动指令之间的关系如表1所示。

表1 牵引/制动状态判断表

查看表1可以得出只有在列车的制动指令为高电平而牵引指令为低电平时，列车控制系统判断列车在制动状态。查看故障时刻的事件记录仪，如图3所示，列车在超速紧急制动前，制动指令一直处于低电平，列车为惰行状态。

图3 列车事件记录仪

正常条件下，列车在ATO模式下运行牵引/制动指令均由信号系统给出，手动驾驶模式下牵引/制动指令由司控器给出，牵引/制动指令控制逻辑如图4所示。而当列车操作了牵引/制动指令旁路时，由于司控器至牵引/制动指令的列车线被接通，列车在ATO模式下牵引/制动指令即受信号系统控制也受司控器控制。而受到司控器机械构造的影响，司控器手柄在“零位”时，列车的制动指令回路将被接通，控制逻辑内表现为低电平（制动指令因导向安全，制动列车线高电平表示制动缓解，内部逻辑表现为低电平）。

牵引/制动指令旁路由司机室开关面板上的微动开关控制，查看微动开关状态发现列车的牵引/制动指令旁路被合上，在试车线模拟牵引/制动指令旁路在合位，ATO模式下运行到接近目标点时，列车显示为惰行状态。而当列车的实际速度超过推荐速度5%时，信号系统判定列车超速，列车施加紧急制动，与正线的故障一致。

图4 牵引/制动指令逻辑图

综合上述分析，可以判定此次故障直接原因为人为因素所致，同时本次故障也暴露出了电路在设计时存在缺陷，导致列车的牵引/制动指令受两套系统控制。

3 电路优化方案

改造原理：此次故障可以归结为在操作旁路状态下，列车的牵引/制动指令受司控器及信号系统两套系统控制所导致。通过对牵引/制动指令电路进行优化，保障在任何时刻牵引/制动指令只受一套系统控制。

3.1 改造方案

在ATO模式的保持回路中增加一个牵引/制动指令旁路的常闭控制节点，如图5所示。当列车操作了牵引/制动指令旁路时，列车ATO模式的自保持回路保持断开状态，列车无法进入/保持ATO模式，司机只能通过人工驾驶模式动车。

3.2 风险分析

在ATO模式保持回路中增加了一个控制节点，ATO模式保持回路的可靠性将降低，列车可以人工模式动车，但避免了人为因素导致列车晚点的风险，与改造之前相比，整体风险没有增加。

牵引/制动指令异常将导致列车不能动车，造成救援风险，从整体上分析，改造未新增列车不能动车的隐患，列车牵引/制动指令旁路的功能得到保障。

4 结语

图5 ATO模式电路修改

本次故障直接原因为人为因素导致，在深层次剖析根本原因后可知，故障为电路设计不完善、考虑不全面所致。通过电路优化，在未新增风险的情况下解决了目前存在的问题。

广州地铁3号线车辆按照上述改造方案进行了样车改造工作，库内及试车线测试已全部通过，并计划推广到广州地铁所有类似车型的改造工作中。