电客车紧急制动电路优化方案研究

何清泉

[摘    要]信号系统作为城市轨道交通运输安全的有力保障，遵循故障导向安全的原则，在电客车驾驶过程中触发信号系统安全限制条件或信号系统故障时，信号系统输出紧急制动命令，紧急制动命令发出后须施加制动直至电客车停稳。本文首先对国内某信号系统紧急制动电路设计方案进行简要介绍，然后分析该方案中存在的设计不足，提出紧急制动电路设计的优化方案。最后，以某电客车为例，基于该优化方案进行紧急制动电路改造试验，结果表明该方案具有较好可行性。

[关键词]信号系统;紧急制动;零速;继电电路

[中图分类号]U269.6[文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]As a powerful guarantee for the safety of urban rail transportation， the signal system follows the principle of failure-oriented safety. When the safety restriction condition of the signal system is triggered or the signal system fails during the driving of the metro vehicle， the signal system outputs an emergency brake command， which ensures the continuous application of the braking force during the stopping process of the metro vehicle. In this paper， the emergency brake circuit design scheme of a domestic signal system is briefly introduced， and then， the design deficiencies in the scheme are analyzed， and the optimization scheme of emergency brake circuit design is proposed. Finally， taking an electric bus as an example， the emergency brake circuit modification test is carried out based on the optimization scheme. The results show that the scheme is feasible.

[Keywords]signal system;emergency brake;stop stability;relay circuit

城市軌道交通系统在城市公共交通中扮演着极其重要的角色，安全、准时、舒适的特点使城市轨道交通成为市民出行的首选。如今城市轨道交通系统发展迅猛，自动化、智能化的程度越来越高，同时也对城市轨道交通系统的安全性提出了严苛的要求，在保证故障导向安全的原则下[1]，一切涉及轨道交通运营安全的动作必须精准无误，且为这些执行命令设置可靠的安全措施。

紧急制动是信号系统车载设备保障电客车运行安全的有效措施。信号车载设备给车辆提供紧急制动信号，该信号作为安全电路（双线、双断）全车串接。紧急制动环路失电时导致电客车紧急制动，使车速一直降到零[2]。若信号侧紧急制动命令因故发出后取消，电客车在速度未降到零时紧急制动措施也随之缓解，则证明此紧急制动电路设计不合理，存在一定的安全隐患。

1 紧急制动未能持续施加至电客车零速问题分析

1.1 紧急制动电路原理

信号侧输出的紧急制动命令属于安全输出。车辆侧确保在紧急制动继电器接点断开后电客车须切除牵引，施加紧急制动。信号侧通过车载板卡内部继电器EBRD1和EBRD2分别接入正负电源，通过本身触点的状态控制外部信号紧急制动继电器1和信号紧急制动继电器2两个继电器。在列车正常行驶过程中信号紧急制动继电器得电保持励磁，继电器的常开触点处于闭合状态，信号紧急制动控制原理如图1所示。

在列车紧急制动主回路的正负电源中各串接了信号紧急继电器1和信号紧急制动继电器2的一组接点，任一紧急制动继电器触点断开时，紧急制动主回路失电，列车触发紧急制动，同时并联了信号切除继电器常开触点，ATC切除时，信号紧急制动命令失效，紧急制动主回路原理如图2所示。

1.2 紧急制动电路设计及存在的问题

该紧急制动电路根据功能可将电路分成控制层和执行层两部分。信号侧紧急制动控制电路根据ATP的计算结果确定是否输出紧急制动命令，紧急制动主回路负责根据信号侧发出的紧急制动命令执行或取消紧急制动。ATP是信号系统列车安全防护的核心，正常情况下，通过ATP软件本身计算的紧急制动命令一旦输出，则由ATP软件负责持续请求施加紧急制动直至列车速度为零。从电路原理上分析，信号侧的整个紧急制动控制电路中并未设置零速信息的限制条件，当紧急制动控制电路中出现板卡内部继电器接点接触不良、信号紧急制动继电器硬线连接不良的硬件故障时，同样会导致紧急制动命令触发。在此硬件故障情况下，信号侧可能间歇性的发出紧急制动命令，列车执行该系列紧急制动命令，造成列车顿挫，无法满足紧急制动命令须施加至列车零速的设计规范。

在某城市的轨道交通运营过程中，电客车在出站信号已开放的情况下以自动驾驶模式进站，因ATP软件运行异常输出紧急制动命令，300 ms后软件恢复正常，紧急制动命令取消，但300 ms不足以让车辆完成紧急制动，列车实际上还未获得制动，同时信号系统因发出紧急制动命令，判断列车会因紧急制动而停车，因此不再调整列车制动控制级位（自动驾驶模式下信号系统输出的制动力要求，用来保障列车对标停车），若司机未提前介入，电客车将冲出站台于区间自动停车。

2 紧急制动电路优化方案

2.1 优化方案设计原理

该紧急制动电路的缺陷在于信号侧紧急制动控制命令因某些特殊原因无法持续输出直至列车零速，因此该优化方案主要通过在信号侧的紧急制动控制电路中加入零速条件，利用信号紧急制动继电器本身触点构成自闭电路来解决此缺陷[3]，同时充分利用现有的条件，降低施工改造难度，提高该优化方案的可行性，该优化方案需要实现以下两个条件。

2.1.1 零速条件

信号车载电路设计中有一个安全输出零速信息ZVI，通过车载编码里程计计算出零速信息后，由车载板卡输出，驱动一个零速继电器。在该项目中，零速继电器共有4组触点，B1-C1常开触点为车辆提供零速信息采集;B2-C2和B3-C3常开触点串接在车辆零速继电器的励磁电路中;B4-C4常开触点未使用，可作为优化方案零速条件的输入，此本次优化方案的第一个条件，信号零速继电器触点使用情况如图3所示。

2.1.2 信号紧急制动自闭条件

信号紧急制动继电器1和信号紧急制动继电器2各有四组触点，继电器的B1-C1和B2-C2常开触点串入车辆紧急制动主回路中;B3-C3常开触点为车辆提供紧急制动监控信息采集;B4-C4的常开触点为信号设备提供紧急制动信息采集。车辆紧急制动监控信息采集和信号设备紧急制动信息采集可使用并联方式采用B3-C3常开触点做为采集触点，可以保证信号和车辆的紧急制动信息采集同步。空闲的B4-C4触点可以作为紧急制动自闭电路的自闭触点，作为本次优化方案的第二个条件，信号紧急制动继电器触点使用情况如图4所示。

优化后的紧急制动控制电路如图5所示。列车停车时，列车速度为零，零速继电器励磁吸起，零速继电器触点闭合，信号紧急制动继电器励磁吸起，同时自身触点闭合构成自闭电路。在列车启动后，零速继电器失电，信号紧急制动继电器通过自闭电路保持励磁，不会触发紧急制动。列车因故触发紧急制动后，信号紧急制动继电器失电，自身触点断开，必须在列车停稳后，零速继电器励磁，才具备再次励磁的条件，因此可以从电路原理上保证紧急制动一旦触发，紧急制动指令施加直至列车零速，且不影响列车其他功能。

3 紧急制动电路优化方案验证

根据该信号紧急制动控制电路优化方案，在电客车上开展试点改造工作，并在试车线上进行动车测试。通过调试软件控制板卡内EBRD1和EBRD2继电器短时间内的接通和闭合，模拟故障现象，已验证该优化方案具备紧急制动施加直至零速的功能，试验数据记录如图6所示。（紧急制动指令曲线：低电平代表发送紧急制动命令，高电平代表未发送紧急制动命令;紧急制动施加反馈信息：低电平代表施加紧急制动，高电平代表未施加积极制动;速度曲线代表电客车的运行速度。）

4 结束语

该信号紧急制动控制电路可以依照常见设计方案进行改造，即将板卡内EBRD1和EBRD2的紧急制动控制条件串入车辆的紧急制动控制电路，通过车辆紧急制动信号继电器控制列车的紧急制动，但是改造难度及施工难度较高。本文通过研究信號紧急制动控制电路，提出在信号侧通过零速条件和自闭条件解决该电路无法完全满足紧急制动需施加至电客车零速的问题，经现场实施验证，该方案施工难度更小，具备较高的可执行性，是一个有效且较为合理优化方案。

参考文献

[1] 宋子寿.什么是"故障导向安全"[J].中国科技术语，2012，14（2）：43.

[2] 城市轨道交通车辆与信号系统接口技术要求（范本）：CZJS/T0022-2015[S].

[3] 铁道科学名词审定委员会.铁道科技名词[M].科学出版社，2016.

[4] 杨川，孟繁辉，于文龙，等.CRH5型动车组紧急制动电磁阀可靠性分析及优化方案[J].铁道机车车辆，2017，37（6）：39-43.

[5] 熊标，王亚州.电客车正线不明原因紧急制动的原因分析[J].住宅与房地产，2019（19）：255.