北京地铁2号线列车“门旁路”电路的分析及优化

2021-04-14席伟光单天奎

通信电源技术 2021年22期

席伟光，单天奎

（北京市地铁运营有限公司运营三分公司，北京 100083）

0 引言

北京地铁2号线列车的基本技术条件是基于北京地区的自然环境、使用要求以及供电条件等，规定了车辆种类、列车编组、车辆轮廓设计、载客能力、车辆自重、列车速度、启动平均加速度、制动平均减速度等主要参数和技术指标[1]。

由于地铁客流量大，经常发生列车门因夹人、夹物未全部关闭的情况，出于安全考虑，当列车有车门未关闭时，车门安全联锁回路断开，车辆牵引控制回路无法构通，列车无牵引[2-4]。牵引控制回路由门选开关、紧急制动缓解继电器触点、值乘开关、请求停车继电器触点、“全列车门关好”继电器触点、停放制动缓解继电器触点、制动不缓解继电器触点等开关和继电器触点组成，其中任何一个开关或触点断开都会使牵引控制指令无法发出（列车牵引无流），造成车辆无牵引[5]。其中，“门关好”继电器相关触点未闭合而引发的牵引无流最为常见。

有时列车门实际已经关闭完好，但由于单门行程开关等故障造成门关好继电器线圈未通电，牵引控制回路中该继电器常开触点未闭合，列车无牵引指令[6-8]。此时按规定进行清客后，闭合“门旁路”按钮可以将未闭合的触点旁路。同时对信号系统采取降级处理措施，列车运行到终点站掉线，但这就会对车辆运营准点率带来影响。

通过对“门旁路”电路的研究与优化不仅可以对该电路有更深入的了解，还能最大限度发挥其作用，节省了应急故障处理的时间，提高了故障处理效率与列车准点率。

1 牵引控制回路介绍

北京地铁2号线列车牵引控制回路原理如图1所示[9]。当牵引控制回路中各个触点闭合后，回路构通，牵引指令传送到列车管理系统（Train Management System，TMS）中，TMS通过牵引指令中所输入的级位信息对列车进行牵引控制。当列车牵引控制回路构通时，在司机台TMS显示屏“操作级位”处显示当前相对应的牵引级位指令。当列车牵引控制回路未构通时，司控器推向牵引级位，但在司机台TMS显示屏“操作级位”处显示“当前操作级位：C”，即牵引指令为0。

图1 牵引控制回路原理

2 “全列门关好”继电器电路

2.1 电路概述

根据维修统计数据，牵引控制回路中由于“门关好”继电器在牵引控制回路中的常开触点（TIH11c—TIH11）未闭合而导致牵引控制回路不能构通的情况最多[10,11]。下面着重讨论“门关好”继电器。

北京地铁2号线DKZ16型电动客车“门关好”电路原理为从操纵车（头车，直流110 V）通过308a经过48个车门的行程开关触点，再通过尾车继电器KSBR3上的常开触点（308a—308j）至308j，使DIR1与DIR2线圈通电。“门关好”电路原理如图2所示。

图2 “门关好”电路原理

2.2 全列“门关好”继电器

DIR2的线圈通电后，其上常开触点302—H307闭合，常闭触点302—H308断开，使司机台上“关门指示灯”（绿色）亮，“开门指示灯”（红色）灭。DIR2上各触点原理如图3所示。

图3 DIR2上各触点原理

3 “门关好”继电器异常时的情况

当全列车门无法全部关好或“门关好”继电器故障时，牵引控制回路中TIH11与TIH11c触点无法闭合，此时由于牵引控制回路未构通，导致牵引指令无法发出。此时，在该类故障短时间内无法排除的情况下，为了保证正线运营安全，列车应立即清客掉线并尽快驶离正线。清客后，按下“门旁路”按钮可以将TIH11与TIH11c触点旁路。“门旁路”按钮的原理如图4所示。

图4 “门旁路”按钮的原理

由图4可知，按下“门旁路”按钮后，各触点作用如下。（1）T24-1B与TIL23、T24-2B与TIL63之间的触点构通分别向TMS系统Ⅰ系、Ⅱ系输送电信号（直流24 V），按下后，在TMS屏下部的“牵引旁路开关”处显示“旁路”，告知司机此时“门旁路”按钮被按下。（2）TIH11与TIH11c之间的触点构通时，牵引控制回路中DIR1上未闭合的触点被旁路。（3）TIH11f与TIH11e之间的触点构通时，牵引控制回路中SC1上未闭合的触点被旁路。

此时车辆仍然无法运行，原因就是在“门关好”继电器线圈通电后，有一对常开触点（810与823）导通后告知信号系统全列车门“已关好”，但是“门旁路”的按钮中并未包含对此触点旁路的功能，即当按下“门旁路”按钮后，信号系统中810与823之间的常开触点仍然处于断开状态。信号系统中，DIR1上触点如图5所示。

图5 信号系统中DIR1上触点

因此，信号系统未收到直流110 V电信号，信号系统通过内部计算与控制，认为此时全列车门未全部关好，出于安全考虑，列车自动控制系统（Automatic Train Control，ATC）的输出电路中请求停车（ZVRD）继电器线圈不通电。ATC输出电路如图6所示。

图6 ATC输出电路

ZVRD继电器中，有一对常开触点TIH11d与TIH11c，由于该继电器线圈未通电，这对常开触点无法闭合，牵引控制回路依然无法构通。牵引控制回路原理如图7所示。

图7 牵引控制回路原理

为了更清楚地描述该现象，将部分车门打开，此时按下“门旁路”按钮，信号系统依然认为全列有车门未关好，表现为DMI显示屏上“车门”处闪动黄方框，若信号系统认为全列车门已关好，则“车门”处无黄色方框。此时，若想使车辆运行需要对信号系统降级操作，由移动闭塞降级为站间闭塞。

4 车载信号系统降级后的影响

4.1 北京地铁2号线信号系统

北京地铁2号线车辆采用基于通信的列车控制（Communication-Based Train Control，CBTC）移动闭塞信号系统。当降级为站间闭塞模式后，此时车载信号设备已经停用，采用地面信号设备。这时车辆自身的信号保护功能失效，车与车之间的保护功能通过地面设备计算后，由区间内信号灯指示列车实现，车辆运行效率明显降低。出于安全考虑，一旦列车超越封闭区间，地面设备会控制全线所有列车停车，最终造成2号线全线运营瘫痪。因此，在站间闭塞模式下，乘务员需要小心控制车速，并对信号系统指示灯进行瞭望，但这往往会造成多辆列车晚点的情况。

4.2 信号系统降级所带来的影响的案例

2020年3月17日8时17分，2号线T445列车运行至朝阳门站关门后，乘务人员发现司机台关门灯不亮，开门灯亮，经过应急处理故障未恢复。清客处理后，按下“门旁路”按钮，并将信号系统降级，列车在站间闭塞模式下退出正线运营返回车辆段。此次故障造成晚点11列，其中2 min以上的6列，调表14个。当时正值早高峰期间，在各个车站的站台上聚集了大量乘客，不仅影响了运营正点率，还给运营安全带来巨大隐患。

5 “门旁路”电路的改造优化

5.1 “门旁路”电路的改造

针对此情况，对“门旁路”电路进行改造。以便在DIR相关触点因故障不能正常闭合时，最高效地使列车驶离正线，尽快恢复运营秩序。

目前，由于“门旁路”按钮按下后不能对DIR1上负责信号系统通信作用的触点进行有效旁路，因此决定对“门旁路”按钮电路进行改造。改造方案为在按下“门旁路”按钮后，可以将信号系统中DIR1触点一同旁路。改造前后的“门旁路”按钮上各触点接线情况如图8和图9所示。

图8 改造前“门旁路”按钮接线

图9 改造后“门旁路”按钮接线

按下“门旁路”按钮后，信号系统810与823之间DIR1上断开的触点也一同被旁路，此时信号系统认为全列车门“已关好”，不必采用站间模式就可以使列车运行。

5.2 改造后的调试

改造后由乘务中心进行试车，在列检库内将信号模式开关打到RMF位。“门关好”继电器线圈未通电时，TMS屏文字显示车门打开，DMI显示车门打开，开门灯亮。此时闭合开关屏控制柜内“门旁路”按钮，TMS文字显示车门打开，DMI显示车门关闭，开门灯亮。列车进行牵引操作时，车辆牵引状态正常，首列车试验时应到正线进行试车。

6 “门旁路”电路改造后乘务人员应急处理流程

改造后，在“门关好”继电器线圈未通电时，按下此按钮车辆可以正常牵引，这就需要乘务人员严格落实各项操作规范。通过TMS屏查看有无车门未关好（显示粉色），查看到有车门显示粉色时，再次进行关门操作，若仍然存在个别车门未关好时，乘务人员不得动车，应当去该门处进行确认。来到故障车门前，手动将其关闭好，并用隔离锁将其隔离。回到司机室，再次确认所有车门是否关闭良好，并确认全列车门侧壁灯不亮。如果此时列车依然处于关门灯不亮、开门灯亮的状态，则立即清客掉线，在清客完毕后，按下“门旁路”按钮。最后实行牵引操作，使车辆运行返回车辆段。