深圳地鐵一期車輛應急運行模式電路分析

摘 要：繼電器對地鐵車輛的電氣功能極為重要，但繼電器也常常出現偶發性的故障，尤其是當與列車牽引制動有關的繼電器出現故障時，正線的行車效率將受到極大影響。為此，本文在深圳地鐵一期車輛的電路基礎上，深入分析電路原理并充分考慮安全因素，設計了一套應急運行模式電路，該電路能有效地應對列車關鍵繼電器故障時列車無法動車的情況，減少甚至消除關鍵繼電器故障對正線運營指標的影響。

關鍵詞：地鐵車輛 繼電器 冗余

中圖分類號：U283 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0129-02

1 車輛概況

深圳地鐵一期地鐵列車編組采用三輛車為一個列車單元，兩個對稱單元六輛車為一列車編組，形式為—A*B*C=C*B*A—，其中：A為帶司機室拖車；B為帶受電弓動車；C為帶空壓機的動車，“—”為自動車鉤；“=”為半自動車鉤；“*”為半永久牽引桿。車輛為直交傳動，變頻變壓電動車組。列車由受電弓從接觸網獲得電流電壓，額定電壓為DC 1500 V，允許電變化范壓圍為DC 1000～1800 V，在電壓達到DC 1980 V時，必須切除輔助和牽引設備負載。通過牽引控制電路使得電流經受電弓到車下的PH箱的兩個高速斷路器（HSCB）與動車的PH箱、PA箱中的牽引逆變器相連接，經牽引逆變器逆變送入牽引電機，實現牽引力的輸出。

2 列車牽引控制系統

列車牽引控制系統是指為實現列車牽引控制相關功能而設計的有節點邏輯控制電路系統，其采用的主要部件為司機控制器、繼電器、行程開關、按鈕開關、旋鈕開關以及連接用的導線等；在該系統中，繼電器是實現各項邏輯功能的主要部件，通過確定繼電器的線圈得電吸合的條件以及其觸頭開關所關聯的功能電路，則可以實現一定邏輯的電路邏輯功能，以達到列車整體性牽引，并將該信息輸入到列車通信控制系統，通過其內部的控制程序運算，最終來實現對列車的有效控制。

列車正線運行模式有URM（無監督手動模式）、ATO（自動運行模式）、SM（監督手動模式），無論取用何種運行模式，列車建立牽引功能的原理是相同的，只有當七大電路（司機臺激活、列車向前方向、列車安全環路、列車警惕監視、列車制動指令、列車牽引安全、列車牽引允許）同時滿足才能建立列車牽引的條件。本文以列車URM模式為例，介紹該種車型的七大電路，以此說明列車建立牽引的原理。

2.1 司機臺激活電路

激活列車蓄電池后如圖1中A區所示，列車線30271有DC110 V電壓，02F01處于合位其常開則閉合，打開司機臺主控鑰匙（-S01）后，0Hhp4hzDFKKApQxMot3fVQ==列車控制繼電器02K01、02K02、02K03、02K04、02K05、02K07得電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，司機臺激活；反之，當關閉主控鑰匙后，這些繼電器失電，其常開觸點恢復常開狀態，常閉觸點恢復常閉狀態。（如圖1）。

2.2 列車安全環路電路

列車蓄電池激活后如圖1中C區（兩個半組車電路相同），激活端的A車繼電器03 K11得電，其常開觸點（53～54）閉合，常閉觸點（61～62）斷開；非激活端的03K11不得電，其常閉觸點（61～62）閉合，常開觸點（53～54）斷開。當A車與B車，B車與C車聯掛好則車鉤監控行程開關就會閉合，當C車與C車連掛好，T桿在正常位，激活蓄電池后C車相應的車鉤監控繼電器就會得電，其常開就會閉合，列車處于靜止狀態，兩A車的零速繼電器02K11得電，其常開觸點（23～24）閉合，安全環路建立兩A車的02K10得，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。

2.3 列車向前方向、警惕監視電路

激活列車蓄電池后如圖1中B區所示，列車線20100有DC110V電壓，司機臺激活后，A車繼電器02K05常開觸點（43～44）閉合，列車方向手柄推向前，行程開頭-S12、-S10常開觸頭閉合，列車向前方向列車線20210和方向向前繼電器02K14得電，列車建立方向指令。安全環路已建立，繼電器02K10常開觸點（83～84）閉合，列車處于靜止狀態，零速監控繼電器02K11得電，其常開觸點（13～14）閉合，繼電器02K14常開觸點（33～34）閉合，繼電器02K09得電，其常開觸點（23～24）閉合，當按壓下警惕按鈕，行程開關-S00閉合，列車警惕監視列車線20207得電。

2.4 列車牽引安全電路

激活列車蓄電池后如圖1中D區所示，當列車兩側車門關好，列車線80137有DC110 V電壓，URM模式下，ATP切除繼電器02K34得電，常開觸點（13～14）閉合，司機臺激活后，02K01常開觸點（83～84）閉合，列車牽引安全指令線21901得電。

2.5 列車制動指令電路

激活列車蓄電池后如圖1中E區所示，列車線20100有DC110 V電壓，URM模式下（將ATP開頭04S01打到分位）04S01觸點（9～16）閉合，司機臺激活后，繼電器02K01得電，其常開觸點（43～44）閉合；安全環路建立后繼電器02K10得電，其常開觸點（73～74）閉合；列車方向手柄向前行程開關-S11閉合，繼電器02K09、02K16、02K17得電，其常開觸點閉合，則非緊急制動、非常用制動、非快速制動指令線得電。

2.6 列車牽引允許電路

激活列車蓄電池，在列車警惕監視信號建立的前提下，如圖1中B區所示：推牽引手柄離開零位，行程開關-S20常開閉合，繼電器02K06得電，其常開觸點（33～34）閉合，主風缸壓力大于700 kPa時繼電器02K56得電，其常開觸點（13～14）閉合，所有停放制動緩解時繼電器02K57得電，其常開觸點（13～14）閉合，列車左右側車門關好，繼電器08K09、08K10得電，其常開觸點（23～24）閉合，牽引允許指令線20417得電。

七大電路涉及40個關鍵繼電器和4個按鈕共計105對觸點，這些繼電器故障偶發性特別強，只要其中任一觸點發生故障，列車的牽引控制功能將無法正常實現，嚴重時車輛將不能正常牽引。對于在正線的車輛，由此造成的影響不可小覷，輕則導致2-5 min的晚點或清客下線，重則導致列車行車大間隔甚至救援，將嚴重降低正線列車運營效率，對服務質量造成極壞的影響。

3 應急運行模式電路

深圳地鐵一期車輛的應急運行模式電路，針對的就是在列車的關鍵繼電器故障，列車無法牽引動車的情況而設計。該電路的應用可以解決繼電器故障導致的電路功能不全的問題，使得列車可以牽引動車，而司機通過簡單的幾個操作，在短時間內駕駛車輛運行至站臺，疏散乘客，極大地降低車輛故障對乘客的影響。同時，該電路需要人工操作，與正常模式下的電路相互獨立、互不影響，具有雙備份的冗余功能，這中具有冗余功能的電路稱之為列車應急運行模式電路。

根據深圳地鐵一期車輛的七大電路的特點，應急運行模式電路的冗余功能也相應地體現在七大模塊中。

3.1 司機臺激活冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中A區紅色部分所示，列車線30271有DC110 V電壓，當列車切除ATP開關04S01，其觸點（27～28）閉合，此時列車運行模式為URM模式，合上應急運行模式開關02S22（其相應的常開觸頭閉合），打開司機臺主控鑰匙（-S01），列車控制應急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73得電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，同時應急運行模式指示燈02H70亮，標志著列車應急運行模式啟動成功。列車控制應急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73可替代列車控制繼電器02K01、02K02、2K03、02K04、02K05、02K07的關鍵觸點的作用，實現冗余。

3.2 列車安全環路冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中C區紅色部分所示，合上應急運行模式開關02S22，其常開觸點（17～18）、（33～34）閉合，激活司機臺后，應急繼電器02K71和02K73的常開觸點（83～84）閉合，應急繼電器02K75得電，應急繼電器02K75可替代02K10繼電器關鍵觸點作用，實現冗余。同時，該電路也保證了即使列車啟用了應急運行模式，操作端緊急停車按鈕仍然有效。

3.3 列車向前方向、警惕監視冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區紅色部分所示，列車線20100有DC110 V電壓，合上應急運行模式開關02S22，其常開觸點（9～10）、（23～24）閉合，激活司機臺后，02K70的常開觸點（83～84）閉合，02K71的常開觸點（33～34）、（63～64）常開觸點閉合，02K75的常開觸點（13～14）閉合，列車向前方向指令線20210和列車警惕監視指令線20207得電，實現冗余。列車啟動應急運行模式后，默認輸出向前方向。

3.4 列車牽引安全冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中D區紅色部分所示，合上應急運行模式開關02S22，激活司機臺，應急繼電器02K70的常開觸點（43～44）閉合，列車牽引安全指令線21901得電，實現牽引安全冗余功能。

3.5 列車制動指令冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中E區紅色部分所示，合上應急運行模式開關02S22，其常開觸點（35～36）、（37～38）閉合，激活司機臺，應急繼電器02K70、02K71、02K73、02K75得電，其常開觸點閉合，則在牽引手柄未進入制動位置時，非緊急制動、非常用制動、非快速制動指令線得電。當牽引手柄進入制動位置時，列車相應的制動指令線可以相應的得失電，實現制動指令的冗余功能。

3.6 列車牽引允許冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區紅色部分所示，合應急運行模式開關02S22，其常開觸頭（3～4）閉合，激活司機臺，應急繼電器02K70得電，其常開觸點（13～14）閉合，在列車警惕監視冗余電路建立的前提下，推牽引手柄離開零位，牽引允許指令線20417，實現冗余。

4 結語

應急運行模式電路，成功實現了對該車型的七大電路進行冗余改造，解決了105對關鍵繼電器觸頭中任一觸頭故障時無法動車的情況，使得列車依靠自身動力，牽引至站臺，達到疏散乘客并退出服務的目的，減少了此類故障對正線造成的影響，有效遏制甚至消滅30 min行車大間隔和救援事件的發生，提高了運營保障能力。目前對深圳地鐵一期22列車中19列都進行了上述電路改進，列車的正線運營質量得到了有效保障。

參考文獻

[1] Bombardier.深圳地鐵一期工程車輛功能描述0693[Z].德國：Bombardier，2002.

[2] Bombardier.深圳地鐵一期工程車輛電路圖3EGH000029-0060[Z].德國： Bombardier，2004.