地鐵列車正線緊急停車按鈕故障分析及處理建議

任崇會

（南寧軌道交通集團有限責任公司運營分公司，廣西南寧 530001）

0 引言

南寧市軌道交通?1?號線一期工程全長?32.1?km，沿途共設?25?座車站，含?6?座換乘車站，初期配置?30?列?B?型電客車，由中車株洲電力機車有限公司設計生產。列車以安全導向為原則進行設計，在每端司機室以串聯形式各配置了?2?個緊急停車按鈕，以便在突發情況下值乘司機通過操作此按鈕使列車以最快反應時間停車。

緊急停車按鈕在列車的安全運行中起到關鍵作用。經調查，同行地鐵公司并未出現過緊急停車按鈕故障，但南寧市軌道交通?1?號線地鐵列車到段至今已發生了?4?起緊急停車按鈕故障，雖然故障率較低，但產生的影響較為惡劣，尤其以?2016?年?8?月2日列車在正線運營時發生此類故障導致救援最為嚴重。本文對故障發生現象、緊急停車按鈕工作原理進行分析，并給出了故障發生時的處理措施以及解決思路。

1 故障描述

2016?年?5?月?25日?T15?車在轉軌作業時，司機室顯示屏（HMI）未報故障現象，受電弓無法升起，后續檢查發現故障原因為緊急制動按鈕的觸點卡分。

2016?年?8?月2日?T01?車在正線試運營時，列車發生緊急制動，HMI?顯示有一端緊急停車按鈕被拍下，后續檢查故障原因為緊急制動按鈕觸點卡分。

2016?年?9?月14日?T29?車在試車線動調時，列車發生緊急制動，HMI?顯示有一端緊急停車按鈕被拍下，后續檢查故障原因為緊急制動按鈕觸點卡分。

2016?年?9?月21日?T19?車司機整備作業時，司機拍下緊急停車按鈕后恢復，HMI?顯示有一端緊急停車按鈕被拍下，后續檢查故障原因為緊急制動按鈕觸點卡分。

2 緊急停車按鈕控制原理

目前南寧市軌道交通?1?號線地鐵列車采取各?4?對觸點的正副?2?個按鈕對緊急停車進行控制，4?對觸點分別為：緊急停車指示燈觸點（13，14）、故障車急停觸點（21，22）、監控回路觸點（31，32）和控制回路觸點（41，42）。4?對觸點的工作原理如下。

2.1 緊急停車指示燈觸點（13，14）

緊急停車指示燈觸點（13，14）所帶負載為緊急停車指示燈，如圖?1?所示。

列車每一單元?2?個緊急停車按鈕的該觸點為常開的形式并聯，當任何一個按鈕的該觸點吸合，緊急停車指示燈點亮，表示列車發生緊急停車。該指示燈的功率為1.2?W，在?110?V?控制電路里，通過電流為10.9?mA。

2.2 故障車急停觸點（21，22）

故障車急停觸點（21，22）所帶負載為故障車無急停繼電器，如圖?2?所示。

列車每一單元?2?個緊急停車按鈕的該觸點以常閉形式串聯，當任何一個按鈕的該觸點斷開，列車無急停繼電器失電，列車發生緊急停車。該指示燈的功率為5.2?W，在?110?V?控制電路里，通過電流為?47.3?mA。

2.3 監控回路觸點（31，32）

監控回路觸點（31，32）所帶負載為數字量輸入模塊?DIMe，如圖?3?所示。

列車每一單元?2?個緊急停車按鈕的該觸點以常閉形式串聯，DIMe?模塊的?Z10?點監控緊急停車狀態。當模塊收到?110?V?電壓信號時為正常高電平，當模塊未收到110?V?電壓信號，即任一該觸點斷開時為低電平，列車將記錄并實施緊急停車。

2.4 控制回路觸點（41，42）

控制回路觸點（41，42）所帶負載為2?個?Tc?車緊急停車繼電器、2個Mp?車緊急停車繼電器以及?2?個?DIMe?模塊，如圖?4?所示。

列車每一單元?2?個緊急停車按鈕的該觸點以常閉形式串聯，當任何一個按鈕的該觸點斷開，緊急停車繼電器失電，列車發生緊急停車。同時，數字量輸入模塊DIMe?無法接收?110?V?電壓信號，為低電平。Tc?車緊急停車繼電器功率為?2.2?W，Mp?車緊急停車繼電器功率為?5.2?W，數字量輸入模塊?DIMe?工作電流小于?5?mA?且為監控110?V?電壓信號，可忽略，則負載電流約為134.5?mA。考慮該觸點所處比較關鍵的緊急停車回路、開關及繼電器分斷時帶來的沖擊、觸點與開關操作器的配合度，故選擇容量相對較大且與緊急停車按鈕匹配度更好的慢動觸點。

圖1 緊急停車指示燈觸點（13，14）

圖2 故障車急停觸點（21，22）

圖3 監控回路觸點（31，32）

圖4 控制回路觸點（41，42）

2.5 小結

在緊急停車按鈕的?4?對觸點中，尤其以監控回路觸點（31，32）及控制回路觸點（41，42）在列車牽引制動控制過程中影響較大。當監控回路觸點（31，32）出現故障不能正常工作時，列車將施加緊急制動，但在此種情況下，可通過降級模式，采取緊急牽引模式，列車限速?25?km/h?運行；但當控制回路觸點（41，42）出現故障時，列車會施加緊急制動，同時列車受電弓將會降下，列車無法啟動，只能采取救援。

3 故障原因調查

通過對上述?4?次故障進行檢查，發現故障原因為控制回路（41，42）或監控回路觸點（31，32）卡分導致，尤其在2016年8月2日正線試運營時，T01?車由于該故障采取正線救援措施，最終導致中斷行車?27?min，產生惡劣影響，以該故障為例進行分析。

通過對該車調查，確認故障原因為該車緊急停車按鈕監控回路觸點（31，32）發生故障，經過測量發現該按鈕的?31?觸點可以導通，32?觸點不通，且?31、32?觸點之間的阻值為無窮大，如圖?5?所示。

當?32?觸點接觸不良時，數字量輸入模塊?DIMe?無法接收?110?V?電壓信號，為低電平，網絡系統將輸出緊急制動控制指令，從而導致列車施加緊急制動，列車無法啟動。

對故障車緊急停車按鈕進行檢測并持續按壓數百次，發現控制觸點存在時而接通、時而斷開的情況，將故障車緊急停車按鈕發回部件生產廠家瑞士?EAO?公司進行拆解檢測，得出結論為觸點表面存在雜質。供應商懷疑由外部因素（例如灰塵、溫度、濕度、鹽腐等）導致觸點氧化，阻值升高，同時不排除該部件該生產批次質量問題導致。

圖5 緊急停車按鈕實測

4 故障處理措施及建議

針對該故障產生的影響，為避免后續再次出現同類問題，考慮從以下幾個方面進行整改。

（1）由于裝車按鈕已屢次發生故障，我們已對所有列車的觸點進行換型，由目前硬銀材質觸點更換為材質性能更加穩定、可靠性更高的銀鍍金觸點。

（2）通過該事件，可以得出關于緊急制動控制邏輯的設計方面存在安全隱患，若監控回路出現問題，將會出現實際情況與網絡模塊的控制邏輯不符的現象。針對此問題，我們對該安全隱患進行整改，采取“只監視不控制”的思路，即監控回路觸點（31，32）只起監視作用，列車是否產生緊急停車以控制回路觸點（41，42）的動作為準。

（3）參考同類地鐵公司的經驗，可研究考慮采取“大旁路”方案的可行性。大旁路方案主要針對正線列車出現無法動車且短時間內無法判斷具體原因的故障時，通過一鍵操作啟用大旁路功能，使運營列車在具備最基本的條件下啟動牽引退出服務，以最快的方式恢復運營通車條件，降低運營中斷風險。

（4）目前列車以安全為導向進行設計，列車緊急停車回路是實現列車安全防護的最后一道程序，該處觸點的邏輯設計考慮了觸點粘連、按鈕操作器失效等原因導致無法斷開的冗余，但在可靠性的前提下，為減少對運營的影響，可研究考慮將監控回路觸點與控制回路觸點并聯進行緊急停車控制的可行性。

（5）由于?A?型車分為主副司機臺，故在每個司機室設置?2?個緊急停車按鈕，分別位于主副司機臺，但目前南寧地鐵列車只有?1?個司機臺，2?個緊急停車按鈕都在值乘司機可操作范圍內，因此，為減少車輛安全運營的故障點，可研究考慮在每個司機室只采用單個緊急停車按鈕的可行性。

5 總結

本文從緊急停車按鈕故障的影響切入，結合緊急停車按鈕在列車上所起的作用及原理，對典型故障案例進行分析，得出故障產生及影響擴大化的原因，并提出相應的處理措施及研究方向，避免同類故障造成的影響擴大化。

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