廣州地鐵3號線列車牽引/制動指令電路優化

呂鐘一 孫壯壯

（廣州地鐵集團有限責任公司運營事業總部，廣東廣州510310）

0 引言

廣州地鐵3號線列車在正線運營過程中，多次出現連續幾個站臺列車在進站過程中ATO超速緊制的現象，而其在人工駕駛模式下進站正常。緊急制動導致列車無法自動對標，人工駕駛條件下列車的運行速度一般低于列車的推薦速度，且緊急制動需要手動緩解，列車才能繼續運行，導致列車出現了較大的晚點。

1 現象描述

列車在ATO模式下，連續在多個站臺進站減速過程中出現“列車自動保護系統（ATP）緊急制動”，故障記錄如圖1所示。列車牽引過程無異常，轉換為手動駕駛后列車進站無異常，列車信號系統在故障時刻顯示超速緊制。

圖1 中央控制單元故障記錄

2 問題分析

根據故障的現象可以判斷列車在故障時刻因超速導致了緊急制動，參閱文獻[1]，造成列車超速的原因可能如下：（1）列車施加的實際制動力未達到預設值；（2）列車在有常用制動請求時未施加制動；（3）列車無常用制動請求。

根據圖2，列車在超速緊制前一直處于加速狀態，因此可以排除第（1）種可能。

圖2 列車速度曲線

參閱文獻[2-3]，列車控制系統判斷有常用制動施加請求需要滿足兩個條件：（1）列車處于制動狀態；（2）列車有制動力參考值。

列車有牽引、制動及惰行三種運行狀態，列車的運行狀態通過牽引/制動指令的組合判斷，牽引/制動狀態與牽引指令及制動指令之間的關系如表1所示。

表1 牽引/制動狀態判斷表

查看表1可以得出只有在列車的制動指令為高電平而牽引指令為低電平時，列車控制系統判斷列車在制動狀態。查看故障時刻的事件記錄儀，如圖3所示，列車在超速緊急制動前，制動指令一直處于低電平，列車為惰行狀態。

圖3 列車事件記錄儀

正常條件下，列車在ATO模式下運行牽引/制動指令均由信號系統給出，手動駕駛模式下牽引/制動指令由司控器給出，牽引/制動指令控制邏輯如圖4所示。而當列車操作了牽引/制動指令旁路時，由于司控器至牽引/制動指令的列車線被接通，列車在ATO模式下牽引/制動指令即受信號系統控制也受司控器控制。而受到司控器機械構造的影響，司控器手柄在“零位”時，列車的制動指令回路將被接通，控制邏輯內表現為低電平（制動指令因導向安全，制動列車線高電平表示制動緩解，內部邏輯表現為低電平）。

牽引/制動指令旁路由司機室開關面板上的微動開關控制，查看微動開關狀態發現列車的牽引/制動指令旁路被合上，在試車線模擬牽引/制動指令旁路在合位，ATO模式下運行到接近目標點時，列車顯示為惰行狀態。而當列車的實際速度超過推薦速度5%時，信號系統判定列車超速，列車施加緊急制動，與正線的故障一致。

圖4 牽引/制動指令邏輯圖

綜合上述分析，可以判定此次故障直接原因為人為因素所致，同時本次故障也暴露出了電路在設計時存在缺陷，導致列車的牽引/制動指令受兩套系統控制。

3 電路優化方案

改造原理：此次故障可以歸結為在操作旁路狀態下，列車的牽引/制動指令受司控器及信號系統兩套系統控制所導致。通過對牽引/制動指令電路進行優化，保障在任何時刻牽引/制動指令只受一套系統控制。

3.1 改造方案

在ATO模式的保持回路中增加一個牽引/制動指令旁路的常閉控制節點，如圖5所示。當列車操作了牽引/制動指令旁路時，列車ATO模式的自保持回路保持斷開狀態，列車無法進入/保持ATO模式，司機只能通過人工駕駛模式動車。

3.2 風險分析

在ATO模式保持回路中增加了一個控制節點，ATO模式保持回路的可靠性將降低，列車可以人工模式動車，但避免了人為因素導致列車晚點的風險，與改造之前相比，整體風險沒有增加。

牽引/制動指令異常將導致列車不能動車，造成救援風險，從整體上分析，改造未新增列車不能動車的隱患，列車牽引/制動指令旁路的功能得到保障。

4 結語

圖5 ATO模式電路修改

本次故障直接原因為人為因素導致，在深層次剖析根本原因后可知，故障為電路設計不完善、考慮不全面所致。通過電路優化，在未新增風險的情況下解決了目前存在的問題。

廣州地鐵3號線車輛按照上述改造方案進行了樣車改造工作，庫內及試車線測試已全部通過，并計劃推廣到廣州地鐵所有類似車型的改造工作中。