北京地鐵2號線列車“門旁路”電路的分析及優化

席偉光，單天奎

（北京市地鐵運營有限公司 運營三分公司，北京 100083）

0 引 言

北京地鐵2號線列車的基本技術條件是基于北京地區的自然環境、使用要求以及供電條件等，規定了車輛種類、列車編組、車輛輪廓設計、載客能力、車輛自重、列車速度、啟動平均加速度、制動平均減速度等主要參數和技術指標[1]。

由于地鐵客流量大，經常發生列車門因夾人、夾物未全部關閉的情況，出于安全考慮，當列車有車門未關閉時，車門安全聯鎖回路斷開，車輛牽引控制回路無法構通，列車無牽引[2-4]。牽引控制回路由門選開關、緊急制動緩解繼電器觸點、值乘開關、請求停車繼電器觸點、“全列車門關好”繼電器觸點、停放制動緩解繼電器觸點、制動不緩解繼電器觸點等開關和繼電器觸點組成，其中任何一個開關或觸點斷開都會使牽引控制指令無法發出（列車牽引無流），造成車輛無牽引[5]。其中，“門關好”繼電器相關觸點未閉合而引發的牽引無流最為常見。

有時列車門實際已經關閉完好，但由于單門行程開關等故障造成門關好繼電器線圈未通電，牽引控制回路中該繼電器常開觸點未閉合，列車無牽引指令[6-8]。此時按規定進行清客后，閉合“門旁路”按鈕可以將未閉合的觸點旁路。同時對信號系統采取降級處理措施，列車運行到終點站掉線，但這就會對車輛運營準點率帶來影響。

通過對“門旁路”電路的研究與優化不僅可以對該電路有更深入的了解，還能最大限度發揮其作用，節省了應急故障處理的時間，提高了故障處理效率與列車準點率。

1 牽引控制回路介紹

北京地鐵2號線列車牽引控制回路原理如圖1所示[9]。當牽引控制回路中各個觸點閉合后，回路構通，牽引指令傳送到列車管理系統（Train Management System，TMS）中，TMS通過牽引指令中所輸入的級位信息對列車進行牽引控制。當列車牽引控制回路構通時，在司機臺TMS顯示屏“操作級位”處顯示當前相對應的牽引級位指令。當列車牽引控制回路未構通時，司控器推向牽引級位，但在司機臺TMS顯示屏“操作級位”處顯示“當前操作級位：C”，即牽引指令為0。

圖1 牽引控制回路原理

2 “全列門關好”繼電器電路

2.1 電路概述

根據維修統計數據，牽引控制回路中由于“門關好”繼電器在牽引控制回路中的常開觸點（TIH11c—TIH11）未閉合而導致牽引控制回路不能構通的情況最多[10,11]。下面著重討論“門關好”繼電器。

北京地鐵2號線DKZ16型電動客車“門關好”電路原理為從操縱車（頭車，直流110 V）通過308a經過48個車門的行程開關觸點，再通過尾車繼電器KSBR3上的常開觸點（308a—308j）至308j，使DIR1與DIR2線圈通電?！伴T關好”電路原理如圖2所示。

圖2 “門關好”電路原理

2.2 全列“門關好”繼電器

DIR2的線圈通電后，其上常開觸點302—H307閉合，常閉觸點302—H308斷開，使司機臺上“關門指示燈”（綠色）亮，“開門指示燈”（紅色）滅。DIR2上各觸點原理如圖3所示。

圖3 DIR2上各觸點原理

3 “門關好”繼電器異常時的情況

當全列車門無法全部關好或“門關好”繼電器故障時，牽引控制回路中TIH11與TIH11c觸點無法閉合，此時由于牽引控制回路未構通，導致牽引指令無法發出。此時，在該類故障短時間內無法排除的情況下，為了保證正線運營安全，列車應立即清客掉線并盡快駛離正線。清客后，按下“門旁路”按鈕可以將TIH11與TIH11c觸點旁路。“門旁路”按鈕的原理如圖4所示。

圖4 “門旁路”按鈕的原理

由圖4可知，按下“門旁路”按鈕后，各觸點作用如下。（1）T24-1B與TIL23、T24-2B與TIL63之間的觸點構通分別向TMS系統Ⅰ系、Ⅱ系輸送電信號（直流24 V），按下后，在TMS屏下部的“牽引旁路開關”處顯示“旁路”，告知司機此時“門旁路”按鈕被按下。（2）TIH11與TIH11c之間的觸點構通時，牽引控制回路中DIR1上未閉合的觸點被旁路。（3）TIH11f與TIH11e之間的觸點構通時，牽引控制回路中SC1上未閉合的觸點被旁路。

此時車輛仍然無法運行，原因就是在“門關好”繼電器線圈通電后，有一對常開觸點（810與823）導通后告知信號系統全列車門“已關好”，但是“門旁路”的按鈕中并未包含對此觸點旁路的功能，即當按下“門旁路”按鈕后，信號系統中810與823之間的常開觸點仍然處于斷開狀態。信號系統中，DIR1上觸點如圖5所示。

圖5 信號系統中DIR1上觸點

因此，信號系統未收到直流110 V電信號，信號系統通過內部計算與控制，認為此時全列車門未全部關好，出于安全考慮，列車自動控制系統（Automatic Train Control，ATC）的輸出電路中請求停車（ZVRD）繼電器線圈不通電。ATC輸出電路如圖6所示。

圖6 ATC輸出電路

ZVRD繼電器中，有一對常開觸點TIH11d與TIH11c，由于該繼電器線圈未通電，這對常開觸點無法閉合，牽引控制回路依然無法構通。牽引控制回路原理如圖7所示。

圖7 牽引控制回路原理

為了更清楚地描述該現象，將部分車門打開，此時按下“門旁路”按鈕，信號系統依然認為全列有車門未關好，表現為DMI顯示屏上“車門”處閃動黃方框，若信號系統認為全列車門已關好，則“車門”處無黃色方框。此時，若想使車輛運行需要對信號系統降級操作，由移動閉塞降級為站間閉塞。

4 車載信號系統降級后的影響

4.1 北京地鐵2號線信號系統

北京地鐵2號線車輛采用基于通信的列車控制（Communication-Based Train Control，CBTC）移動閉塞信號系統。當降級為站間閉塞模式后，此時車載信號設備已經停用，采用地面信號設備。這時車輛自身的信號保護功能失效，車與車之間的保護功能通過地面設備計算后，由區間內信號燈指示列車實現，車輛運行效率明顯降低。出于安全考慮，一旦列車超越封閉區間，地面設備會控制全線所有列車停車，最終造成2號線全線運營癱瘓。因此，在站間閉塞模式下，乘務員需要小心控制車速，并對信號系統指示燈進行瞭望，但這往往會造成多輛列車晚點的情況。

4.2 信號系統降級所帶來的影響的案例

2020年3月17日8時17分，2號線T445列車運行至朝陽門站關門后，乘務人員發現司機臺關門燈不亮，開門燈亮，經過應急處理故障未恢復。清客處理后，按下“門旁路”按鈕，并將信號系統降級，列車在站間閉塞模式下退出正線運營返回車輛段。此次故障造成晚點11列，其中2 min以上的6列，調表14個。當時正值早高峰期間，在各個車站的站臺上聚集了大量乘客，不僅影響了運營正點率，還給運營安全帶來巨大隱患。

5 “門旁路”電路的改造優化

5.1 “門旁路”電路的改造

針對此情況，對“門旁路”電路進行改造。以便在DIR相關觸點因故障不能正常閉合時，最高效地使列車駛離正線，盡快恢復運營秩序。

目前，由于“門旁路”按鈕按下后不能對DIR1上負責信號系統通信作用的觸點進行有效旁路，因此決定對“門旁路”按鈕電路進行改造。改造方案為在按下“門旁路”按鈕后，可以將信號系統中DIR1觸點一同旁路。改造前后的“門旁路”按鈕上各觸點接線情況如圖8和圖9所示。

圖8 改造前“門旁路”按鈕接線

圖9 改造后“門旁路”按鈕接線

按下“門旁路”按鈕后，信號系統810與823之間DIR1上斷開的觸點也一同被旁路，此時信號系統認為全列車門“已關好”，不必采用站間模式就可以使列車運行。

5.2 改造后的調試

改造后由乘務中心進行試車，在列檢庫內將信號模式開關打到RMF位。“門關好”繼電器線圈未通電時，TMS屏文字顯示車門打開，DMI顯示車門打開，開門燈亮。此時閉合開關屏控制柜內“門旁路”按鈕，TMS文字顯示車門打開，DMI顯示車門關閉，開門燈亮。列車進行牽引操作時，車輛牽引狀態正常，首列車試驗時應到正線進行試車。

6 “門旁路”電路改造后乘務人員應急處理流程

改造后，在“門關好”繼電器線圈未通電時，按下此按鈕車輛可以正常牽引，這就需要乘務人員嚴格落實各項操作規范。通過TMS屏查看有無車門未關好（顯示粉色），查看到有車門顯示粉色時，再次進行關門操作，若仍然存在個別車門未關好時，乘務人員不得動車，應當去該門處進行確認。來到故障車門前，手動將其關閉好，并用隔離鎖將其隔離?；氐剿緳C室，再次確認所有車門是否關閉良好，并確認全列車門側壁燈不亮。如果此時列車依然處于關門燈不亮、開門燈亮的狀態，則立即清客掉線，在清客完畢后，按下“門旁路”按鈕。最后實行牽引操作，使車輛運行返回車輛段。

7 結 論

通過對北京地鐵2號線DKZ16型電動客車“門旁路”電路的研究，發現了影響列車施加牽引過程中信號系統所構成的因素。分析信號系統相關觸點，通過可行性研究，判定其可以在“門旁路”電路作用下一同被旁路。此外，優化“門旁路”電路，優化后的效果顯著，提高了運營效率與安全穩定性。