長春輕軌3號線緊急制動正線救援故障分析

文/李鑫，長春中車軌道車輛有限公司

城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)作為列車各系統(tǒng)中安全要求最高、最復雜的系統(tǒng)之一，對列車的安全可靠運行至關重要。長春輕軌3號線列車的制動系統(tǒng)是采用列車控制單元（VCU）進行統(tǒng)一控制的。內設監(jiān)控終端，它能在司機控制器、ATO或ATP的控制下對列車進行階段或一次性的制動與緩解，具有自診斷和故障記錄功能以及常用制動、緊急制動、停放制動和滑行控制等功能。緊急制動作為制動系統(tǒng)的一項重要功能，主要用于車輛遇到突發(fā)狀況時，使車輛在有效時間內停在安全范圍。

長春輕軌3號線三期廠修車在運營過程中，車輛上行至終點站停車，司乘人員從MC1端司機室換端到MC2端司機室，當上客結束關閉車門后，司乘人員給出牽引級位動車后即立即制動停車，車輛無法正常牽引加速，同時IDU顯示屏顯示緊急制動EB1故障。司乘人員采用門旁路等相應應急處理措施，再次給出牽引級位車輛仍然無法正常加速。隨后申請車輛救援，但當車輛救援動車后，故障車輛又全列施加磁軌制動，導致救援車輛無法牽引該車輛正常加速。司乘人員分斷MC1車牽引變流器控制電源空開后，車輛被救援回庫，期間延誤時間大約90分鐘。

緊急制動原理分析

EB1緊急制動控制原理：長春輕軌3號線車輛緊急制動EB1采用純電制動。根據(jù)長春輕軌三期車輛EB1緊急制動電氣控制原理簡圖圖1所示，車輛EB1緊急制動受5個條件控制，分別為：主司機室正常建立、全列客室門關好、警惕繼電器DMR無動作、牽引逆變器強迫制動無輸出及車輛速度超過牽引變流器限制最高速度值70km/h，這5個條件只要滿足1個或以上均可以觸發(fā)車輛實施EB1緊急制動。

圖1 EB1緊急制動電氣控制簡圖

強迫制動控制原理，如圖2所示，車輛強迫制動控制指令由牽引變流器TCU控制板輸出，其輸出條件有3個，具體包括牽引逆變器內部數(shù)字牽引/制動信號不匹配或方向輸入信號不匹配、TCU檢測到列車超速、檢測到車輪反轉。這3個條件任何1個成立均會輸出強迫制動指令，并斷開車輛牽引安全回路，使車輛實施EB1緊急制動。當車輛只要有一臺牽引變流器輸出強迫制動指令，車輛所有牽引逆變器根據(jù)其內部CAN通訊將會同時輸出強迫制動指令。

圖2 強迫制動控制原理簡圖

圖3 磁軌制動控制原理

磁軌制動控制原理見圖3。磁軌制動動作主要受以下幾個條件控制：頭車繼電器2KA2、零速繼電器2KA6-2、安全制動繼電器5KA2-2、司控器緊急繼電器5KA5，及磁軌測試條件下VCU的指令輸出。正常情況下車輛有速度時且在速度大于3km/h條件下拍下蘑菇按鈕或司控器拉至EB位，車輛才能實施磁軌制動。車輛靜止條件下，可以通過IDU顯示屏“設定”界面點擊“磁軌測試”按鈕后，拍下蘑菇按鈕或司控器拉至EB位，車輛才能實施磁軌制動。除上述情況，車輛均不能實施磁軌制動的動作。

原因分析

車輛回庫后查詢歷史故障記錄，IDU屏幕顯示MC1牽引逆變器“向前、向后方向信號同時為高”的故障信息，對該車輛進行動車測試，IDU“牽引”界面顯示全列4臺牽引逆變器同時輸出強迫制動指令。因此可以判斷造成EB1緊急制動的原因為MC1車牽引逆變器輸出強迫制動指令，根據(jù)強迫制動控制原理，可以初步判斷為MC1牽引逆變器內DVI板卡故障導致逆變器向車輛輸出了強迫制動指令，當DVI板卡故障檢測到方向向前先后信號均為高發(fā)生沖突時，則在27a線輸出高電平，如圖2所示，由于車輛4臺牽引逆變器的CAN通訊存在，當只要有1臺牽引逆變器輸出強迫制動指令將會使剩余牽引逆變器同步輸出強迫制動指令，將MC1車與M1車該板卡進行互換后，故障依然存在但發(fā)生了轉移，因此可以完全確定是MC1牽引逆變器內DVI板卡故障。

在救援車輛回庫時，車輛出現(xiàn)EB1緊急制動的同時伴隨全列施加磁軌制動，但是在發(fā)生磁軌制動時，測量磁軌控制繼電器6KA1并未得電動作，而是磁軌供電接觸器6KM1直接得電動作，根據(jù)圖3磁軌制動的原理，可以初步判斷是車輛強迫制動控制指令27號線與磁軌制動控制指令362號線在車輛某處連接點存在交叉接線情況。根據(jù)車輛布線圖對全列27號線及362號線逐段進行校線，發(fā)現(xiàn)這兩根線在M2車低壓接線箱連接器插頭處存在交叉接線的錯誤情況，錯誤接線如圖4粉色標記處。當MC1、M1及M2端牽引逆變器輸出強迫制動指令后，由于交叉接線使MC2端磁軌供電接觸器動作，MC2端牽引逆變器輸出強迫制動指令通過交叉線使MC1、M1及M2端磁軌供電接觸器動作，造成全列磁軌同步動作。

圖4 強迫制動及磁軌制動接線圖

恢復正常接線后分別在兩端司機室進行動車測試，車輛由于強迫制動而發(fā)生EB1緊急制動的同時不再出現(xiàn)磁軌制動故障。

改進措施

（1）加強對供應商的管控，要求牽引檢修廠家出具詳細的分析報告。

（2）在后續(xù)的車輛檢修工作中，對出廠所有廠修三期車輛進行普查，分別在兩端司機室模擬強迫制動條件下是否會同步發(fā)生全列磁軌動作，模擬磁軌動作條件下是否伴隨強迫制動造成EB1緊急制動。

（3）在產車輛生產過程中進行重點檢查，確保接線符合技術圖紙要求。

車輛的緊急制動出現(xiàn)故障會嚴重影響行車安全，乘客的生命財產也會受到威脅，本文通過對長春市軌道交通3號線輕軌車輛正線運營期間制動系統(tǒng)出現(xiàn)“緊急制動EB1故障”而造成的車輛救援情況進行分析，介紹該列車緊急制動系統(tǒng)觸發(fā)的基本邏輯，同時對故障現(xiàn)象、故障原因及故障整改過程做了梳理分析，最終確認故障原因為逆變器內部DVI板卡故障、磁軌接線交叉所致，對此提出了具體的改進措施，為后續(xù)列車檢修運維積累了豐富的經驗。