地鐵列車緊急制動不緩解故障分析

趙 峰

(武漢地鐵運營有限公司，湖北 武漢 430000)

0 引言

城市軌道列車電氣故障分為牽引制動故障、輔助系統(tǒng)故障、列廣系統(tǒng)故障、空調(diào)故障等。這些故障中，牽引制動故障作為最影響列車運營安全和運營品質(zhì)的問題，是城市軌道交通運營維護的重點和難點。

緊急制動不緩解，作為一種典型的牽引制動故障，因其一般采用失電制動的邏輯，故障處理難度大，疑點多。本文針對武漢地鐵某線路一起自恢復(fù)的緊急制動不緩解故障，通過EDRM數(shù)據(jù)和電路邏輯進行了分析探討。

1 故障概況

武漢市軌道交通某線路南延線工程，與該線路一期工程貫通。項目為A型車，六輛編組，動拖比為四動兩拖，列車最高速度100 km/h。牽引系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制為中車時代電氣供貨，主機廠為中車株洲電力機車有限公司。在車輛段調(diào)試期間，司機建立ATO模式發(fā)車時，發(fā)現(xiàn)緊急制動無法緩解。約10 min后，技術(shù)人員上車查看，發(fā)現(xiàn)已可正常緩解緊急制動，故障已消除。緊急制動不緩解故障并非持續(xù)存在。

2 地鐵列車緊急制動原理

制動系統(tǒng)采用KNORR公司的EP2002制動控制單元，制動控制采用架控方式，基礎(chǔ)制動為盤型，停放制動為彈簧作用方式。列車緊急制動施加原理：制動控制單元BCU內(nèi)有緊急制動電磁閥，當(dāng)因電路或其他原因造成電磁閥失電時，制動缸充風(fēng)，列車實施緊急制動。車輛緊急制動僅由空氣制動完成，每種操作模式(自動和手動模式)總能施加。緊急制動命令不可恢復(fù)，且只有車輛停止時才能解除。

圖1 緊急制動控制電路1

圖2 緊急制動控制電路2

圖1和圖2為緊急制動控制電路，根據(jù)電路圖邏輯，以下情況將導(dǎo)致緊急制動電路失電：①觸發(fā)司機室中的警惕裝置。②按下司機室中的緊急制動按鈕。③緊急電氣列車線回路中斷或失電。④DC110 V控制電源失電。⑤ATC系統(tǒng)發(fā)出緊急制動指令。⑥主風(fēng)缸壓力低于特定的安全值時。⑦超速限制。

圖中A、B、C、D、E點均為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控數(shù)據(jù)采集點，由于故障已恢復(fù)，可通過EDRM數(shù)據(jù)調(diào)取數(shù)據(jù)采集點電平信號，判斷故障期間故障情況。其中A點為電源供電，B點為ATC緊急制動狀態(tài)1，C點為ATC緊急制動狀態(tài)2，D點為緊急制動狀態(tài)，E點為緊急制動指令。

3 故障探討

根據(jù) HMI 故障記錄，緊急制動為信號施加，車輛無故障記錄。調(diào)取故障期間B、C、D點數(shù)據(jù)分析：根據(jù)B點電位與司機室占有情況可判斷，B 點前級線路正常。根據(jù)C點電位與D點電位同步可判斷，CD之間線路正常，且不存在因風(fēng)壓、警惕等因素導(dǎo)致的緊急制動。根據(jù)BC點電位發(fā)現(xiàn)，在故障期間，ATC緊急制動繼電器多次吸合且過了1 s左右斷開，結(jié)合司機室視頻及信號邏輯判斷，司機將手柄拉至FB位后，VOBC收到EB點緩解請求信號，且ATC緊急制動繼電器多次吸合，但1 s后斷開，緊急制動電路無法得電。

圖3 故障時段 EDRM 分析波形圖

根據(jù)信號報文，VOBC 一直收到外部 EB 未緩解信號。在VOBC輸出指令使ATC緊急制動繼電器吸合后，檢測到外部依然存在 EB信號，會撤銷 ATC 緊急制動繼電器的吸合指令，重新施加 EB信號。信號電路中，VOBC接收車輛系統(tǒng)EB狀態(tài)為EBS1EBS2，與車輛電路點E相連。EDRM 數(shù)據(jù)中，E為持續(xù)的低電平，與信號邏輯相符。故障時段EDRM分析波形圖如圖3所示。

在未撤除ATC情況下，A 點與 B 點電位相同，故障期間均為高電平，E 為低電平，可判斷=22-K125 緊急制動繼電器常開觸點一直未動作。正常情況下，若無外部 EB，信號輸出 EB 緩解后，C 點、D 點變?yōu)楦唠娖剑?22-K125 得電吸合，常開觸點閉合，E 點變?yōu)楦唠娖讲⑾蛐盘柗答?EB 緩解信號。

因此EB原因包括：=22-K125繼電器得電未動作(卡分)或繼電器未得電(負(fù)線未接好)。根據(jù) EDRM 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)故障期間制動指令出現(xiàn)過高電平，可判斷與=22-K125并聯(lián)的繼電器=22-K128在故障期間得電，綜合判斷為=22-K125 繼電器故障所致，該繼電器為施耐德LC1D126FLS207。故障繼電器(=22-K125)如圖4所示。

圖4 故障繼電器(=22-K125)

4 故障件分析

故障繼電器恢復(fù)后，經(jīng)多次實驗故障又重現(xiàn)。根據(jù)施耐德直流接觸器的動作原理，當(dāng)接觸器吸合時，由于不確定的因素導(dǎo)致阻力增加并大于電磁力合力的最大值，導(dǎo)致接觸器無法吸合，此時在線圈兩端可以測到正常的工作電壓。即使后續(xù)異常阻力消失，但接觸器仍會維持在打開的位置。導(dǎo)致電磁力減小的可能因素：電壓偏低、電流偏小、電氣控制回路導(dǎo)通性不可靠(線圈內(nèi)外部接線)、高溫等。導(dǎo)致阻力增加的可能因素：異物、摩擦力、油脂粘滯力、晝夜溫差導(dǎo)致的內(nèi)部凝露等。分析判斷為繼電器在長時間使用后在特定環(huán)境中偶發(fā)性故障，后續(xù)將加強對此款接觸器的跟蹤觀察。

5 結(jié)語

此次事件為=22-K125 繼電器故障引起的緊急制動不緩解導(dǎo)致列車無法牽引故障。緊急制動電路在車輛電路中有著至關(guān)重要的作用，在車輛檢修工作中，應(yīng)定期對該部分進行重點檢查和維護。