地鐵車鉤四觸點(diǎn)異常故障定位及規(guī)避建議

摘要 城市軌道交通列車通常采用車鉤聯(lián)掛的方式，列車中部采用半自動(dòng)車鉤連接，在半自動(dòng)車鉤處設(shè)置四觸點(diǎn)電路來確認(rèn)車輛聯(lián)掛狀態(tài)。四觸點(diǎn)電路為點(diǎn)接觸，時(shí)常會(huì)發(fā)生電路異常導(dǎo)致列車斷電現(xiàn)象。文章針對(duì)地鐵車鉤四觸點(diǎn)異常現(xiàn)象進(jìn)行初步分析，通過監(jiān)視電路改造進(jìn)行故障定位，并提出幾種規(guī)避四觸點(diǎn)故障的規(guī)避措施，以有效提升列車運(yùn)營(yíng)的可靠性。

關(guān)鍵詞 地鐵列車；列車激活；四觸點(diǎn)；觸頭；浮動(dòng)連接器

中圖分類號(hào) U270.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0012-04

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)地鐵列車通常為6輛編組，每3節(jié)車形成一個(gè)單元，兩個(gè)單元采用半自動(dòng)車鉤聯(lián)接[1]。基于列車編組聯(lián)掛安全考慮，在半自動(dòng)車鉤連接處采用電信號(hào)來獲取判斷車鉤聯(lián)掛狀態(tài)，通常的方式有四觸點(diǎn)和行程開關(guān)等方式，其中典型的方式為四觸點(diǎn)電路。

列車會(huì)基于采集的車鉤聯(lián)掛狀態(tài)信號(hào)對(duì)車輛進(jìn)行控制，當(dāng)邏輯成立時(shí)，列車施加緊急制動(dòng)停車及斷電，確保列車運(yùn)營(yíng)安全[2]。該預(yù)設(shè)的邏輯條件，在采集回路工作器件正常的情況下，不會(huì)對(duì)列車運(yùn)行造成影響。但半自動(dòng)車鉤用于獲取判斷信號(hào)的方式為活動(dòng)連接，連接失效的概率會(huì)大大高于靜態(tài)固定連接的其他器件，當(dāng)連接失效或者偶然中斷時(shí)，列車仍會(huì)按預(yù)設(shè)的邏輯條件觸發(fā)緊急制動(dòng)且列車斷電。在隧道里列車失電，若處理不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致線路大面積晚點(diǎn)，整車照明缺失導(dǎo)致乘客恐慌，這樣不利于運(yùn)營(yíng)管理和乘客體驗(yàn)。該文對(duì)四觸點(diǎn)異常故障定位提供了一種在線檢測(cè)方法，并通過優(yōu)化邏輯設(shè)置，確保了行車安全的同時(shí)，兼顧乘客體驗(yàn)，提升運(yùn)營(yíng)效率和乘客滿意度。

1 四觸點(diǎn)故障現(xiàn)象及影響

列車在正常激活的動(dòng)車狀態(tài)下，突然全車斷電，列車停車。重新操作列車能激活，回庫后檢查發(fā)現(xiàn)車鉤的四觸點(diǎn)出現(xiàn)磨損異?，F(xiàn)象，異常現(xiàn)象如圖1所示。

目前，行業(yè)內(nèi)用的四觸點(diǎn)均為動(dòng)觸頭和靜觸頭端面接觸的結(jié)構(gòu)[3]，其中，動(dòng)觸頭采用按鈕式結(jié)構(gòu)，靜觸頭采用平面結(jié)構(gòu)，接觸方式如圖2所示。

由于車鉤在設(shè)定的集合曲線內(nèi)錯(cuò)動(dòng)，動(dòng)觸頭與靜觸頭不停地滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)致觸頭表面磨損和鍍層脫落，出現(xiàn)了接觸對(duì)“侵蝕”現(xiàn)象，造成接觸電阻大幅度升高[2]。

接觸對(duì)雖然設(shè)計(jì)了軸向彈簧力補(bǔ)償，但是該彈簧力難以控制。彈力太大，觸頭容易磨損，彈力太小，觸點(diǎn)正壓力小，接觸不可靠。車輛在加速、過彎道和坡道時(shí)容易造成動(dòng)、靜觸頭的短時(shí)分離，從而產(chǎn)生電信號(hào)瞬斷故障。

列車激活電路如圖3所示。列車控制電源輸出均由列車激活繼電器控制，當(dāng)列車激活電路中出現(xiàn)斷激活操作或者器件異常，則列車激活回路會(huì)受到相應(yīng)的影響。維持激活涉及的器件及影響如表1。

從表1可知維持激活的器件均為繼電器等器件。線圈均處于持續(xù)得電狀態(tài)。繼電器穩(wěn)態(tài)時(shí)出現(xiàn)故障基本為卡合或者卡分，出現(xiàn)導(dǎo)致其他繼電器線圈動(dòng)作的瞬時(shí)斷開情況基本不存在。結(jié)合電路中四觸點(diǎn)的異?，F(xiàn)象，我們可以初步判定引起列車在運(yùn)行過程中斷激活，由四觸點(diǎn)接觸不良導(dǎo)致半自動(dòng)車鉤聯(lián)掛好繼電器動(dòng)作所致。由于車鉤狀態(tài)串入到列車激活電路，所以四觸點(diǎn)故障導(dǎo)致的列車激活維持失效，從而使列車停車及照明電源丟失。

2 四觸點(diǎn)故障鎖定

為驗(yàn)證四觸點(diǎn)故障導(dǎo)致列車斷激活的現(xiàn)象，對(duì)車鉤監(jiān)視電路進(jìn)行改造，確保偶發(fā)故障發(fā)生時(shí)，故障現(xiàn)象能被鎖定。對(duì)車鉤監(jiān)視電路進(jìn)行調(diào)整改造，臨時(shí)將串入到列車激活回路的半自動(dòng)車鉤連掛好繼電器=72-K303的觸點(diǎn)3、11取消，并將該觸點(diǎn)串入緊急停車列車線，確保原有四觸點(diǎn)安全邏輯功能。利用繼電器=72-K303的空余觸點(diǎn)、原車尾閉路開關(guān)=72-S302進(jìn)行監(jiān)視電路改造，改造的采集電路如圖4。

電路改造完成后，列車激活電路無四觸點(diǎn)的邏輯，當(dāng)操作列車激活使列車上電后，操作車尾閉路=72-S302使監(jiān)視繼電器=72-K303得電并通過常開觸點(diǎn)完成自鎖，=72-S302的指示燈被點(diǎn)亮；當(dāng)四觸點(diǎn)電路異常斷開，=72-K303會(huì)斷電，并且=72-S302指示燈會(huì)熄滅，并鎖定斷電狀態(tài)，確保瞬時(shí)斷開現(xiàn)象也能被監(jiān)測(cè)記錄。同時(shí)，通過TCMS的DXMe IO采集模塊對(duì)四觸點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)四觸點(diǎn)異常斷開時(shí)間超過一個(gè)IO采集周期（100 ms）時(shí)，DXMe會(huì)記錄四觸點(diǎn)斷開的狀態(tài)。

2021年在某地鐵列車上進(jìn)行驗(yàn)證在出庫階段四觸點(diǎn)發(fā)生故障，TCMS和指示燈均成功記錄，異常記錄如表2顏色標(biāo)識(shí)處。

同時(shí)臨時(shí)改造電路中用于車鉤狀態(tài)監(jiān)視的指示燈（=72-S302）熄滅。

通過以上臨時(shí)監(jiān)視電路獲取的故障現(xiàn)象，可以肯定車鉤四觸點(diǎn)在異常磨損到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致列車車鉤電路不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致列車激活斷開，整列車失電。

3 列車車鉤監(jiān)視規(guī)避建議

3.1 取消半自動(dòng)車鉤

地鐵列車在兩個(gè)單元之間設(shè)置半自動(dòng)車鉤主要是為了便于解編維護(hù)，目前，國(guó)內(nèi)車場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)都比較完整，架車設(shè)備也均按整列車能力配置，解編頻率已經(jīng)大大降低，因此，車輛設(shè)計(jì)時(shí)可以結(jié)合用戶的車場(chǎng)條件取消半自動(dòng)車鉤，改為半永久牽引桿。

3.2 提升車鉤電連接可靠性

采用浮動(dòng)四芯連接器，設(shè)計(jì)時(shí)可將連接器絕緣體與殼體分開考慮，采用浮動(dòng)機(jī)構(gòu)將絕緣體組件懸浮，并預(yù)設(shè)壓縮量，以達(dá)到柔性連接的目的，從而抵消車鉤錯(cuò)動(dòng)間隙，保證芯件接觸可靠。

如圖5所示，車鉤在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接器內(nèi)的絕緣模塊整體移動(dòng)，觸點(diǎn)保持可靠連接，且連接方式為卡簧式連接，杜絕由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)接觸失效的現(xiàn)象。

3.3 調(diào)整車鉤監(jiān)視電路應(yīng)用邏輯

將串入到列車激活回路的邏輯觸點(diǎn)移除，在緊急制動(dòng)的邏輯電路中加入四觸點(diǎn)的狀態(tài)邏輯，確保列車運(yùn)營(yíng)安全，不會(huì)導(dǎo)致列車照明丟失而引起乘客恐慌。

3.4 四觸點(diǎn)電路定期維護(hù)

由于四觸點(diǎn)電路末端負(fù)載僅為狀態(tài)繼電器，負(fù)載電流小，非常容易導(dǎo)致觸點(diǎn)表面氧化，氧化物堆積使接觸電阻增大[2]。在年檢時(shí)，可以在電路末端狀態(tài)繼電器并聯(lián)一個(gè)100 Ω/200 W的電阻，將永久負(fù)載通斷100次，使得觸點(diǎn)有較大的電路通斷，達(dá)到自清潔的作用，從而使觸點(diǎn)保持良好的導(dǎo)電性能。

4 結(jié)語

以上四種處理方式在行業(yè)內(nèi)已均有應(yīng)用，取消半自動(dòng)車鉤則無需四觸點(diǎn)的監(jiān)視電路，可以從根本上解決電路異常帶來的運(yùn)營(yíng)可靠性問題。其他幾種方式可以在很大程度上降低四觸點(diǎn)故障帶來的影響或者降低故障發(fā)生的頻率，具有很好的應(yīng)用推廣意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]王生華， 雷繼孟， 余佑民. 基于地鐵A型車的全自動(dòng)車鉤在軌檢測(cè)系統(tǒng)的研究[J]. 城市軌道交通研究， 2018（4）： 125-130.