零速信號在地鐵車輛控制中的應用

中圖分類號：U284 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）24-0046-04

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2025.24.009

Abstract：Aimingatthezero-speedsignalofsubwayvehicles，thispaperintroducesthegenerationprincipleof thezerospedsignal，analyzestwoapplicationsofthezerospedsignalinvehicles，andalsointroducesthefaulthandlingmethodswhen thezero-spedsignalisabnormal.Basedonthecurentcircuitdesignstatusofthezero-speedsignalofsubwayvehicles， corresponding optimization suggestions are put forward.

Keywords： subway vehicle; zero-speed signal; generation principle;application; optimization suggestions

在地鐵車輛的設計中，零速信號作為列車安全停穩的重要信號，廣泛應用于車輛牽引允許建立、緊急牽引、車門控制、緊急制動緩解及保持制動施加等多個重要控制回路中。車輛實際運營中，一般采用零速或非零速繼電器得電與失電來表示零速或非零速狀態。本文以武漢地鐵電動客車為例，闡述零速信號在車輛中的產生，應用以及故障處理方法，同時給出零速信號相關邏輯和電路的改進優化。

1零速信號的產生

本文對武漢地鐵2號線、3號線、4號線、6號線、7號線、8號線以及16號線電動客車進行調研分析，零速信號的產生有3種方式。

第一種由車輛制動系統（WSP板卡或網關閥）單獨判斷給出（圖1），當車輛速度小于 0.5km/h 時，制動系統輸出零速信號，當車輛速度大于 0.5km/h 時，制動系統輸出非零速信號。若車輛制動系統故障，速度信號計算錯誤，則會持續給出非零速信號。2號線一期、3號線一期、3號線增購、4號線一期、6號線一期、8號線二三期、16號線車輛采用此種零速產生方式。

第二種由ATC信號系統判斷給出，若ATC系統故障，可通過操作ATC切除直接給出零速信號（圖2）。當ATC切除后，通過非零速繼電器來給出零速信號，車輛速度大于 2km/h 時，制動系統給出非零速信號。2號線機場線、南延線、4號線二期、4號線蔡甸線，以及8號線一期車輛采用此種方式。

第三種在ATC模式下零速信號由ATC系統給出，ATC切除后由制動系統判斷給出（網關閥），無非零速繼電器控制電路（圖3），7號線一期和南延車輛采用此種方式。

2零速信號在車輛中的應用

在車輛設計中，零速信號主要有2個作用。第一個作用是將零速繼電器的觸點串入列車緊急制動列車線回路中（圖4）。若列車停穩后，零速信號未正常給出，將會導致緊急制動列車線失電，列車緊急制動無法緩解[]。

零速信號的第二個作用是通過控制零速繼電器的觸點串入車門系統中，為車輛門控器提供門使能、門零速信號（圖5及圖6）。車輛進站停穩后，門控器接收到門使能、門零速以及開關門信號時，客室車門方可動作。

3車輛零速信號異常時的故障處理

在ATC系統或者制動系統中監測零速相關設備故障導致零速信號輸出錯誤的情況下，或列車零速信號控制的零速繼電器的觸點電路經過長期運行出現如觸點接觸不良、機械卡滯和線圈燒損等問題，會導 致以下2個方面故障。

整列車門無法正常開關門。在車輛車門系統中，門零速以及門使能信號均可通過相應的旁路開關進行旁路。此時可觀察司機臺面板中零速指示燈及左右門允許指示燈的狀況來操作相應的旁路旋鈕，即可實現開關門。

導致列車緊急制動無法緩解，司機臺零速燈不亮，列車無法動車（圖7）。若車輛零速信號由ATC系統及制動系統共同給出（文中第二種、第三種零速信號產生方式），可操作ATC切除旋鈕嘗試動車，就近清客退出運營。若車輛零速信號由制動系統單獨給出時（文中第一種零速信號產生方式），則列車緊急制動無法緩解，需進行車輛救援

若零速繼電器故障或者串入到緊急制動回路中的觸點接觸不良，也會導致列車緊急制動無法緩解，列車無法動車，此時操作ATC切除也無效，需進行車輛救援。

圖4武漢2號線一期車輛零速信號控制緊急制動回路

圖5武漢2號線南延車輛零速信號提供門使能信號

圖6武漢2號線南延車輛零速信號提供門零速信號

4車輛零速信號邏輯及電路優化建議

4.1零速信號邏輯優化建議

由以上分析可知，除7號線車輛在ATC模式下零速信號由ATC系統判斷給出，在ATC切除后由制動系統判斷給出（網關閥）。其余線路車輛僅采用ATC系統或制動系統單一控制來源，前期均出現過ATC系統或制動系統故障影響零速判斷，可靠性有待進一步提高。

參考國內其他地鐵車輛零速電路控制原理，主要有ATC系統控制、制動系統控制和牽引系統控制3種方式，各項目車輛一般采用其中2個系統互為冗余控制。鑒于3個系統的零速計算判斷不同，建議按照系統設計的安全等級，優先級順序選擇，實際運營中優先選擇ATC系統輸出零速信號，如ATC系統輸出不可用，則選擇制動系統輸出；如制動系統輸出也不可用，則選擇牽引系統輸出。當ATC系統切除后，列車可綜合使用制動系統和牽引系統的零速信號，以保證列車的零速輸出安全可靠。

建議后續各地鐵車輛在設計聯絡階段，可以采用制動系統控制、牽引系統控制和ATC系統控制分別檢測計算零速并控制相應繼電器，VCU（車輛控制單元）可以對3種不同的繼電器動作進行“3取2”的設計，任意2個繼電器得電動作，即可驅動列車的零速繼電器動作，可以有效提高零速環路設計的可靠性及可用性，能夠避免單個系統故障影響零速判斷給出。

4.2 零速電路邏輯優化建議

對于武漢地鐵第一種零速信號產生方式，制動系統中監測零速的相關模塊故障會導致零速繼電器錯誤動作，零速繼電器或者串入到緊急制動回路中的觸點接觸不良將會導致車輛施加緊急制動，無法動車。以上均需要采取救援，會導致長時間延誤，列車掉線，嚴重影響運營平穩可靠。

因此，可考慮在列車緊急制動回路中加入零速緊急旁路開關，以武漢2號線一期車輛電路為例（圖8）。

當列車在正線緊急制動無法緩解，同時觀察到司機臺零速指示燈不亮，可嘗試操作零速緊急旁路開關，就近清客退出運營，提高正線故障處置效率。

圖7武漢2號線一期車輛制動設備故障導致零速信號輸出錯誤及緊急制動

圖8增加零速旁路開關

5 結束語

從上面的分析可以看出，零速信號對車輛正常運行起到重要作用，零速信號異常會導致無法開關門以及列車緊急制動無法動車，以上情況都會導致列車晚點、延誤，影響乘客出行體驗。

建議后續新線籌備階段考慮通過信號、制動、牽引系統分別檢測計算零速并控制相應繼電器，任意2個繼電器得電動作，即可驅動列車的零速繼電器動作，可以有效提高零速環路設計的可靠性及可用性，能夠避免單個系統故障影響零速判斷給出。此外，還建議在車輛電路中加入零速緊急旁路開關用來在零速信號異常丟失的情況下將其旁路，避免出現無法動車導致列車救援的情況影響運營安全。

參考文獻：

[1]張潛，何玉琴，張文文.零速信號在地鐵列車電氣控制中的應用[J].城市軌道交通研究，2019（4）：105-108.

[2]吳英帥，李惠，王鶴.城市軌道交通車輛制動系統的零速信號和非零速信號方案選用及安全性分析[J]城市軌道交通研究，2021，24（12）：89-92.