摘 要：繼電器對地鐵車輛的電氣功能極為重要，但繼電器也常常出現(xiàn)偶發(fā)性的故障，尤其是當(dāng)與列車牽引制動有關(guān)的繼電器出現(xiàn)故障時，正線的行車效率將受到極大影響。為此，本文在深圳地鐵一期車輛的電路基礎(chǔ)上，深入分析電路原理并充分考慮安全因素，設(shè)計了一套應(yīng)急運行模式電路，該電路能有效地應(yīng)對列車關(guān)鍵繼電器故障時列車無法動車的情況，減少甚至消除關(guān)鍵繼電器故障對正線運營指標(biāo)的影響。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛 繼電器 冗余

中圖分類號：U283 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0129-02

1 車輛概況

深圳地鐵一期地鐵列車編組采用三輛車為一個列車單元，兩個對稱單元六輛車為一列車編組，形式為—A*B*C=C*B*A—，其中：A為帶司機室拖車；B為帶受電弓動車；C為帶空壓機的動車，“—”為自動車鉤；“=”為半自動車鉤；“*”為半永久牽引桿。車輛為直交傳動，變頻變壓電動車組。列車由受電弓從接觸網(wǎng)獲得電流電壓，額定電壓為DC 1500 V，允許電變化范壓圍為DC 1000～1800 V，在電壓達(dá)到DC 1980 V時，必須切除輔助和牽引設(shè)備負(fù)載。通過牽引控制電路使得電流經(jīng)受電弓到車下的PH箱的兩個高速斷路器（HSCB）與動車的PH箱、PA箱中的牽引逆變器相連接，經(jīng)牽引逆變器逆變送入牽引電機，實現(xiàn)牽引力的輸出。

2 列車牽引控制系統(tǒng)

列車牽引控制系統(tǒng)是指為實現(xiàn)列車牽引控制相關(guān)功能而設(shè)計的有節(jié)點邏輯控制電路系統(tǒng)，其采用的主要部件為司機控制器、繼電器、行程開關(guān)、按鈕開關(guān)、旋鈕開關(guān)以及連接用的導(dǎo)線等；在該系統(tǒng)中，繼電器是實現(xiàn)各項邏輯功能的主要部件，通過確定繼電器的線圈得電吸合的條件以及其觸頭開關(guān)所關(guān)聯(lián)的功能電路，則可以實現(xiàn)一定邏輯的電路邏輯功能，以達(dá)到列車整體性牽引，并將該信息輸入到列車通信控制系統(tǒng)，通過其內(nèi)部的控制程序運算，最終來實現(xiàn)對列車的有效控制。

列車正線運行模式有URM（無監(jiān)督手動模式）、ATO（自動運行模式）、SM（監(jiān)督手動模式），無論取用何種運行模式，列車建立牽引功能的原理是相同的，只有當(dāng)七大電路（司機臺激活、列車向前方向、列車安全環(huán)路、列車警惕監(jiān)視、列車制動指令、列車牽引安全、列車牽引允許）同時滿足才能建立列車牽引的條件。本文以列車URM模式為例，介紹該種車型的七大電路，以此說明列車建立牽引的原理。

2.1 司機臺激活電路

激活列車蓄電池后如圖1中A區(qū)所示，列車線30271有DC110 V電壓，02F01處于合位其常開則閉合，打開司機臺主控鑰匙（-S01）后，0Hhp4hzDFKKApQxMot3fVQ==列車控制繼電器02K01、02K02、02K03、02K04、02K05、02K07得電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，司機臺激活；反之，當(dāng)關(guān)閉主控鑰匙后，這些繼電器失電，其常開觸點恢復(fù)常開狀態(tài)，常閉觸點恢復(fù)常閉狀態(tài)。（如圖1）。

2.2 列車安全環(huán)路電路

列車蓄電池激活后如圖1中C區(qū)（兩個半組車電路相同），激活端的A車?yán)^電器03 K11得電，其常開觸點（53～54）閉合，常閉觸點（61～62）斷開；非激活端的03K11不得電，其常閉觸點（61～62）閉合，常開觸點（53～54）斷開。當(dāng)A車與B車，B車與C車聯(lián)掛好則車鉤監(jiān)控行程開關(guān)就會閉合，當(dāng)C車與C車連掛好，T桿在正常位，激活蓄電池后C車相應(yīng)的車鉤監(jiān)控繼電器就會得電，其常開就會閉合，列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩A車的零速繼電器02K11得電，其常開觸點（23～24）閉合，安全環(huán)路建立兩A車的02K10得，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。

2.3 列車向前方向、警惕監(jiān)視電路

激活列車蓄電池后如圖1中B區(qū)所示，列車線20100有DC110V電壓，司機臺激活后，A車?yán)^電器02K05常開觸點（43～44）閉合，列車方向手柄推向前，行程開頭-S12、-S10常開觸頭閉合，列車向前方向列車線20210和方向向前繼電器02K14得電，列車建立方向指令。安全環(huán)路已建立，繼電器02K10常開觸點（83～84）閉合，列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，零速監(jiān)控繼電器02K11得電，其常開觸點（13～14）閉合，繼電器02K14常開觸點（33～34）閉合，繼電器02K09得電，其常開觸點（23～24）閉合，當(dāng)按壓下警惕按鈕，行程開關(guān)-S00閉合，列車警惕監(jiān)視列車線20207得電。

2.4 列車牽引安全電路

激活列車蓄電池后如圖1中D區(qū)所示，當(dāng)列車兩側(cè)車門關(guān)好，列車線80137有DC110 V電壓，URM模式下，ATP切除繼電器02K34得電，常開觸點（13～14）閉合，司機臺激活后，02K01常開觸點（83～84）閉合，列車牽引安全指令線21901得電。

2.5 列車制動指令電路

激活列車蓄電池后如圖1中E區(qū)所示，列車線20100有DC110 V電壓，URM模式下（將ATP開頭04S01打到分位）04S01觸點（9～16）閉合，司機臺激活后，繼電器02K01得電，其常開觸點（43～44）閉合；安全環(huán)路建立后繼電器02K10得電，其常開觸點（73～74）閉合；列車方向手柄向前行程開關(guān)-S11閉合，繼電器02K09、02K16、02K17得電，其常開觸點閉合，則非緊急制動、非常用制動、非快速制動指令線得電。

2.6 列車牽引允許電路

激活列車蓄電池，在列車警惕監(jiān)視信號建立的前提下，如圖1中B區(qū)所示：推牽引手柄離開零位，行程開關(guān)-S20常開閉合，繼電器02K06得電，其常開觸點（33～34）閉合，主風(fēng)缸壓力大于700 kPa時繼電器02K56得電，其常開觸點（13～14）閉合，所有停放制動緩解時繼電器02K57得電，其常開觸點（13～14）閉合，列車左右側(cè)車門關(guān)好，繼電器08K09、08K10得電，其常開觸點（23～24）閉合，牽引允許指令線20417得電。

七大電路涉及40個關(guān)鍵繼電器和4個按鈕共計105對觸點，這些繼電器故障偶發(fā)性特別強，只要其中任一觸點發(fā)生故障，列車的牽引控制功能將無法正常實現(xiàn)，嚴(yán)重時車輛將不能正常牽引。對于在正線的車輛，由此造成的影響不可小覷，輕則導(dǎo)致2-5 min的晚點或清客下線，重則導(dǎo)致列車行車大間隔甚至救援，將嚴(yán)重降低正線列車運營效率，對服務(wù)質(zhì)量造成極壞的影響。

3 應(yīng)急運行模式電路

深圳地鐵一期車輛的應(yīng)急運行模式電路，針對的就是在列車的關(guān)鍵繼電器故障，列車無法牽引動車的情況而設(shè)計。該電路的應(yīng)用可以解決繼電器故障導(dǎo)致的電路功能不全的問題，使得列車可以牽引動車，而司機通過簡單的幾個操作，在短時間內(nèi)駕駛車輛運行至站臺，疏散乘客，極大地降低車輛故障對乘客的影響。同時，該電路需要人工操作，與正常模式下的電路相互獨立、互不影響，具有雙備份的冗余功能，這中具有冗余功能的電路稱之為列車應(yīng)急運行模式電路。

根據(jù)深圳地鐵一期車輛的七大電路的特點，應(yīng)急運行模式電路的冗余功能也相應(yīng)地體現(xiàn)在七大模塊中。

3.1 司機臺激活冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中A區(qū)紅色部分所示，列車線30271有DC110 V電壓，當(dāng)列車切除ATP開關(guān)04S01，其觸點（27～28）閉合，此時列車運行模式為URM模式，合上應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22（其相應(yīng)的常開觸頭閉合），打開司機臺主控鑰匙（-S01），列車控制應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73得電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，同時應(yīng)急運行模式指示燈02H70亮，標(biāo)志著列車應(yīng)急運行模式啟動成功。列車控制應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K72、02K73可替代列車控制繼電器02K01、02K02、2K03、02K04、02K05、02K07的關(guān)鍵觸點的作用，實現(xiàn)冗余。

3.2 列車安全環(huán)路冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中C區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22，其常開觸點（17～18）、（33～34）閉合，激活司機臺后，應(yīng)急繼電器02K71和02K73的常開觸點（83～84）閉合，應(yīng)急繼電器02K75得電，應(yīng)急繼電器02K75可替代02K10繼電器關(guān)鍵觸點作用，實現(xiàn)冗余。同時，該電路也保證了即使列車啟用了應(yīng)急運行模式，操作端緊急停車按鈕仍然有效。

3.3 列車向前方向、警惕監(jiān)視冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區(qū)紅色部分所示，列車線20100有DC110 V電壓，合上應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22，其常開觸點（9～10）、（23～24）閉合，激活司機臺后，02K70的常開觸點（83～84）閉合，02K71的常開觸點（33～34）、（63～64）常開觸點閉合，02K75的常開觸點（13～14）閉合，列車向前方向指令線20210和列車警惕監(jiān)視指令線20207得電，實現(xiàn)冗余。列車啟動應(yīng)急運行模式后，默認(rèn)輸出向前方向。

3.4 列車牽引安全冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中D區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22，激活司機臺，應(yīng)急繼電器02K70的常開觸點（43～44）閉合，列車牽引安全指令線21901得電，實現(xiàn)牽引安全冗余功能。

3.5 列車制動指令冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中E區(qū)紅色部分所示，合上應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22，其常開觸點（35～36）、（37～38）閉合，激活司機臺，應(yīng)急繼電器02K70、02K71、02K73、02K75得電，其常開觸點閉合，則在牽引手柄未進(jìn)入制動位置時，非緊急制動、非常用制動、非快速制動指令線得電。當(dāng)牽引手柄進(jìn)入制動位置時，列車相應(yīng)的制動指令線可以相應(yīng)的得失電，實現(xiàn)制動指令的冗余功能。

3.6 列車牽引允許冗余電路

激活列車蓄電池，如圖1中B區(qū)紅色部分所示，合應(yīng)急運行模式開關(guān)02S22，其常開觸頭（3～4）閉合，激活司機臺，應(yīng)急繼電器02K70得電，其常開觸點（13～14）閉合，在列車警惕監(jiān)視冗余電路建立的前提下，推牽引手柄離開零位，牽引允許指令線20417，實現(xiàn)冗余。

4 結(jié)語

應(yīng)急運行模式電路，成功實現(xiàn)了對該車型的七大電路進(jìn)行冗余改造，解決了105對關(guān)鍵繼電器觸頭中任一觸頭故障時無法動車的情況，使得列車依靠自身動力，牽引至站臺，達(dá)到疏散乘客并退出服務(wù)的目的，減少了此類故障對正線造成的影響，有效遏制甚至消滅30 min行車大間隔和救援事件的發(fā)生，提高了運營保障能力。目前對深圳地鐵一期22列車中19列都進(jìn)行了上述電路改進(jìn)，列車的正線運營質(zhì)量得到了有效保障。

參考文獻(xiàn)

[1] Bombardier.深圳地鐵一期工程車輛功能描述0693[Z].德國：Bombardier，2002.

[2] Bombardier.深圳地鐵一期工程車輛電路圖3EGH000029-0060[Z].德國： Bombardier，2004.