凌 煒, 韓振興

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司， 廣州 510168)

廣州地鐵6號(hào)線自2013年12月28日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)， ATO運(yùn)行時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)失效、需要司機(jī)人工制動(dòng)的情況。另外在自動(dòng)折返完成、車門(mén)自動(dòng)打開(kāi)后，司機(jī)開(kāi)鑰匙時(shí)偶爾出現(xiàn)車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的情況。原因都與司機(jī)控制器速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作不一致有關(guān)。在此分析故障原因，并提供解決方案。

1 S355型司機(jī)控制器結(jié)構(gòu)

廣州地鐵6號(hào)線使用西安沙爾特寶生產(chǎn)的S355型司機(jī)控制器[1]，面板上設(shè)有控制手柄和換向手柄兩種操作機(jī)構(gòu)，控制手柄中設(shè)置警惕按鈕，司機(jī)控制器設(shè)有機(jī)械鎖，見(jiàn)圖1。

1-控制手柄；2-換向手柄；3-機(jī)械鎖；4-警惕按鈕。圖1 S355型司機(jī)控制器結(jié)構(gòu)圖

為了防止可能產(chǎn)生的誤操作，司機(jī)控制器的控制手柄與換向手柄之間機(jī)械互鎖，具體情況如下：

(1)控制手柄有：牽引區(qū)、0位(N位)、制動(dòng)區(qū)、快速制動(dòng)位4個(gè)檔位，檔位之間可以無(wú)級(jí)調(diào)整。

(2)換向手柄有：向前、0位、向后3個(gè)檔位。

(3)控制手柄在0位時(shí)，換向手柄方可操作；換向手柄在非0位時(shí)，控制手柄方可操作。

(4)換向手柄只有在0位時(shí)，才可以關(guān)閉機(jī)械鎖，并拔出鑰匙。

S355型司機(jī)控制器符合TB 1333-1996《機(jī)車電器基本技術(shù)條件》和TB/T 1391-1993《機(jī)車司機(jī)控制器基本技術(shù)條件》要求[2]，并使用了德國(guó)沙爾特寶公司生產(chǎn)的S826速動(dòng)開(kāi)關(guān)和雙聯(lián)裝電位器，見(jiàn)圖2。當(dāng)控制手柄、換向手柄、警惕按鈕、機(jī)械鎖鑰匙動(dòng)作時(shí)，都會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，另外當(dāng)控制手柄在不同位置時(shí)，可以通過(guò)電位器輸出不同的電壓值(1～9 V)。當(dāng)控制手柄在0位時(shí)，S21、S23、S24、S26、S27速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出電壓為1 V；當(dāng)控制手柄進(jìn)入牽引區(qū)后，S25速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，電位器輸出的電壓逐漸增大，當(dāng)控制手柄在最大牽引位時(shí)，輸出電壓為9 V。

圖2 司機(jī)控制器中的速動(dòng)開(kāi)關(guān)和雙聯(lián)裝電位器

2 ATO模式下制動(dòng)失效

2.1 問(wèn)題分析

列車ATO運(yùn)行的前提條件為換向手柄在向前位，控制手柄在0位，正常情況下，此時(shí)S23速動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合,ATO設(shè)備檢測(cè)到“前向惰行輸入”為1；S21行程開(kāi)關(guān)也閉合，28線有電，見(jiàn)圖3。ATO模式下，當(dāng)FDO_18觸點(diǎn)閉合時(shí)，ATO制動(dòng)指令線為1，列車正常制動(dòng)。由于司機(jī)控制器制造和安裝過(guò)程中存在一定公差，如果控制手柄的位置大于0°但小于6.25°，則有可能出現(xiàn)S23閉合、S21斷開(kāi)的情況(見(jiàn)圖3)，此時(shí)列車能啟動(dòng)ATO，但

F-向前位； R-向后位； P-牽引區(qū)； N-0位； B-制動(dòng)區(qū)； FB-快速制動(dòng)位；FDO_18-ATO制動(dòng)指令觸點(diǎn)； FDI_9-ATO前向惰行輸入檢測(cè)點(diǎn)。圖3 司機(jī)控制器ATO模式和ATO制動(dòng)指令線電路圖

由于S21斷開(kāi)，28線無(wú)電，無(wú)論FDO_18觸點(diǎn)狀態(tài)如何，ATO制動(dòng)指令線將一直為0，ATO模式下制動(dòng)失效，最終超速觸發(fā)緊急制動(dòng)。從故障數(shù)據(jù)看，故障期間ATO輸出的模擬量上升到最大值，但ATO制動(dòng)指令線一直為0。

2.2 解決方案

2.2.1優(yōu)化司機(jī)操作

列車進(jìn)站開(kāi)門(mén)后，司機(jī)需要離開(kāi)司機(jī)室觀察乘客上下車情況，出于安全考慮，規(guī)章要求司機(jī)離開(kāi)前將控制手柄拉至制動(dòng)區(qū)，關(guān)門(mén)后再拉回0位。故障發(fā)生后，檢查司機(jī)控制器控制手柄在0°和大于6.25°的情況下，速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)備狀態(tài)正常；在0°～6.25°間，S21和S23存在動(dòng)作不一致的情況，因此只需要確?？刂剖直耆?位，就可以解決該問(wèn)題。但與乘務(wù)分部溝通了解，司機(jī)在離站時(shí)需要確認(rèn)前方軌道、信號(hào)燈狀態(tài)，很難每次都去確認(rèn)手柄是否完全在0位，為減輕司機(jī)負(fù)擔(dān)，考慮對(duì)控制電路進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.2優(yōu)化控制電路

當(dāng)控制手柄處在臨界位置時(shí)(0°<手柄位置<6.25°)，S23和S21狀態(tài)可能不一致，當(dāng)S23閉合但S21斷開(kāi)時(shí)，發(fā)生ATO模式下制動(dòng)失效故障。由于司機(jī)控制器內(nèi)部各部件在制造和安裝過(guò)程中存在公差，所以臨界位置客觀存在。

S21速動(dòng)開(kāi)關(guān)的作用是在人工駕駛時(shí)，避免ATO錯(cuò)誤發(fā)出制動(dòng)指令干擾列車運(yùn)行。但查閱車輛信號(hào)接口文件，人工模式下ATO設(shè)備不參與列車牽引和制動(dòng)控制；查閱車輛控制系統(tǒng)邏輯[3]，人工模式下列車控制系統(tǒng)不采納ATO設(shè)備發(fā)出的牽引和制動(dòng)指令，所以可以短接S21速動(dòng)開(kāi)關(guān)解決該問(wèn)題。短接后即使故障情況下信號(hào)系統(tǒng)FDO_18觸點(diǎn)卡滯，只要司機(jī)以人工模式駕駛，列車也能正常運(yùn)行，不存在不能動(dòng)車的風(fēng)險(xiǎn)。

3 自動(dòng)折返后車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉

3.1 問(wèn)題分析

自動(dòng)折返模式(AR)下，換向手柄在0位，控制手柄在0位，機(jī)械鎖鎖閉，鑰匙拔出，由信號(hào)系統(tǒng)控制KAAR繼電器得電，見(jiàn)圖4，從而控制列車主控繼電器KALA1、KALA2、KALA3得電。正常情況下，自動(dòng)折返完成后，列車?？吭谑及l(fā)站臺(tái)并自動(dòng)開(kāi)門(mén)，司機(jī)人工開(kāi)鑰匙后， SO2、SO3速動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，由SO3繼續(xù)使主控繼電器得電，SO2閉合后KAKEY得電， KACSR失電，信號(hào)系統(tǒng)退出對(duì)列車主控繼電器的控制。

在開(kāi)鑰匙過(guò)程中，6號(hào)線列車偶爾會(huì)出現(xiàn)車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的情況。分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在開(kāi)鑰匙過(guò)程中，主控繼電器瞬間失電，信號(hào)系統(tǒng)在檢測(cè)到主控繼電器失電后，會(huì)撤銷“開(kāi)門(mén)允許信號(hào)”(零速信號(hào))，導(dǎo)致車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。原因?yàn)樵陂_(kāi)鑰匙過(guò)程中，SO2和SO3速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作不一致，SO2先閉合，KACSR失電，但此時(shí)S03仍未閉合，所以主控繼電器KALA1、KALA2、KALA3失電。SO2和SO3動(dòng)作不一致的原因?yàn)殍€匙開(kāi)關(guān)凸輪在制造和安裝過(guò)程中存在公差，導(dǎo)致凸輪觸發(fā)不同速動(dòng)開(kāi)關(guān)的過(guò)程存在時(shí)間差，正常情況下不會(huì)對(duì)列車運(yùn)行造成影響，但在自動(dòng)折返完成、司機(jī)開(kāi)鑰匙接管主控的特定情況下，偶爾會(huì)出現(xiàn)主控瞬間丟失、車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的情況。

KAAR-自動(dòng)折返繼電器； KAKEY-主控鑰匙繼電器；KACSR-無(wú)司機(jī)繼電器；KALA1KALA2KALA3-主控繼電器;MC，SAK-司機(jī)控制器鑰匙速動(dòng)開(kāi)關(guān)。圖4 自動(dòng)折返和主控激活電路

3.2 解決方案

開(kāi)鑰匙時(shí)車門(mén)自動(dòng)關(guān)閉的原因?yàn)镾O2和SO3速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作不一致，當(dāng)SO2先于SO3閉合時(shí)，主控繼電器會(huì)瞬間失電。由于鑰匙開(kāi)關(guān)凸輪在制造和安裝過(guò)程中存在公差，SO2和SO3的動(dòng)作很難完全一致。由于SO2和SO3僅給繼電器的線圈供電，實(shí)際電流不到0.2 A，可以用列車上備用的額定電流為1.5 A的Wago二極管接線端子并聯(lián)SO2和SO3，見(jiàn)圖5。并聯(lián)后，SO2得電的同時(shí)主控繼電器也能同時(shí)得電。自動(dòng)折返模式下，由于存在二極管，KAAR繼電器得電后不會(huì)串電至SO2導(dǎo)致KAKEY得電，避免自動(dòng)折返模式被打斷。同時(shí)，并聯(lián)還實(shí)現(xiàn)了司機(jī)控制器鑰匙開(kāi)關(guān)的冗余，當(dāng)SO3接觸不良或者斷裂時(shí)，可以由SO2控制主控繼電器得電，避免列車救援。

圖5 用二極管接線端子并聯(lián)SO2和SO3

4 結(jié) 論

由于司機(jī)控制器部件在制造和安裝過(guò)程中存在公差，不可避免地存在速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作不一致的情況，特定情況下可能會(huì)影響列車正常功能。通過(guò)分析相關(guān)控制電路，查閱各個(gè)接口系統(tǒng)之間的接口文件，最終通過(guò)簡(jiǎn)單的短接和并聯(lián)便解決了廣州地鐵6號(hào)線相關(guān)問(wèn)題。廣州地鐵6號(hào)線自2014年11月完成相關(guān)控制電路優(yōu)化改造后，列車運(yùn)行良好，故障未重現(xiàn)。

S355型司機(jī)控制器廣泛應(yīng)用在多個(gè)城市多條地鐵線路上，廣州地鐵6號(hào)線相關(guān)電路優(yōu)化能為其他地鐵提供參考，同時(shí)也提醒了車輛廠在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真考慮各個(gè)系統(tǒng)之間的接口關(guān)系，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，避免司機(jī)控制器速動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作不一致影響列車正常功能。