趙 虹 林 業(yè)

(中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，210031，南京 ∥ 第一作者，工程師)

地鐵車輛每個(gè)客室門(mén)均設(shè)有緊急解鎖裝置，用于在突發(fā)意外情況下乘客自主開(kāi)啟車門(mén)疏散逃生。對(duì)于乘客操作緊急解鎖后列車運(yùn)行狀態(tài)及車門(mén)狀態(tài)的設(shè)置，各地鐵運(yùn)營(yíng)公司及車輛主機(jī)廠各有權(quán)衡。據(jù)此，中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)提出了規(guī)范性文件，對(duì)緊急解鎖相關(guān)功能提出了統(tǒng)一的原則性指導(dǎo)建議。本文結(jié)合CZJS/T 0022—2015《城市軌道交通車輛與信號(hào)系統(tǒng)接口技術(shù)要求(范本)》(試行版)要求，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)緊急解鎖裝置設(shè)計(jì)合理的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路，旨在保障乘客安全并提高運(yùn)營(yíng)效率。

1 地鐵車輛緊急解鎖裝置

1.1 規(guī)范要求

在信號(hào)控制模式或車輛控制模式下，CZJS/T 0022—2015《城市軌道交通車輛與信號(hào)系統(tǒng)接口技術(shù)要求(范本)》(試行版)要求：

1) 對(duì)于在區(qū)間運(yùn)行的列車，操作車門(mén)緊急解鎖時(shí)不會(huì)觸發(fā)緊急制動(dòng)停車，列車運(yùn)行到下一站時(shí)才停車開(kāi)門(mén)；對(duì)于從車站起動(dòng)的列車，操作車門(mén)緊急解鎖，當(dāng)運(yùn)行距離小于半列列車時(shí)將觸發(fā)列車緊急制動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行距離超過(guò)半列列車時(shí)則列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

2) 如果列車在區(qū)間內(nèi)停車且無(wú)法開(kāi)動(dòng)，乘客操作緊急解鎖裝置，由司機(jī)在一個(gè)延時(shí)時(shí)間內(nèi)決定是否允許手動(dòng)打開(kāi)車門(mén)。如司機(jī)在延時(shí)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有進(jìn)行操作(沒(méi)有按下專用按鈕或操作開(kāi)關(guān))，乘客可手動(dòng)打開(kāi)車門(mén)；若司機(jī)在延時(shí)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行操作(按下專用按鈕或操作開(kāi)關(guān))，車門(mén)不可以手動(dòng)打開(kāi)。

3) 只有在列車的控制電路失效，導(dǎo)致緊急照明、緊急通風(fēng)、廣播功能失去時(shí)，才應(yīng)盡快組織乘客疏散下車，車門(mén)緊急解鎖后可以手動(dòng)打開(kāi)。

1.2 車門(mén)LS型鎖電氣開(kāi)關(guān)介紹

從眾多地鐵項(xiàng)目中了解到，目前大部分地鐵車輛車門(mén)的螺旋傳動(dòng)裝置使用了南京康尼機(jī)電股份有限公司獨(dú)立研發(fā)的LS型無(wú)源螺旋傳動(dòng)鎖閉機(jī)構(gòu)[1](簡(jiǎn)為“LS鎖閉機(jī)構(gòu)”)。LS鎖閉機(jī)構(gòu)為檢測(cè)車門(mén)狀態(tài)附帶了4組電氣開(kāi)關(guān)，即關(guān)到位限位開(kāi)關(guān)(DCS)、鎖到位限位開(kāi)關(guān)(DLS)、緊急解鎖限位開(kāi)關(guān)(EUS)、隔離限位開(kāi)關(guān)(DCOS)。DCS用于指示車門(mén)是否已經(jīng)達(dá)到關(guān)到位狀態(tài)，DLS用于指示車門(mén)是否進(jìn)入鎖閉狀態(tài)。在關(guān)門(mén)行程中，DCS先于DLS動(dòng)作，其時(shí)間差約在200 ms內(nèi)，該值與車門(mén)機(jī)械調(diào)節(jié)有關(guān)。在開(kāi)門(mén)行程中，DLS先于DCS動(dòng)作，其時(shí)間差約在200 ms內(nèi)，該值與車門(mén)機(jī)械調(diào)節(jié)有關(guān)。通過(guò)對(duì)LS鎖閉機(jī)構(gòu)測(cè)試得知：在非零速情況下操作緊急解鎖手柄至“解鎖”位，EUS和DLS觸發(fā)，DCS未觸發(fā)。LS鎖閉機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1 LS鎖閉機(jī)構(gòu)

1.3 地鐵車輛緊急解鎖裝置設(shè)計(jì)方案

目前，地鐵車輛緊急解鎖裝置設(shè)計(jì)方案包括以下3種。

1.3.1 方案1

2檔位手柄(OFF/解鎖)，不帶電磁鐵。無(wú)電磁鐵緊急解鎖裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 無(wú)電磁鐵緊急解鎖裝置

手動(dòng)旋轉(zhuǎn)緊急解鎖裝置手柄至135°解鎖位置，松開(kāi)緊急解鎖裝置手柄，此時(shí)手柄定于90°位置。當(dāng)車速為0時(shí)，可以通過(guò)門(mén)頁(yè)上的扣手打開(kāi)車門(mén)。

1.3.2 方案2

2檔位手柄(OFF/解鎖)，自帶電磁鐵。帶電磁鐵無(wú)請(qǐng)求位緊急解鎖裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 帶電磁鐵無(wú)請(qǐng)求位緊急解鎖裝置

列車運(yùn)行過(guò)程中，緊急解鎖手柄內(nèi)的電磁鐵受零速信號(hào)控制。非零速時(shí)電磁鐵吸合，其芯軸會(huì)限制操作路徑，手柄將不能旋轉(zhuǎn)，車門(mén)不會(huì)直接解鎖。當(dāng)車速為0時(shí)，電磁鐵釋放，緊急解鎖裝置可以操作至“解鎖”檔，此時(shí)操作緊急解鎖裝置使鎖閉裝置解鎖，通過(guò)門(mén)頁(yè)上的扣手打開(kāi)車門(mén)。

1.3.3 方案3

3檔位手柄(OFF/請(qǐng)求/解鎖)，自帶電磁鐵。帶電磁鐵有請(qǐng)求位緊急解鎖裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 帶電磁鐵有請(qǐng)求位緊急解鎖裝置正視圖

與方案2相比，方案3緊急解鎖裝置內(nèi)部同樣具備電磁鐵，電磁鐵同樣受零速信號(hào)控制。當(dāng)車速為0時(shí)，乘客可以直接操作至解鎖位。與方案2不同之處為：列車運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)乘客操作車門(mén)緊急解鎖手柄后，非零速手柄內(nèi)部電磁鐵得電，其限位軸發(fā)揮作用，緊急解鎖手柄只允許操作至13°“請(qǐng)求”位。根據(jù)實(shí)際情況及相關(guān)的運(yùn)營(yíng)規(guī)章制度判斷列車是否觸發(fā)制動(dòng)停車，待列車停穩(wěn)后，乘客可根據(jù)手柄面板上的操作提示，可操作手柄至“解鎖”位，再通過(guò)門(mén)頁(yè)上的扣手打開(kāi)車門(mén)。

2 車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路設(shè)計(jì)

根據(jù)CZJS/T 0022—2015《城市軌道交通車輛與信號(hào)系統(tǒng)接口技術(shù)要求(范本)》(試行版)的要求，設(shè)計(jì)合理的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路，以保證列車功能完整可靠。

2.1 方案1中的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路設(shè)計(jì)

方案1中乘客在極端情況下操作手柄至“解鎖”位，轉(zhuǎn)輪后面連接的鋼絲繩觸發(fā)位于客室車門(mén)機(jī)構(gòu)上的EUS，從而發(fā)出解鎖信號(hào)。根據(jù)LS鎖閉機(jī)構(gòu)行程開(kāi)關(guān)原理，DLS發(fā)生動(dòng)作。為實(shí)現(xiàn)CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的功能需求，需將門(mén)安全互鎖回路拆分為“門(mén)關(guān)好聯(lián)鎖環(huán)路”和“門(mén)鎖好聯(lián)鎖環(huán)路”兩部分，如圖5所示。

圖5 車門(mén)安全互鎖回路(方案1)

車門(mén)關(guān)到位聯(lián)鎖環(huán)路、車門(mén)鎖到位聯(lián)鎖環(huán)路控制邏輯如圖6所示。當(dāng)一側(cè)有任何車門(mén)打開(kāi)時(shí)，該側(cè)門(mén)關(guān)到位聯(lián)鎖環(huán)路斷開(kāi)，此時(shí)若乘客操作緊急解鎖開(kāi)關(guān)后，會(huì)引起車門(mén)鎖到位聯(lián)鎖環(huán)路斷開(kāi)。

圖6 車門(mén)聯(lián)鎖邏輯(方案1)

將關(guān)到位回路與鎖到位回路獨(dú)立，并送至列車自動(dòng)控制(ATC)系統(tǒng)和列車監(jiān)控管理系統(tǒng)(TCMS)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)ATC監(jiān)控到關(guān)到位環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，無(wú)論列車所處何位置均觸發(fā)緊急制動(dòng)；當(dāng)監(jiān)控到鎖到位環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，根據(jù)列車位置判斷是否需要輸出緊急制動(dòng)。方案1完全滿足CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的功能需求，如表1所示。

表1 方案1對(duì)規(guī)范的符合情況

2.2 方案2中的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路設(shè)計(jì)

此方案中緊急解鎖機(jī)械手柄設(shè)置電磁鐵，當(dāng)車速為0時(shí)，電磁鐵斷電，緊急解鎖裝置可以操作；當(dāng)列車非零速運(yùn)行時(shí)，電磁鐵吸合，其芯軸會(huì)限制操作路徑，緊急解鎖手柄不能旋轉(zhuǎn)，車門(mén)不會(huì)直接解鎖，DCS和DLS不被觸發(fā)。將DCS及DLS觸點(diǎn)串聯(lián)至安全聯(lián)鎖環(huán)路中，安全互鎖回路閉合，如圖7所示。

圖7 車門(mén)安全互鎖回路(方案2)

車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路控制邏輯如圖8所示。列車運(yùn)行時(shí)，當(dāng)一側(cè)有任何車門(mén)打開(kāi)或乘客操作緊急解鎖開(kāi)關(guān)后，該側(cè)門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路斷開(kāi)，此時(shí)ATC默認(rèn)車門(mén)打開(kāi)，并將立即封鎖牽引觸發(fā)制動(dòng)。

圖8 車門(mén)聯(lián)鎖邏輯(方案2)

此方案由于受機(jī)械解鎖手柄結(jié)構(gòu)影響，借助緊急解鎖手柄只能滿足CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的部分功能需求，如表2所示。乘客需通過(guò)其他方式告知司機(jī)緊急情況，由司機(jī)判斷是否緊急停車疏散乘客。

表2 方案2對(duì)規(guī)范的符合情況

2.3 方案3中的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路設(shè)計(jì)

此方案中緊急解鎖手柄設(shè)置電磁鐵且?guī)д?qǐng)求位，車輛電路將所有車門(mén)“請(qǐng)求”行程開(kāi)關(guān)(DRS)觸點(diǎn)信號(hào)串聯(lián)至請(qǐng)求聯(lián)鎖環(huán)路。當(dāng)列車以非零速運(yùn)行時(shí)，乘客操作車門(mén)緊急解鎖手柄后，手柄內(nèi)部電磁鐵得電，緊急解鎖手柄只允許操作至“請(qǐng)求”位，DRS動(dòng)作，請(qǐng)求聯(lián)鎖環(huán)路斷開(kāi)，將此信號(hào)通過(guò)硬線傳給TCMS及ATC系統(tǒng)，ATC系統(tǒng)或TCMS根據(jù)具體情況執(zhí)行相應(yīng)操作。請(qǐng)求電路及安全聯(lián)鎖環(huán)路設(shè)計(jì)如圖9所示。

圖9 車門(mén)安全互鎖及解鎖請(qǐng)求回路(方案3)

將DCS、DLS及EUS觸點(diǎn)串聯(lián)至安全聯(lián)鎖環(huán)路中。當(dāng)車速為0時(shí)，乘客操作解鎖手至“解鎖”位，行程開(kāi)關(guān)DLS、EUS動(dòng)作，安全互鎖回路斷開(kāi)。車門(mén)聯(lián)鎖邏輯如圖10所示。

圖10 車門(mén)聯(lián)鎖邏輯(方案3)

此方案完全滿足CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的功能需求，如表3所示。

表3 方案3對(duì)規(guī)范的符合情況

3 方案對(duì)比分析

方案1完全滿足CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的功能需求，手柄結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但硬件電路設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。ATC系統(tǒng)及TCMS硬件電路需對(duì)關(guān)到位環(huán)路及鎖到位環(huán)路分別采集，軟件電路需根據(jù)規(guī)范要求設(shè)計(jì)邏輯，使用范圍較為普遍。

相較于方案1，方案2的手柄結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，電氣硬件電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，僅滿足CZJS/T 0022—2015對(duì)緊急解鎖的部分功能需求，適用于站間距較小的地鐵線路列車。該設(shè)計(jì)通常需進(jìn)行特殊定制。

相較于方案1和方案2，方案3完全滿足CZJS/T 0022—2015要求，且適用的地鐵線路較廣；但手柄結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且ATC系統(tǒng)及TCMS硬件電路需增加“請(qǐng)求”位接口，軟件電路需根據(jù)CZJS/T 0022—2015要求設(shè)計(jì)車門(mén)聯(lián)鎖邏輯，造價(jià)較為昂貴。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵列車需從保障安全、提高運(yùn)營(yíng)效率及服務(wù)質(zhì)量等多角度進(jìn)行配置。各地鐵公司考慮的側(cè)重點(diǎn)不同，選擇的緊急解鎖方案各有差異。因此，應(yīng)根據(jù)業(yè)主需求設(shè)計(jì)合理的車門(mén)安全聯(lián)鎖環(huán)路，這樣才能以最優(yōu)方案保障地鐵車輛的運(yùn)行性能及乘客安全，以最大限度提高地鐵運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。