地铁列车应急牵引允许控制电路的设计

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1 车辆概况

南京地铁采用A 型车辆,其牵引、制动分别系统采用阿尔斯通和克诺尔公司的产品。

车辆单元分为带驾驶室的控制车A、带受电弓的动车B 和不带受电弓的动车C 三种类型。6车编组,每一列车由2个单元构成,即为A—B —C —C —B —A,A 车头采用自动车钩,两单元之间采用半自动车钩,单元内部车钩用半永久性连接杆连接。

2 影响车辆正常牵引的故障

2006年3月9日,2122列车在奥体中心站启动时,车辆不能正常牵引,制动缓解指示灯无显示(不亮),司机显示单元DD U 显示22A车制动缓解故障,降下受电弓推牵引,制动缓解指示灯无显示,仍不能正常牵引。下车查看发现,22A车的制动闸瓦实际已经缓解,因此,分析此车为制动缓解控制电路故障,现场无法处理,只能按特殊情况下应急低速牵引(3 km/h)回库。回库后更换制动压力控制开关触点BCPS ,试车线试验正常。

此种故障运营1年以来已发生多次,此种故障的偶然性、突发性特别强,有时能自动恢复,在运行中不易找到故障的原因,从而,导致车辆不能正常牵引。3 控制原理

根据牵引允许控制原理分析(图1),牵引允许时要激活1个牵引允许继电器MA R,通过M A R 接点可以激活牵引指令列车线并启动牵引逆变器电源,列车可正常牵引。在正常情况下激活M A R 得电通路条件是:

(1)110 V 供电正常且钥匙闭合,司机室激活继电器COR3 常开点闭合;

(2)所有的门都关闭,车门互锁继电器DIR_A1 和DIR_A2 常开点闭合;

(3)所有停放制动都缓解,所有停放制动缓解继电器A P BR R 常开点闭合;

(4)所有常用空气制动缓解,所有常用空气制动缓解继电器ABRR或制动未缓解延时继电器BNRDYR常开点闭合;

(5)没有常用制动指令,制动需求继电器BDR 在常开点位置,接通回路;

(6 )紧急制动接触器E B K 1 、EBK2是得电状态(没有紧急制动),EBK1 和EBK2 的常开触点均闭合。

这样,MAR 就得电激活了,牵引指令列车线也就可以激活,列车就可以正常牵引。

在列车没有开动之前,所有制动缓解继电器A B R R 是不得电的,M A R 不能靠A B R R 来激活。而是需要制动未缓解继电器B N R D Y R的常开触点临时激活一段时间。

4 致车辆不能正常牵引的原因

空气制动的制动“施加”与“缓解”2根列车线串入每辆车制动缓解控制器BRG 中的压力开关触点BCPS(图2),其中空气制动施加列车线(Brake applied trainline)串入的是常开触点,当它闭合时,则激活所有空气制动施加继电器ABAR ;空气制动缓解列车线(Brake re-leased trainline)串入的是常闭触点,要激活的所有空气制动缓解继电器(ABRR)。在BRG 开关内,若施加了空气制动,则开关压力会高于0.7 bar,然后开关触点动作,BRG状态发生翻转,制动施加指示列车线导通,

制动缓解指示列车线被断开,这样,就激活了ABAR。反之,当空气制动缓解时,开关压力会低于0.3 bar,制动施加线断开,制动缓解线导通,A B R R 被激活。在A B A R或ABRR 被激活时,他们的触点会将信息传给列车综合信息管理系统(TI MS)、驾驶系统、牵引系统,用于列车管理、司机屏信息显示、司机台指示灯和牵引授权等方面。本次故障,经检查发现BC PS常闭触点在空气制动缓解后未能正常闭合,ABRR 不能被激活,从而使MAR 不能被激活,虽然空气制动事实上已经缓解,但制动缓解列车线未导通,列车不能正常牵引。

5 重大安全旁路开关原设计的不足

在图1 中,重大安全旁路开关VCBS 是在特殊情况下为了允许牵引而设置的,它有中间位置、DIR位置和SB 位置。

当连接DIR 位置,仅可采取限制向前(RMF)以25 km/h 和限制向后(RMR)10 km/h 速度驾驶模式,即不可以采用ATO M(自动驾驶)、CM(手动驾驶)或RMOR(限速模式)中的任何一种驾驶模式。当连接SB 位置时,只允许在洗车模式下开动列车,车门打开或车门监控回路没有闭合的情况下,以小于3 km/h牵引速度行车。

虽然原设计中已考虑应急方案,将VCBS 置于SB 位时允许在洗车模式下进行牵引,但没有考虑到空气制动能缓解时,控制回路中电气故障的情况。这种故障情况下,如果在正线以3 km/h 的速度运行,对运营造成的影响非常大。在2006年“3. 15事件”中,仅从新街口运行到鼓楼存车线就耗时30 min。在实际正线运营过程中,这种情况多数是采取清客、救援的措施来降低对运营影响。

6 改进方案

自2005年开通试运营以来,类似故障已发生多起,虽然我们已要求供应商对所有车的BCPS 进行了更换,但为了能使列车在制动缓解指示灯不亮,实际空气制动已缓解的情况下,列车可以正常牵引,而不是以3 km/h的速度牵引,最大限度的降低对正线运营的影响,在对牵引制动控制原理图进行了仔细研究的基础上,决定对它进行适当改进。

改进方案中,设置制动旁路接触器BBK 电路(图1 中红线部分),电路中设有制动旁路开关BBS(在司机室后的电气柜内,正常情况下该开关用铅封封住)、1个制动旁路按钮BBPB(在司机台上)和紧急制动按钮EMPB。制动旁路接触器B B K有3组触点,1组常开触点与牵引允许列车线上的M A R 常开触点并联(图3),1组常闭触点串联在脉冲使能列车线中(图3),1组常开触点与紧急制动激活回路中的EBK1、EBK2 的常开触点并联(图4)。在制动缓解指示灯不亮,空气制动能正常施加、正常缓解时,可激活BBK,使列车在上述故障时能正常牵引,避免清客、救援事件。工作原理:打开铅封闭合开关BBS 后,司机按下BBPB 按钮,此时BBK 激活,1组常开触点闭合短接M A R 的常开触点,使牵引允许

列车线激活,允许牵引;1组常开触点闭合短接E B K 的常开触点(图3),确保紧急制动缓解(EBK 失电产

生紧急制动,得电缓解紧急制动);常闭触点断开使脉冲使能列车线失电。这时推牵引手柄即可实现正常牵引与制动(不限速)。为了保证遇到紧急情况时,能通过拍蘑菇按钮施加紧急制动,在BBK工作回路中串联EMPB 常闭触点,蘑菇按钮按下时,常闭触点断开,BBK 失电,即紧急制动施加时制动旁路作用失效。改进方案中,BBS 与BBPB 配合使用,保证在BB S 未闭合时,即使按下BBPB ,制动旁路电路也不起作用,防止司机误操作,确保了行车安全。

要求司机在动作制动旁路开关时,严密监视司机台上的气压表、摩擦制动故障指示灯、D D U 的显示,同时使用手动驾驶模式。改进后既能保障运行的安全,又能提高运营的效率,减少故障对运营造成的影响。

7 结束语

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