地铁列车紧急制动安全回路比较分析与优化设计

第7卷第2期南方职业教育学刊
Vol.7No.22017年3月JOUＲNAL OF SOUTHEＲN VOCATIONAL EDUCATION
Mar.2017
收稿日期：2017－02－02
作者简介：童巧新（1966—），女，广东广州人，广州铁路职业技术学院讲师，学士，研究方向为轨道交通车辆专业
教学。

地铁列车紧急制动安全回路比较分析与优化设计
童巧新
（广州铁路职业技术学院，广东广州510430）
摘要：地铁列车紧急制动安全回路监测司机紧急制动请求和车辆连挂等信息，当列车分离等原
因导致安全回路断开时，触发列车紧急制动，并自动降弓。

通过对两种典型地铁车辆安全回路工作原理、触发条件、潜在故障因素等进行研究分析，提出了安全回路设计的优化方案。

关键词：安全回路；紧急制动；地铁车辆；列车分离中图分类号：U270.35
文献标志码：A
文章编号：2095－073X （2017）02－0105－051导言
动车组、地铁列车等各种EMU 都设置了独立于网络控制系统的若干安全回路，用于监测紧急制动请求、停车制动状态、车门关闭状态等功能，当紧急情况发生时，触发紧急制动，或者实施牵引禁止功能，以保障行车安全。

安全回路包括紧急制动安全回路、牵引安全回路、车门安全回路、停车制动监测回路、制动缓解回路、旅客紧急制动回路、转向架监测回路、火警监测回路等。

不同的EMU 根据列车功能要求设置了上述安全回路的部分或全部。

其中，紧急制动安全回路是列车紧急制动保护的最后一道防线，是安全回路的核心，在没有特别指出时，常称的安全回路一般专指紧急制动安全回路。

2紧急制动安全回路的作用
采用自动制动机的列车由一根连通全列车的制动管负责列车的制动控制作用，当制动管由制动阀控制实施常用减压时，列车将产生常用制动。

当司机通过制动阀实施紧急制动，或列车断钩引起制动管断裂时，制动管将产生紧急排风，从而引起全列车的紧急制动。

EMU 通常采用直接作用式电空制动机，通过网络或硬导线传递制动指令。

需要制动停车时，各车制动控制单元接收到制动指令信号后，将电信号转换为预控压力信号，此预控压力信号控制中继阀向制动缸充风，产生空气制动作用。

由于取消了制动管，为了实现列车紧急制动和列车分离保护功能，EMU 均设置了一条贯通全列车的硬线电路，当发生紧急情况，如列车分离，或司机按压紧急停车按钮时，此硬线电路被中断，发出紧急制动指令，进而引起紧急制动电磁阀动作，产生紧急制动作用，此硬线电路就是常称的紧急制动安全回路
［1－2］。

3紧急制动安全回路比较分析
紧急制动安全回路是列车在发生紧急情况下的最后一道保护措施，一般由回路监测线（去线，或称安全回路1）和回路状态线（回线，或称安全回路2）两级列车线构成，由110V 直流电源供电。

南方职业教育学刊第7卷
安全回路的激活源，如紧急制动按钮常闭触点、车端连接器、连挂继电器的常开触点和解钩继电器的常闭触点均应位于回路监测线，而安全回路的执行元件，如各车的紧急继电器或紧急制动电磁阀，均挂接到回路状态线。

当任意一个激活源激活，如按下紧急制动按钮、车钩电路连接器断路、车钩分离等，都会导致回路状态线失电，引起紧急继电器或紧急制动电磁阀失电，触发紧急制动。

下面针对广州地铁A2型列车及A5型列车紧急制动安全回路进行具体分析。

3.1广州地铁A2型列车紧急制动安全回路
图1为广州地铁A2型列车紧急制动安全回路［3］。

A2型列车安全回路由位于激活端司机室的普通负载电源线提供直流110V电源，经激活端A 车激活继电器03K11常开触点→自动车钩继电器07K09常闭触点→紧急按钮02S08、02S09常闭触点，然后经A车车钩电路连接器09Y02→B车车钩电路连接器09Y03进入B车，经过B车两端的2组4个半永久牵引杆行程开关09Y03－S01、09Y03－S02、09Y04－S01、09Y04－S02构成的串联回路后，通过B、C车之间的车钩电路连接器09Y04、09Y05进入C车，再经C车连挂接触器09K02常开触点及解钩接触器09K03常闭触点，然后通过C车车钩电路连接器09Y06进入到另一半列车单元，安全回路经上述电路进入到非激活端A车，形成完整的监测电路。

在回路监测线的末端，经03K01常闭触点进入回路状态线，然后，回路状态线经各车的车钩电路连接器回到激活端A 车，形成完整的列车安全回路环线。

A车连挂继电器07K10用于拖动模式下，在被拖列车司机室敲击紧急停车按钮时，触发拖动列车发生紧急制动作用，B车上的4个半永久牵引杆行程开关09Y03－S01、09Y03－S02、09Y04－S01、09Y04－S02用于监测A、B车及B、C车间半永久牵引杆是否连挂到位。

半列车运行时，由于C车半自动车钩解钩，09K02失电，09K03得电，安全回路监测线经09K02常闭触点→09K03常开触点进入安全回路状态线，形成半列车安全回路。

A车紧急继电器02K10用于在安全回路中断时激活（断开）非紧急制动列车线，触发紧急制动，B车紧急继电器02K19则用于在安全回路中断触发紧急制动时降下受电弓和断开高速断路器。

回路监测线上任意一点中断，如按下两司机室中的任意一个紧急停车按钮，半永久牵引杆分离，车钩电路连接器不良，半永久牵引杆行程开关不良，自动车钩状态不良或A车车钩继电器常闭触点不良，半自动车钩分离或C车车钩继电器不良，都会导致安全回路中断，触发紧急制动。

在02K10的供电电路上，串入了零速继电器接点，当安全回路动作引起紧急制动时，必须等待列车速度降到零以后，02K11常开触点闭合，紧急继电器02K10才能重新得电，缓解紧急制动。

3.2广州地铁A5型列车紧急制动安全回路
图2为广州地铁A5型列车紧急制动安全回路［4］，图中=72－K109为A车“列车激活”继电器，=22－K108为紧急停车A继电器，=22－K208为紧急停车B继电器，其功能与图1中02K10、02K19相同。

=72－K305为C车“半自动末端”继电器，半列车运行时，需要按下C车上的“半自动末端”开关指示灯按钮=72S－302，使继电器=72－K305得电，沟通半列车安全回路（通过此继电器触点向安全回路提供110V直流电源）。

与A2型列车相比，A5型列车紧急制动安全回路的不同点主要体现在：
（1）安全回路起点设于非蓄电池合闸操作端A 车，安全回路由非合闸操作端A车供给110V直流电源；半列车运行时，则由C车普通负载线经= 72－K305常开触点向安全回路供给110V直流电源。

（2）取消了B车上的4个半永久牵引杆行程开关，B车监测回路成为一条直通电路。

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地铁列车紧急制动安全回路比较分析与优化设计Array
型列车安全回路
图1广州地铁A2 Array图2广州地铁A5型列车安全回路
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（3）取消了C车安全回路的半自动车钩连挂监控电路，半列车运行时改由半自动末端继电器触点向半列车安全回路供电（注：在列车激活电路中，仍保持有C车半自动车钩连挂监控电路）。

（4）取消A车紧急制动继电器=22－K108供电回路上的零速监控继电器接点，将紧急制动零速允许缓解联锁电路（包括安全回路动作及警惕回路动作引起的紧急制动）集中到紧急制动回路中。

3.3两种安全回路的对比分析
（1）图1电路中，B车安全回路串入了4个半永久牵引杆行程开关构成的串联电路，该电路的本意是加强对半永久牵引杆的监测，一旦半永久牵引杆出现分离，立即触发紧急制动。

但实际运用中，半永久牵引杆分离时，车钩电路连接器必然分离，已可达到保护作用，此电路导致了安全回路的复杂化。

实际运用中，当任意一个行程开关出现接点不良时，都会导致安全回路中断，使列车无法运行，因此，该电路的采用反而增加了机破隐患，对实际运用不利。

从运行情况来看，曾发生由于雨水侵蚀行程开关盒使行程开关损坏，导致安全回路异常中断。

在南方潮湿的运行环境中，此故障尤其容易发生，对行车明显不利。

（2）图2电路取消了半自动车钩监控电路，电路显得较为简洁，但半列车运行时需要按下C 车半自动末端开关，增加了司机操作的复杂性，而且，由于仍需保持半自动车钩监控功能，车辆连挂接触器和解钩接触器必须保留，电路设计并没有实质上的简化。

（3）安全回路供电点不同，图1为激活端供电，图2为非激活端供电，两种方案无本质区别。

4安全回路设计建议
安全回路设计应尽量简化，在确保安全保护性能的前提下，提高系统的可靠性，简化司机操作程序。

图3给出了一个安全回路的优化设计方案，其主要特点如下
：
图3安全回路优化设计方案
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第2期童巧新：地铁列车紧急制动安全回路比较分析与优化设计
（1）取消了B车两端的半永久牵引杆行程开关监控电路。

（2）两车之间的车钩电路连接器采用双路并联，增加电路连接可靠性。

（3）保留C车半自动车钩连挂继电器09K02及解钩继电器09K03监控电路，半列车运行时，安全回路能够自动转接，简化司机操作。

（4）取消紧急继电器02K10供电回路上的零速继电器串联电路，改由紧急制动回路实现零速缓解功能。

（5）增设一个安全回路旁路开关02S99，当列车运行过程中安全回路发生接点不良故障而导致无法动车时，闭合02S99，将安全回路旁路，使列车得以维持运行到前方车站或自行回段，以减少不必要的紧急救援。

此时，保留紧急停车按钮的紧急保护功能，任何时候按压紧急停车按钮仍能实施紧急停车。

需要注意的是，旁路以后，安全回路失去列车分离监控作用，必须注意行车安全，在设计时也可强制使用限速模式，或转换到洗车模式，将行车速度设定为5km/h的限速，以便列车能随时停车。

参考文献：
［1］管春玲．CＲH1型动车组紧急制动安全回路分析［J］．铁道机车车辆，2012（1）：42－44．
［2］张杰．动车组安全回路浅析［J］．无线互联科技，2013（1）：88－89．
［3］BOMBAＲDIEＲ．广州地铁二号线车辆电路图［Z］．2005．
［4］中国南车株洲电力机车有限公司．广州地铁一二八号线车辆电路图［Z］．2012．
Comparative Analysis and Optimization Design of Emergency Braking
Safety Circuit of Metro Train
TONG Qiao-Xin
（GuangzhouＲailway Polytechnic，Guangzhou510430，China）
Abstract：The request of emergency braking by metro driver and coupling information are monitored by emergency brake safety circuit of metro train．The train emergency brake will be triggered and the pantograph dropped automatically when the safety circuit is broken by train separation．The paper presents the operating principle of safety circuit，triggering conditions and the potential failure factors of two typical metro vehicles，and presents the optimization design of safety circuit．
Key words：safety circuit；emergency brake；metro vehicle；train separation
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