深圳地铁一期车辆应急运行模式电路分析

摘 要：继电器对地铁车辆的电气功能极为重要，但继电器也常常出现偶发性的故障，尤其是当与列车牵引制动有关的继电器出现故障时，正线的行车效率将受到极大影响。为此，本文在深圳地铁一期车辆的电路基础上，深入分析电路原理并充分考虑安全因素，设计了一套应急运行模式电路，该电路能有效地应对列车关键继电器故障时列车无法动车的情况，减少甚至消除关键继电器故障对正线运营指标的影响。

关键词：地铁车辆 继电器 冗余

中图分类号：U283 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0129-02

1 车辆概况

深圳地铁一期地铁列车编组采用三辆车为一个列车单元，两个对称单元六辆车为一列车编组，形式为—A*B*C=C*B*A—，其中：A为带司机室拖车；B为带受电弓动车；C为带空压机的动车，“—”为自动车钩；“=”为半自动车钩；“*”为半永久牵引杆。车辆为直交传动，变频变压电动车组。列车由受电弓从接触网获得电流电压，额定电压为DC 1500 V，允许电变化范压围为DC 1000～1800 V，在电压达到DC 1980 V时，必须切除辅助和牵引设备负载。通过牵引控制电路使得电流经受电弓到车下的PH箱的两个高速断路器（HSCB）与动车的PH箱、PA箱中的牵引逆变器相连接，经牵引逆变器逆变送入牵引电机，实现牵引力的输出。

2 列车牵引控制系统

列车牵引控制系统是指为实现列车牵引控制相关功能而设计的有节点逻辑控制电路系统，其采用的主要部件为司机控制器、继电器、行程开关、按钮开关、旋钮开关以及连接用的导线等；在该系统中，继电器是实现各项逻辑功能的主要部件，通过确定继电器的线圈得电吸合的条件以及其触头开关所关联的功能电路，则可以实现一定逻辑的电路逻辑功能，以达到列车整体性牵引，并将该信息输入到列车通信控制系统，通过其内部的控制程序运算，最终来实现对列车的有效控制。

列车正线运行模式有URM（无监督手动模式）、ATO（自动运行模式）、SM（监督手动模式），无论取用何种运行模式，列车建立牵引功能的原理是相同的，只有当七大电路（司机台激活、列车向前方向、列车安全环路、列车警惕监视、列车制动指令、列车牵引安全、列车牵引允许）同时满足才能建立列车牵引的条件。本文以列车URM模式为例，介绍该种车型的七大电路，以此说明列车建立牵引的原理。

2.1 司机台激活电路

激活列车蓄电池后如图1中A区所示，列车线30271有DC110 V电压，02F01处于合位其常开则闭合，打开司机台主控钥匙（-S01）后，0Hhp4hzDFKKApQxMot3fVQ==列车控制继电器02K01、02K02、02K03、02K04、02K05、02K07得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，司机台激活；反之，当关闭主控钥匙后，这些继电器失电，其常开触点恢复常开状态，常闭触点恢复常闭状态。（如图1）。

2.2 列车安全环路电路

列车蓄电池激活后如图1中C区（两个半组车电路相同），激活端的A车继电器03 K11得电，其常开触点（53～54）闭合，常闭触点（61～62）断开；非激活端的03K11不得电，其常闭触点（61～62）闭合，常开触点（53～54）断开。当A车与B车，B车与C车联挂好则车钩监控行程开关就会闭合，当C车与C车连挂好，T杆在正常位，激活蓄电池后C车相应的车钩监控继电器就会得电，其常开就会闭合，列车处于静止状态，两A车的零速继电器02K11得电，其常开触点（23～24）闭合，安全环路建立两A车的02K10得，其常开触点闭合，常闭触点断开。

2.3 列车向前方向、警惕监视电路

激活列车蓄电池后如图1中B区所示，列车线20100有DC110V电压，司机台激活后，A车继电器02K05常开触点（43～44）闭合，列车方向手柄推向前，行程开头-S12、-S10常开触头闭合，列车向前方向列车线20210和方向向前继电器02K14得电，列车建立方向指令。安全环路已建立，继电器02K10常开触点（83～84）闭合，列车处于静止状态，零速监控继电器02K11得电，其常开触点（13～14）闭合，继电器02K14常开触点（33～34）闭合，继电器02K09得电，其常开触点（23～24）闭合，当按压下警惕按钮，行程开关-S00闭合，列车警惕监视列车线20207得电。

2.4 列车牵引安全电路

激活列车蓄电池后如图1中D区所示，当列车两侧车门关好，列车线80137有DC110 V电压，URM模式下，ATP切除继电器02K34得电，常开触点（13～14）闭合，司机台激活后，02K01常开触点（83～84）闭合，列车牵引安全指令线21901得电。

2.5 列车制动指令电路

激活列车蓄电池后如图1中E区所示，列车线20100有DC110 V电压，URM模式下（将ATP开头04S01打到分位）04S01触点（9～16）闭合，司机台激活后，继电器02K01得电，其常开触点（43～44）闭合；安全环路建立后继电器02K10得电，其常开触点（73～74）闭合；列车方向手柄向前行程开关-S11闭合，继电器02K09、02K16、02K17得电，其常开触点闭合，则非紧急制动、非常用制动、非快速制动指令线得电。

2.6 列车牵引允许电路

激活列车蓄电池，在列车警惕监视信号建立的前提下，如图1中B区所示：推牵引手柄离开零位，行程开关-S20常开闭合，继电器02K06得电，其常开触点（33～34）闭合，主风缸压力大于700 kPa时继电器02K56得电，其常开触点（13～14）闭合，所有停放制动缓解时继电器02K57得电，其常开触点（13～14）闭合，列车左右侧车门关好，继电器08K09、08K10得电，其常开触点（23～24）闭合，牵引允许指令线20417得电。

七大电路涉及40个关键继电器和4个按钮共计105对触点，这些继电器故障偶发性特别强，只要其中任一触点发生故障，列车的牵引控制功能将无法正常实现，严重时车辆将不能正常牵引。对于在正线的车辆，由此造成的影响不可小觑，轻则导致2-5 min的晚点或清客下线，重则导致列车行车大间隔甚至救援，将严重降低正线列车运营效率，对服务质量造成极坏的影响。

3 应急运行模式电路

深圳地铁一期车辆的应急运行模式电路，针对的就是在列车的关键继电器故障，列车无法牵引动车的情况而设计。该电路的应用可以解决继电器故障导致的电路功能不全的问题，使得列车可以牵引动车，而司机通过简单的几个操作，在短时间内驾驶车辆运行至站台，疏散乘客，极大地降低车辆故障对乘客的影响。同时，该电路需要人工操作，与正常模式下的电路相互独立、互不影响，具有双备份的冗余功能，这中具有冗余功能的电路称之为列车应急运行模式电路。

根据深圳地铁一期车辆的七大电路的特点，应急运行模式电路的冗余功能也相应地体现在七大模块中。

3.1 司机台激活冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中A区红色部分所示，列车线30271有DC110 V电压，当列车切除ATP开关04S01，其触点（27～28）闭合，此时列车运行模式为URM模式，合上应急运行模式开关02S22（其相应的常开触头闭合），打开司机台主控钥匙（-S01），列车控制应急继电器02K70、02K71、02K72、02K73得电，其常开触点闭合，常闭触点断开，同时应急运行模式指示灯02H70亮，标志着列车应急运行模式启动成功。列车控制应急继电器02K70、02K71、02K72、02K73可替代列车控制继电器02K01、02K02、2K03、02K04、02K05、02K07的关键触点的作用，实现冗余。

3.2 列车安全环路冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中C区红色部分所示，合上应急运行模式开关02S22，其常开触点（17～18）、（33～34）闭合，激活司机台后，应急继电器02K71和02K73的常开触点（83～84）闭合，应急继电器02K75得电，应急继电器02K75可替代02K10继电器关键触点作用，实现冗余。同时，该电路也保证了即使列车启用了应急运行模式，操作端紧急停车按钮仍然有效。

3.3 列车向前方向、警惕监视冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中B区红色部分所示，列车线20100有DC110 V电压，合上应急运行模式开关02S22，其常开触点（9～10）、（23～24）闭合，激活司机台后，02K70的常开触点（83～84）闭合，02K71的常开触点（33～34）、（63～64）常开触点闭合，02K75的常开触点（13～14）闭合，列车向前方向指令线20210和列车警惕监视指令线20207得电，实现冗余。列车启动应急运行模式后，默认输出向前方向。

3.4 列车牵引安全冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中D区红色部分所示，合上应急运行模式开关02S22，激活司机台，应急继电器02K70的常开触点（43～44）闭合，列车牵引安全指令线21901得电，实现牵引安全冗余功能。

3.5 列车制动指令冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中E区红色部分所示，合上应急运行模式开关02S22，其常开触点（35～36）、（37～38）闭合，激活司机台，应急继电器02K70、02K71、02K73、02K75得电，其常开触点闭合，则在牵引手柄未进入制动位置时，非紧急制动、非常用制动、非快速制动指令线得电。当牵引手柄进入制动位置时，列车相应的制动指令线可以相应的得失电，实现制动指令的冗余功能。

3.6 列车牵引允许冗余电路

激活列车蓄电池，如图1中B区红色部分所示，合应急运行模式开关02S22，其常开触头（3～4）闭合，激活司机台，应急继电器02K70得电，其常开触点（13～14）闭合，在列车警惕监视冗余电路建立的前提下，推牵引手柄离开零位，牵引允许指令线20417，实现冗余。

4 结语

应急运行模式电路，成功实现了对该车型的七大电路进行冗余改造，解决了105对关键继电器触头中任一触头故障时无法动车的情况，使得列车依靠自身动力，牵引至站台，达到疏散乘客并退出服务的目的，减少了此类故障对正线造成的影响，有效遏制甚至消灭30 min行车大间隔和救援事件的发生，提高了运营保障能力。目前对深圳地铁一期22列车中19列都进行了上述电路改进，列车的正线运营质量得到了有效保障。

参考文献

[1] Bombardier.深圳地铁一期工程车辆功能描述0693[Z].德国：Bombardier，2002.

[2] Bombardier.深圳地铁一期工程车辆电路图3EGH000029-0060[Z].德国： Bombardier，2004.