地铁列车正线紧急停车按钮故障分析及处理建议

任崇会

（南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司，广西南宁 530001）

0 引言

南宁市轨道交通 1 号线一期工程全长 32.1 km，沿途共设 25 座车站，含 6 座换乘车站，初期配置 30 列 B 型电客车，由中车株洲电力机车有限公司设计生产。列车以安全导向为原则进行设计，在每端司机室以串联形式各配置了 2 个紧急停车按钮，以便在突发情况下值乘司机通过操作此按钮使列车以最快反应时间停车。

紧急停车按钮在列车的安全运行中起到关键作用。经调查，同行地铁公司并未出现过紧急停车按钮故障，但南宁市轨道交通 1 号线地铁列车到段至今已发生了 4 起紧急停车按钮故障，虽然故障率较低，但产生的影响较为恶劣，尤其以 2016 年 8 月2日列车在正线运营时发生此类故障导致救援最为严重。本文对故障发生现象、紧急停车按钮工作原理进行分析，并给出了故障发生时的处理措施以及解决思路。

1 故障描述

2016 年 5 月 25日 T15 车在转轨作业时，司机室显示屏（HMI）未报故障现象，受电弓无法升起，后续检查发现故障原因为紧急制动按钮的触点卡分。

2016 年 8 月2日 T01 车在正线试运营时，列车发生紧急制动，HMI 显示有一端紧急停车按钮被拍下，后续检查故障原因为紧急制动按钮触点卡分。

2016 年 9 月14日 T29 车在试车线动调时，列车发生紧急制动，HMI 显示有一端紧急停车按钮被拍下，后续检查故障原因为紧急制动按钮触点卡分。

2016 年 9 月21日 T19 车司机整备作业时，司机拍下紧急停车按钮后恢复，HMI 显示有一端紧急停车按钮被拍下，后续检查故障原因为紧急制动按钮触点卡分。

2 紧急停车按钮控制原理

目前南宁市轨道交通 1 号线地铁列车采取各 4 对触点的正副 2 个按钮对紧急停车进行控制，4 对触点分别为：紧急停车指示灯触点（13，14）、故障车急停触点（21，22）、监控回路触点（31，32）和控制回路触点（41，42）。4 对触点的工作原理如下。

2.1 紧急停车指示灯触点（13，14）

紧急停车指示灯触点（13，14）所带负载为紧急停车指示灯，如图 1 所示。

列车每一单元 2 个紧急停车按钮的该触点为常开的形式并联，当任何一个按钮的该触点吸合，紧急停车指示灯点亮，表示列车发生紧急停车。该指示灯的功率为1.2 W，在 110 V 控制电路里，通过电流为10.9 mA。

2.2 故障车急停触点（21，22）

故障车急停触点（21，22）所带负载为故障车无急停继电器，如图 2 所示。

列车每一单元 2 个紧急停车按钮的该触点以常闭形式串联，当任何一个按钮的该触点断开，列车无急停继电器失电，列车发生紧急停车。该指示灯的功率为5.2 W，在 110 V 控制电路里，通过电流为 47.3 mA。

2.3 监控回路触点（31，32）

监控回路触点（31，32）所带负载为数字量输入模块 DIMe，如图 3 所示。

列车每一单元 2 个紧急停车按钮的该触点以常闭形式串联，DIMe 模块的 Z10 点监控紧急停车状态。当模块收到 110 V 电压信号时为正常高电平，当模块未收到110 V 电压信号，即任一该触点断开时为低电平，列车将记录并实施紧急停车。

2.4 控制回路触点（41，42）

控制回路触点（41，42）所带负载为2 个 Tc 车紧急停车继电器、2个Mp 车紧急停车继电器以及 2 个 DIMe 模块，如图 4 所示。

列车每一单元 2 个紧急停车按钮的该触点以常闭形式串联，当任何一个按钮的该触点断开，紧急停车继电器失电，列车发生紧急停车。同时，数字量输入模块DIMe 无法接收 110 V 电压信号，为低电平。Tc 车紧急停车继电器功率为 2.2 W，Mp 车紧急停车继电器功率为 5.2 W，数字量输入模块 DIMe 工作电流小于 5 mA 且为监控110 V 电压信号，可忽略，则负载电流约为134.5 mA。考虑该触点所处比较关键的紧急停车回路、开关及继电器分断时带来的冲击、触点与开关操作器的配合度，故选择容量相对较大且与紧急停车按钮匹配度更好的慢动触点。

图1 紧急停车指示灯触点（13，14）

图2 故障车急停触点（21，22）

图3 监控回路触点（31，32）

图4 控制回路触点（41，42）

2.5 小结

在紧急停车按钮的 4 对触点中，尤其以监控回路触点（31，32）及控制回路触点（41，42）在列车牵引制动控制过程中影响较大。当监控回路触点（31，32）出现故障不能正常工作时，列车将施加紧急制动，但在此种情况下，可通过降级模式，采取紧急牵引模式，列车限速 25 km/h 运行；但当控制回路触点（41，42）出现故障时，列车会施加紧急制动，同时列车受电弓将会降下，列车无法启动，只能采取救援。

3 故障原因调查

通过对上述 4 次故障进行检查，发现故障原因为控制回路（41，42）或监控回路触点（31，32）卡分导致，尤其在2016年8月2日正线试运营时，T01 车由于该故障采取正线救援措施，最终导致中断行车 27 min，产生恶劣影响，以该故障为例进行分析。

通过对该车调查，确认故障原因为该车紧急停车按钮监控回路触点（31，32）发生故障，经过测量发现该按钮的 31 触点可以导通，32 触点不通，且 31、32 触点之间的阻值为无穷大，如图 5 所示。

当 32 触点接触不良时，数字量输入模块 DIMe 无法接收 110 V 电压信号，为低电平，网络系统将输出紧急制动控制指令，从而导致列车施加紧急制动，列车无法启动。

对故障车紧急停车按钮进行检测并持续按压数百次，发现控制触点存在时而接通、时而断开的情况，将故障车紧急停车按钮发回部件生产厂家瑞士 EAO 公司进行拆解检测，得出结论为触点表面存在杂质。供应商怀疑由外部因素（例如灰尘、温度、湿度、盐腐等）导致触点氧化，阻值升高，同时不排除该部件该生产批次质量问题导致。

图5 紧急停车按钮实测

4 故障处理措施及建议

针对该故障产生的影响，为避免后续再次出现同类问题，考虑从以下几个方面进行整改。

（1）由于装车按钮已屡次发生故障，我们已对所有列车的触点进行换型，由目前硬银材质触点更换为材质性能更加稳定、可靠性更高的银镀金触点。

（2）通过该事件，可以得出关于紧急制动控制逻辑的设计方面存在安全隐患，若监控回路出现问题，将会出现实际情况与网络模块的控制逻辑不符的现象。针对此问题，我们对该安全隐患进行整改，采取“只监视不控制”的思路，即监控回路触点（31，32）只起监视作用，列车是否产生紧急停车以控制回路触点（41，42）的动作为准。

（3）参考同类地铁公司的经验，可研究考虑采取“大旁路”方案的可行性。大旁路方案主要针对正线列车出现无法动车且短时间内无法判断具体原因的故障时，通过一键操作启用大旁路功能，使运营列车在具备最基本的条件下启动牵引退出服务，以最快的方式恢复运营通车条件，降低运营中断风险。

（4）目前列车以安全为导向进行设计，列车紧急停车回路是实现列车安全防护的最后一道程序，该处触点的逻辑设计考虑了触点粘连、按钮操作器失效等原因导致无法断开的冗余，但在可靠性的前提下，为减少对运营的影响，可研究考虑将监控回路触点与控制回路触点并联进行紧急停车控制的可行性。

（5）由于 A 型车分为主副司机台，故在每个司机室设置 2 个紧急停车按钮，分别位于主副司机台，但目前南宁地铁列车只有 1 个司机台，2 个紧急停车按钮都在值乘司机可操作范围内，因此，为减少车辆安全运营的故障点，可研究考虑在每个司机室只采用单个紧急停车按钮的可行性。

5 总结

本文从紧急停车按钮故障的影响切入，结合紧急停车按钮在列车上所起的作用及原理，对典型故障案例进行分析，得出故障产生及影响扩大化的原因，并提出相应的处理措施及研究方向，避免同类故障造成的影响扩大化。

[1] 王学超. 紧急停车系统安全性及可用性若干问题探讨[J]. 石油化工自动化，2004（1）：7-10，18.

[2] 汪忠海，马铁安，王保华. 紧急停车系统在地铁车辆中的应用[J]. 电子设计工程，2013，21（23）：39-42，46.

[3] 严翔，赵慧，王保华. 无人驾驶地铁中定点紧急停车系统的研究[J]. 铁道机车车辆，2016，36（3）：97-102.

[4] 中车株洲电力机车有限公司. 南宁轨道交通1号线车辆电气原理图[G]. 2015.

[5] 克诺尔公司. 制动系统微机控制电气功能说明[G].2015.