广州地铁6号线S355型司机控制器速动开关动作不一致问题分析和解决措施

凌 炜, 韩振兴

(广州地铁集团有限公司， 广州 510168)

广州地铁6号线自2013年12月28日开通运营以来， ATO运行时偶尔会出现制动失效、需要司机人工制动的情况。另外在自动折返完成、车门自动打开后，司机开钥匙时偶尔出现车门自动关闭的情况。原因都与司机控制器速动开关动作不一致有关。在此分析故障原因，并提供解决方案。

1 S355型司机控制器结构

广州地铁6号线使用西安沙尔特宝生产的S355型司机控制器[1]，面板上设有控制手柄和换向手柄两种操作机构，控制手柄中设置警惕按钮，司机控制器设有机械锁，见图1。

1-控制手柄；2-换向手柄；3-机械锁；4-警惕按钮。图1 S355型司机控制器结构图

为了防止可能产生的误操作，司机控制器的控制手柄与换向手柄之间机械互锁，具体情况如下：

(1)控制手柄有：牵引区、0位(N位)、制动区、快速制动位4个档位，档位之间可以无级调整。

(2)换向手柄有：向前、0位、向后3个档位。

(3)控制手柄在0位时，换向手柄方可操作；换向手柄在非0位时，控制手柄方可操作。

(4)换向手柄只有在0位时，才可以关闭机械锁，并拔出钥匙。

S355型司机控制器符合TB 1333-1996《机车电器基本技术条件》和TB/T 1391-1993《机车司机控制器基本技术条件》要求[2]，并使用了德国沙尔特宝公司生产的S826速动开关和双联装电位器，见图2。当控制手柄、换向手柄、警惕按钮、机械锁钥匙动作时，都会触发相应的速动开关动作，另外当控制手柄在不同位置时，可以通过电位器输出不同的电压值(1～9 V)。当控制手柄在0位时，S21、S23、S24、S26、S27速动开关动作，输出电压为1 V；当控制手柄进入牵引区后，S25速动开关动作，电位器输出的电压逐渐增大，当控制手柄在最大牵引位时，输出电压为9 V。

图2 司机控制器中的速动开关和双联装电位器

2 ATO模式下制动失效

2.1 问题分析

列车ATO运行的前提条件为换向手柄在向前位，控制手柄在0位，正常情况下，此时S23速动开关闭合,ATO设备检测到“前向惰行输入”为1；S21行程开关也闭合，28线有电，见图3。ATO模式下，当FDO_18触点闭合时，ATO制动指令线为1，列车正常制动。由于司机控制器制造和安装过程中存在一定公差，如果控制手柄的位置大于0°但小于6.25°，则有可能出现S23闭合、S21断开的情况(见图3)，此时列车能启动ATO，但

F-向前位； R-向后位； P-牵引区； N-0位； B-制动区； FB-快速制动位；FDO_18-ATO制动指令触点； FDI_9-ATO前向惰行输入检测点。图3 司机控制器ATO模式和ATO制动指令线电路图

由于S21断开，28线无电，无论FDO_18触点状态如何，ATO制动指令线将一直为0，ATO模式下制动失效，最终超速触发紧急制动。从故障数据看，故障期间ATO输出的模拟量上升到最大值，但ATO制动指令线一直为0。

2.2 解决方案

2.2.1优化司机操作

列车进站开门后，司机需要离开司机室观察乘客上下车情况，出于安全考虑，规章要求司机离开前将控制手柄拉至制动区，关门后再拉回0位。故障发生后，检查司机控制器控制手柄在0°和大于6.25°的情况下，速动开关动作符合设计要求，设备状态正常；在0°～6.25°间，S21和S23存在动作不一致的情况，因此只需要确保控制手柄完全在0位，就可以解决该问题。但与乘务分部沟通了解，司机在离站时需要确认前方轨道、信号灯状态，很难每次都去确认手柄是否完全在0位，为减轻司机负担，考虑对控制电路进行优化。

2.2.2优化控制电路

当控制手柄处在临界位置时(0°<手柄位置<6.25°)，S23和S21状态可能不一致，当S23闭合但S21断开时，发生ATO模式下制动失效故障。由于司机控制器内部各部件在制造和安装过程中存在公差，所以临界位置客观存在。

S21速动开关的作用是在人工驾驶时，避免ATO错误发出制动指令干扰列车运行。但查阅车辆信号接口文件，人工模式下ATO设备不参与列车牵引和制动控制；查阅车辆控制系统逻辑[3]，人工模式下列车控制系统不采纳ATO设备发出的牵引和制动指令，所以可以短接S21速动开关解决该问题。短接后即使故障情况下信号系统FDO_18触点卡滞，只要司机以人工模式驾驶，列车也能正常运行，不存在不能动车的风险。

3 自动折返后车门自动关闭

3.1 问题分析

自动折返模式(AR)下，换向手柄在0位，控制手柄在0位，机械锁锁闭，钥匙拔出，由信号系统控制KAAR继电器得电，见图4，从而控制列车主控继电器KALA1、KALA2、KALA3得电。正常情况下，自动折返完成后，列车停靠在始发站台并自动开门，司机人工开钥匙后， SO2、SO3速动开关闭合，由SO3继续使主控继电器得电，SO2闭合后KAKEY得电， KACSR失电，信号系统退出对列车主控继电器的控制。

在开钥匙过程中，6号线列车偶尔会出现车门自动关闭的情况。分析数据，发现在开钥匙过程中，主控继电器瞬间失电，信号系统在检测到主控继电器失电后，会撤销“开门允许信号”(零速信号)，导致车门自动关闭。原因为在开钥匙过程中，SO2和SO3速动开关动作不一致，SO2先闭合，KACSR失电，但此时S03仍未闭合，所以主控继电器KALA1、KALA2、KALA3失电。SO2和SO3动作不一致的原因为钥匙开关凸轮在制造和安装过程中存在公差，导致凸轮触发不同速动开关的过程存在时间差，正常情况下不会对列车运行造成影响，但在自动折返完成、司机开钥匙接管主控的特定情况下，偶尔会出现主控瞬间丢失、车门自动关闭的情况。

KAAR-自动折返继电器； KAKEY-主控钥匙继电器；KACSR-无司机继电器；KALA1KALA2KALA3-主控继电器;MC，SAK-司机控制器钥匙速动开关。图4 自动折返和主控激活电路

3.2 解决方案

开钥匙时车门自动关闭的原因为SO2和SO3速动开关动作不一致，当SO2先于SO3闭合时，主控继电器会瞬间失电。由于钥匙开关凸轮在制造和安装过程中存在公差，SO2和SO3的动作很难完全一致。由于SO2和SO3仅给继电器的线圈供电，实际电流不到0.2 A，可以用列车上备用的额定电流为1.5 A的Wago二极管接线端子并联SO2和SO3，见图5。并联后，SO2得电的同时主控继电器也能同时得电。自动折返模式下，由于存在二极管，KAAR继电器得电后不会串电至SO2导致KAKEY得电，避免自动折返模式被打断。同时，并联还实现了司机控制器钥匙开关的冗余，当SO3接触不良或者断裂时，可以由SO2控制主控继电器得电，避免列车救援。

图5 用二极管接线端子并联SO2和SO3

4 结 论

由于司机控制器部件在制造和安装过程中存在公差，不可避免地存在速动开关动作不一致的情况，特定情况下可能会影响列车正常功能。通过分析相关控制电路，查阅各个接口系统之间的接口文件，最终通过简单的短接和并联便解决了广州地铁6号线相关问题。广州地铁6号线自2014年11月完成相关控制电路优化改造后，列车运行良好，故障未重现。

S355型司机控制器广泛应用在多个城市多条地铁线路上，广州地铁6号线相关电路优化能为其他地铁提供参考，同时也提醒了车辆厂在设计时认真考虑各个系统之间的接口关系，优化电路设计，避免司机控制器速动开关动作不一致影响列车正常功能。