探讨地铁外置式旁路装置

陈翔

摘 要： 随着地铁不断发展，各地铁线路也多次出现因列车司控器故障而导致的列车故障、救援事件，严重影响了地铁正线运营的质量，同时也降低了乘客的满意度。为进一步降低因列车司控器故障而导致的正线运营故障、救援情况发生的影响，不断提升乘客出行的舒适度和满意度，上海申通地铁集团不断钻研、持续对列车技术进行革新，推出了外置式旁路装置的技术方案。主要通过对地铁外置式旁路装置的原理、功能、使用方法等方面进行分析，探讨地铁外置式旁路装置对现有运营体系的影响，旨在帮助读者更好地了解地铁相关知识。

关键词： 地铁 旁路装置 外接 故障处置

中图分类号： U231文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）01-0018-03

1 研究背景

随着我国城市化进程不断加快，城市轨道交通行业也迎来了快速发展。近年来，居民出行选择乘坐地铁的强度和频次不断增加，由列车司控器故障导致的列车救援事件也随之增多。为有效降低由司控器故障而导致的正线运营故障、救援情况的发生，提升乘客满意度，上海申通地铁集团通过不断的技术革新，通过外接设备旁路列车线的理念，开创外置式旁路装置。该装置拥有地铁列车强制制动缓解及牵引功能，可在列车正线运营出现司控器发生故障导致的紧急制动无法缓解的故障情况下，实现外接旁路功能，缓解列车紧急制动从而强制牵引列车，避免列车救援的情况发生，从而降低对线路正常运营的影响。

2 外置式旁路装置

由于地铁运行线路一般在同一方向仅有一根轨道供该方向的列车运营，若前方列车遇到列车故障等突发情况迫停于轨道区间内，后续列车则无法对前方列车进行绕行。因此，当前方列车由于司控器等故障而导致列车上紧急制动，经排除故障无效后，需要将该故障列车以牵引/推进的方式运行至就近存车线/终点站退出运营，以免对后续列车的正常运营造成影响。在实际运营环境中，列车紧急制动的缓解是列车故障排除后重新建立牵引的必要环节[1]。

但是现有的轨道交通运行体系中，往往只能通过车载旁路和复位继电器等方式解决紧急制动系统回路中继电器及部分电路失效等故障，对于贯穿全车的紧急制动故障与紧急制动电路短路等其他故障则无法处理[2]，若前行列车出现由于司控器等故障而导致的紧急制动无法缓解情况，正常运营的后续列车，需要先清客然后对故障的前行列车进行推进救援，很大程度上影响了线路上后续列车的正常运行及市民的正常出行和乘坐满意度。

为进一步降低由于列车司控器故障而导致列车正线运营时出现紧急制动无法缓解的情况，上海申通地铁集团研发外置式旁路装置，实现外接旁路功能，避免列车因紧急制动无法缓解而造成的列车救援，降低对线路日常运营的影响。该装置共制订涉及49种车型、合计98套技术方案，同时完成相关技术审核工作。截至目前，上海申通地铁集团下属运营分公司所有上线列车的外置旁路装置的覆盖率到达100%。

2.1 外置式旁路装置原理

司控器外置式旁路装置类似于列车外接的备用操控设备，通过特殊接口连接受控端司机室，取得列车操控权，同时旁路列车原有相关的控制回路，确保列车在司控器故障无法动车后接入外置式旁路装置，能达到缓解列车故障时无法牵引、紧急制动无法缓解等状况，避免列车救援，从而降低对线路正常运营的影响，外置式旁路装置设置也解决了在列车上设置功能箱体、模块的旁路所带来的风险。

同时为尽可能减少对列车原有控制回路的变动，所有的控制装置均设计安装在外置式旁路装置的外接操作盒中，列车部分仅采用部分相关控制系统的列车线进行引出，以满足外置式旁路开关的接入[3]，如图1所示。

2.2 外置式旁路装置基本构造

司控器外置式旁路装置为上海地铁列车紧急制动缓解及牵引装置，适用于上海地铁所有列车车型，设置于地铁列车的首车和/或尾车司机室内，该装置主要构造包括1个激活按钮开关、1个紧急制动缓解按钮开关、1个三档旋钮开关、2个指示灯以及配套的保护空开、二极管、1根外置接线和接头。外置式旁路装置如图2所示。

通过外置接线和接头将外置式旁路装置接入列车，闭合空气开关确认电路激活后，可直接使用列车方孔钥匙进行激活，进行后续操作。其中紧急制动缓解按钮可实现对列车紧急制动和快速制动的施加与缓解，与列车的紧急制动缓解内部模块相连接；三档旋钮开关可实现列车主手柄的相关功能，包括满足列车正常牵引、惰行、制动等功能，与列车的牵引授权模块、制动授权模块相连接。根据列车车型不同，使用外置式旁路装置进行牵引时需通常需要保持5～8 s左右。

2.3 外置旁路装置与列车线对接

为满足地铁列车在使用司控器外置式旁路装置后能旁路列车紧急制动无法缓解的故障，使列车能够正常牵引。在不影响列车原有的电路走向设计的情况下，尽可能减少对列车控制回路的变动，将原有的钥匙激活、列车向前、紧急牵引、所有HSCB紧急断开、牵引安全、牵引指令、无紧急制动、无快速制动、无常用制动等一些相关控制列车线路配套设置对应外接引出线路，同时为这些外接引出线路设置集中预留接口，方便所有引出线与司控器外置式旁路装置进行有效对接[4]，具体见图3。

在外置旁路装置不使用的状态下，需要保持外置旁路装置接头处和列车两端司机室接头处处于开路状态并设置保护盖对外置旁路装置盒进行防护，以防止误触碰该装置而导致列车正常行驶时出现紧急制动失效的情况发生。

3 外置式旁路装置操作步骤

（1）在使用外置旁路装置之前，首先要确保列车ATC旁路在切除状态，若车辆配有强制牵引旁路则需要一并切除。

（2）将受控端司机室的司控器方式方向手柄和牵引/制动手柄置于零位，将列车主控钥匙转至断开位并拔出主控钥匙，关断受控端司机室。

（3）取出受控端司机室内的“外置式旁路装置”。确认“外置式旁路装置”上电源开关处于分位，紧急/快速制动缓解旋钮（黑色旋钮）处于“关” 位，三档位开关（红色旋钮）处于“惰行位”，激活开关（方孔锁）指示处于“关位”。

（4）从受控端司机室设备柜内取出列车侧插座，并将“外置式旁路装置”的接线插头连接至列车侧插座，顺时针旋转直至插头上的黄色指示点与插座上的黄色指示点对齐，锁闭到位。

（5）闭合“外置式旁路装置”上的电源空气开关，使用方孔钥匙将锁孔位置转至“开”位，确认“外置式旁路装置”上的绿色激活指示灯正常亮起，设备处于激活状态后，激活“外置式旁路装置”。转动紧急/快速制动缓解旋钮（黑色旋钮）至“开”位，确认紧急/快速制动缓解红色指示灯正常亮起，并确认列车紧急制动缓解。

（6）使用“外置式旁路装置”上的三档红色旋钮开关，三档位开关置于牵引位时，列车牵引；三档位开关置于惰行位时，列车惰行；三档位开关置于制动位时，列车制动。根据现场实际测试，在使用三档旋钮开关进行牵引时要保持5～8 s左右，方能使列车启动。若遇到突发情况需要紧急停车，仍可使用司机室“紧急停车”按钮施加有效制动。

“外置式旁路装置”使用完毕后，需先将紧急/快速制动缓解旋钮（黑色旋钮）打至“关”位 后，然后使用方孔钥匙将“外置式旁路装置”的激活开关转到“关”位，接着断开外置式旁路装置的电源空气开关开关，最后断开外置式旁路装置和列车侧的连接插头，将外置式旁路装置恢复至存放位置[5]。

4 外置式旁路装置使用限制

（1）若列车出现以下故障情况，则无需使用“外置式旁路装置”，直接申请救援操作：列车主风缸压力小于4.6 bar；列车出现自动收车的情况；列车无网压；列车4个MCM（牵引逆变器）严重故障且无法复位；列车4个HSCB（高速断路器）断开且无法闭合。

（2）“外置式旁路装置”为现有列车应急排故处置之外的保底操作，由列车司机在故障处置无效后根据应急排故手册的要求主动向运营调度申请，调度确认条件具备并同意后，方可使用。在使用“外置式旁路装置”动车前，必须切除列车ATC旁路，同时进行清客作业。若列车迫停于区间无法进行清客作业，仍需使用“外置式旁路装置”，列车司机应确认左、右关门灯点亮或HMI屏幕显示全列车门完全关好，同时向乘客进行广播告知后方能动车，运行至下一站后进行清客作业。广播需要播报3遍，广播词为“列车启动，请乘客紧握扶手”。

（3）使用“外置式旁路装置”时列车区间运行限速40 km/h，在列车进入折返线、尽头线等限速5 km/h，无速度显示时，列车司机应尽量按以上限速运行。运行过程中列车司机应谨慎驾驶，加强对于线路瞭望，提前采取制动、减速措施，若发现制动力明显不足的情况应立即采取紧急制动措施（使用紧急停车按钮），确保列车运行安全。

（4）遇列车进折返或需要转换运营方向时，则需按照“外置式旁路装置”使用完毕的操作步骤拔下插头，将外置式旁路装置恢复至存放位置，再至另一端司机室进行相应操作；若另一端司机室也无法牵引时，须再次汇报调度情况，向调度申请，在取得调度同意后方可再次连接“外置式旁路装置”后动车。

5 结语

外置式旁路装置是一种针对轨道交通创新的故障旁路方案，其优点在于在列车正线运营出现紧急制动无法缓解的情况下，通过外置式旁路装置实现旁路功能，使列车能强制牵引，避免列车救援，从而降低对线路正常运营的影响。同时，外置式旁路装置外接操作盒的设置解决了在列车上设置功能箱体的旁路所带来的风险。进一步来说，该装置可解决紧急制动回路电路中继电器及部分电路失效等故障，在保证列车安全的前提下，有效的降低列车救援情况的发生，保障乘客的安全出行，提高乘客乘坐满意度。

参考文献

[1]王群伟.城市轨道交通车控制动系统制动不缓解故障分析[J].城市轨道交通研究，2018，21（6）：116-118.

[2]王颖，孟英华，李小亮.车辆所有制动不缓解问题研究[J].内燃机与配件，2022（11）：55-57.

[3]关俊峰.一种电机启动控制方法[J].设备管理与维修，2022（15）：95-97.

[4]上海地铁维护保障有限公司.一种地铁列车强制制动缓解及牵引装置及其方法：CN202211018656.7[P].2022-11-01.

[5]雷超群，王兵.数据中心UPS系统外置维修旁路安全方案探讨[J].智能建筑电气技术，2022，16（3）：97-99.