南京地鐵列車應急牽引允許控制電路的設計
董兆兵 凌世清
摘 要:原牽引允許控制系統電器故障對車輛牽引嚴重影響,極大影響行車效率,為此,在電路原理分析和充分考慮安全因素的基礎上,提出了一套應急電路改進措施,改進后既能保障運行安全,又能提高運營效率,減少故障對運營造成的影響。
關鍵詞:地鐵車輛;牽引控制;故障處理 1 車輛概況 南京地鐵采用 A 型車輛,其牽引、制動分別系統采用阿爾斯通和克諾爾公司的產品。 車輛單元分為帶駕駛室的控制車 A、帶受電弓的動車 B 和不帶受電弓的動車C 三種類型。6車編組,每一列車由2個單元構成,即為A— B — C — C — B — A,A 車頭采用自動車鉤,兩單元之間采用半自動車鉤,單元內部車鉤用半永久性連接桿連接。 2 影響車輛正常牽引的故障 2006年3月9日,2122列車在奧體中心站啟動時,車輛不能正常牽引,制動緩解指示燈無顯示(不亮),司機顯示單元 DDU 顯示 22A車制動緩解故障,降下受電弓推牽引,制動緩解指示燈無顯示,仍不能正常牽引。下車查看發現,22A車的制動閘瓦實際已經緩解,因此,分析此車為制動緩解控制電路故障,現場無法處理,只能按特殊情況下應急低速牽引(3 km/h)回庫。回庫后更換制動壓力控制開關觸 點BCPS ,試車線試驗正常。 此種故障運營1年以來已發生多次,此種故障的偶然性、突發性特別強,有時能自動恢復,在運行中不易找到故障的原因,從而,導致車輛不能正常牽引。
3 控制原理 根據牽引允許控制原理分析(圖 1),牽引允許時要激活1個牽引允許繼電器 MA R,通過 M A R 接點可以激活牽引指令列車線并啟動牽引逆變器電源,列車可正常牽引。在正常情況下激活M A R 得電通路條件是: (1)110 V 供電正常且鑰匙閉合,司機室激活繼電器 COR3 常開點閉合; (2)所有的門都關閉,車門互鎖繼電器 DIR_A1 和 DIR_A2 常開點閉合; (3)所有停放制動都緩解,所有停放制動緩解繼電器 A P BR R 常開點閉合; (4)所有常用空氣制動緩解,所有常用空氣制動緩解繼電器 ABRR或制動未緩解延時繼電器 BNRDYR常開點閉合; (5)沒有常用制動指令,制動需求繼電器 BDR 在常開點位置,接通回路; (6 )緊急制動接觸器 E B K 1 、EBK2是得電狀態(沒有緊急制動),EBK1 和 EBK2 的常開觸點均閉合。 這樣,MAR 就得電激活了,牽引指令列車線也就可以激活,列車就可以正常牽引。 在列車沒有開動之前,所有制動緩解繼電器 A B R R 是不得電的,M A R 不能靠 A B R R 來激活。而是需要制動未緩解繼電器 B N R D Y R的常開觸點臨時激活一段時間。 4 致車輛不能正常牽引的原因 空氣制動的制動“施加”與“緩解”2根列車線串入每輛車制動緩解控制器 BRG 中的壓力開關觸點BCPS(圖2),其中空氣制動施加列車線(Brakeappliedtrainline)串入的是常開觸點,當它閉合時,則激活所有空氣制動施加繼電器 ABAR ;空氣制動緩解列車線(Brakere-leasedtrainline)串入的是常閉觸點,要激活的所有空氣制動緩解繼電器(ABRR)。在 BRG 開關內,若施加了空氣制動,則開關壓力會高于0.7 bar,然后開關觸點動作,BRG狀態發生翻轉,制動施加指示列車線導通,制動緩解指示列車線被斷開,這樣,就激活了 ABAR。反之,當空氣制動緩解時,開關壓力會低于0.3 bar,制動施加線斷開,制動緩解線導通,A B R R 被激活。在 A B A R或 ABRR 被激活時,他們的觸點會將信息傳給列車綜合信息管理系統(TIMS)、駕駛系統、牽引系統,用于列車管理、司機屏信息顯示、司機臺指示燈和牽引授權等方面。
本次故障,經檢查發現BCPS常閉觸點在空氣制動緩解后未能正常閉合,ABRR 不能被激活,從而使MAR 不能被激活,雖然空氣制動事實上已經緩解,但制動緩解列車線未導通,列車不能正常牽引。 5 重大安全旁路開關原設計的不足 在圖 1 中,重大安全旁路開關VCBS 是在特殊情況下為了允許牽引而設置的,它有中間位置、DIR位置和 SB 位置。 當連接 DIR 位置,僅可采取限制向前(RMF)以 25 km/h 和限制向后(RMR)10 km/h 速度駕駛模式,即不可以采用 ATOM(自動駕駛)、CM(手動駕駛)或 RMOR(限速模式)中的任何一種駕駛模式。當連接SB 位置時,只允許在洗車模式下開動列車,車門打開或車門監控回路沒有閉合的情況下,以小于 3 km/h牽引速度行車。 雖然原設計中已考慮應急方案,將 VCBS 置于 SB 位時允許在洗車模式下進行牽引,但沒有考慮到空氣制動能緩解時,控制回路中電氣故障的情況。這種故障情況下,如果在正線以 3 km/h 的速度運行,對運營造成的影響非常大。在2006年“3.15事件”中,僅從新街口運行到鼓樓存車線就耗時 30 min。在實際正線運營過程中,這種情況多數是采取清客、救援的措施來降低對運營影響。 6 改進方案 自 2005年開通試運營以來,類似故障已發生多起,雖然我們已要求供應商對所有車的 BCPS 進行了更換,但為了能使列車在制動緩解指示燈不亮,實際空氣制動已緩解的情況下,列車可以正常牽引,而不是以 3 km/h的速度牽引,最大限度的降低對正線運營的影響,在對牽引制動控制原理圖進行了仔細研究的基礎上,決定對它進行適當改進。 改進方案中,設置制動旁路接觸器 BBK 電路(圖 1 中紅線部分),電路中設有制動旁路開關 BBS(在司機室后的電氣柜內,正常情況下該開關用鉛封封住)、1個制動旁路按鈕BBPB(在司機臺上)和緊急制動按鈕 EMPB。制動旁路接觸器 B B K有3組觸點,1組常開觸點與牽引允許列車線上的 M A R 常開觸點并聯(圖 3),1組常閉觸點串聯在脈沖使能列車線中(圖3),1組常開觸 點 與 緊 急 制 動 激 活 回 路 中 的EBK1、EBK2 的常開觸點并聯(圖4)。在制動緩解指示燈不亮,空氣制動能正常施加、正常緩解時,可激活BBK,使列車在上述故障時能正常牽引,避免清客、救援事件。
工作原理:打開鉛封閉合開關BBS 后,司機按下 BBPB 按鈕,此時 BBK 激活,1組常開觸點閉合短接 M A R 的常開觸點,使牽引允 許 列 車 線 激活,允許牽引 ;1組常開觸點閉合短接 E B K 的常 開 觸 點 ( 圖3),確保緊急制動緩解(EBK 失電 產 生 緊 急 制動,得電緩解緊急制動);常閉觸點斷開使脈沖使 能列車線失電。這時推牽引手柄即可實現正常牽引與制動(不限速)。為了保證遇到緊急情況時,能通過拍蘑菇按鈕施加緊急制動,在 BBK工作回路中串聯 EMPB 常閉觸點,蘑菇按鈕按下時,常閉觸點斷開,BBK 失電,即緊急制動施加時制動旁路作用失效。改進方案中,BBS 與 BBPB 配合使用,保證在 BBS 未閉合時,即使按下 BBPB ,制動旁路電路也不起作用,防止司機誤操作,確保了行車安全。 要求司機在動作制動旁路開關時,嚴密監視司機臺上的氣壓表、摩擦制動故障指示燈、D D U 的顯示,同時使用手動駕駛模式。
改進后既能保障運行的安全,又能提高運營的效率,減少故障對運營造成的影響。 7 結束語 南京地鐵 1 號線已開通運營1年多時間,并成功地從試運營轉入商業運營,隨著我們技能的不斷提高,對車輛各系統設備的工作原理、性能、特點了解的深入,故障原因的分析、研究,將會發現系統更多的不足,并逐步研究制訂解決、改進、完善的辦法,保障地鐵車輛的安全、正點、高效運營。