深圳地鐵3號(hào)線電客車緊急牽引功能電路改造

熊哲輝,宋 福

(深圳市地鐵3號(hào)線投資有限公司,廣東深圳518173)

深圳地鐵3號(hào)線電客車控制診斷系統(tǒng)(TCDS)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了備份模式,即正常情況下列車的牽引、制動(dòng)等指令通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,此時(shí)列車控制診斷系統(tǒng)(TCDS)對(duì)列車各項(xiàng)功能進(jìn)行控制與診斷,當(dāng)列車網(wǎng)絡(luò)故障,無(wú)法傳輸相關(guān)指令時(shí),可選擇緊急運(yùn)行(EO)備份模式,列車可限速25 km/h運(yùn)行。但在列車調(diào)試過(guò)程中,對(duì)緊急運(yùn)行模式進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)緊急牽引運(yùn)行功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。如果電客車沒(méi)有緊急運(yùn)行備用模式,一旦列車發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障,則列車無(wú)法依靠自身動(dòng)力牽引運(yùn)行,將造成列車救援事故,給全線列車的正點(diǎn)運(yùn)行造成巨大的影響。

1 列車緊急牽引功能介紹

(1)列車網(wǎng)絡(luò)功能正常時(shí)牽引、制動(dòng)控制

列車TCDS網(wǎng)絡(luò)正常時(shí),列車的牽引、制動(dòng)控制由網(wǎng)絡(luò)控制。TCDS網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)采集列車的各種狀態(tài)和安全數(shù)據(jù),對(duì)列車進(jìn)行控制和診斷。列車停車時(shí)(列車速度小于1 km/h),自動(dòng)施加保持制動(dòng),列車起動(dòng)時(shí),隨著電機(jī)牽引力矩的上升,保持制動(dòng)力呈反比下降,列車速度達(dá)到2 km/h時(shí),保持制動(dòng)全部緩解,列車實(shí)現(xiàn)牽引運(yùn)行(見圖1)。

圖1 列車網(wǎng)絡(luò)功能正常時(shí)牽引/制動(dòng)控制圖

(2)列車網(wǎng)絡(luò)故障,緊急牽引模式下的牽引制動(dòng)控制

當(dāng)列車控制與診斷系統(tǒng)(TCDS)故障時(shí),列車設(shè)有緊急牽引(即EO模式)控制。實(shí)現(xiàn)方法是按下“緊急運(yùn)行”按鈕,列車控制系統(tǒng)通過(guò)硬線傳輸高電平信號(hào)(DC110 V)到牽引控制單元(VVVF)和制動(dòng)單元(BECU),同時(shí)緊急牽引繼電器(EMOPR)得電,該繼電器的常開觸點(diǎn)閉合后,將緊急運(yùn)行信號(hào)反饋至列車控制診斷系統(tǒng),以屏蔽控制診斷系統(tǒng)發(fā)出所有指令,此時(shí)列車完全依靠6條硬線來(lái)控制列車運(yùn)行。6條硬線分別是向前指令線、向后指令線、牽引指令線、50%制動(dòng)指令線、100%制動(dòng)指令線、緊急運(yùn)行模式指令線。緊急牽引模式下牽引逆變器(VVVF)和制動(dòng)系統(tǒng)(BECU)的控制單元均采用備份軟件對(duì)列車牽引、制動(dòng)進(jìn)行控制,此模式下列車由VVVF系統(tǒng)控制軟件限速25 km/h,同時(shí)列車具有100%一級(jí)牽引力,50%,100%兩級(jí)制動(dòng)力。

2 緊急牽引功能存在的問(wèn)題分析

列車在調(diào)試時(shí),發(fā)現(xiàn)緊急運(yùn)行功能無(wú)法實(shí)現(xiàn),問(wèn)題存在于牽引指令電路上(見圖2)。

牽引指令電路在正常情況下,列車司機(jī)主控手柄在牽引位時(shí),2123線得電,門選開關(guān)(8SC1)打“0”位,2124線得電,緊急制動(dòng)環(huán)路建立(即緊急環(huán)路繼電器常開觸點(diǎn)EBAPR1閉合),2125線得電,門關(guān)好回路建立(所有門關(guān)閉繼電器常開觸點(diǎn)DCR1閉合或門旁路按鈕DCBPS被按下),2127線得電,列車未制動(dòng)即BNRR繼電器常閉觸點(diǎn)未動(dòng)作,列車未施加停放制動(dòng)即PBRR繼電器得電常開觸點(diǎn)閉合,或者制動(dòng)旁路按鈕BNBPS按下情況下,2129線得電,發(fā)出牽引指令高電平(DC110 V),并送到每節(jié)動(dòng)車的牽引系統(tǒng)控制單元,列車即能緊急牽引運(yùn)行。

圖2 牽引指令傳輸電路圖

列車在調(diào)試過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)牽引指令不能正常送出,2129線無(wú)高電平輸出。電路存在的問(wèn)題是由于制動(dòng)不緩解繼電器得電,常閉觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài),使?fàn)恳噶顭o(wú)法送出。列車不緩解繼電器得電,是由于列車在停車時(shí),施加保持制動(dòng),列車處于制動(dòng)狀態(tài),即列車未緩解情況下,制動(dòng)不緩解繼電器是得電動(dòng)作的,所以常閉觸點(diǎn)BNRR斷開,使?fàn)恳噶顭o(wú)法送出,列車無(wú)法實(shí)現(xiàn)緊急牽引功能。

從電路上分析和試驗(yàn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),按壓制動(dòng)旁路按扭BNBPS時(shí),不論常閉觸點(diǎn)BNRR是否斷開,2129線都可以送出牽引指令,列車可以實(shí)現(xiàn)緊急運(yùn)行牽引,但制動(dòng)旁路按鈕直接短接了制動(dòng)不緩解繼電器常閉觸點(diǎn)BNRR和停放制動(dòng)繼電器常開觸點(diǎn)PBRR,當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致列車在制動(dòng)不緩解時(shí),或司機(jī)在未確認(rèn)停放制動(dòng)已施加的情況下推牽引手柄牽引列車時(shí),將會(huì)造成列車輪對(duì)擦傷等嚴(yán)重事故。所以,一般情況下要謹(jǐn)慎使用制動(dòng)旁路按鈕(BNBPS)。因此,須對(duì)牽引指令電路進(jìn)行改進(jìn),以實(shí)現(xiàn)緊急牽引運(yùn)行功能。

3 技術(shù)改造方案

根據(jù)上述緊急牽引功能存在問(wèn)題分析,改造方案是在制動(dòng)不緩解繼電器常閉觸點(diǎn)BNRR上并聯(lián)一個(gè)延時(shí)斷開型繼電器常開觸點(diǎn)5SDR4(圖3),這個(gè)延時(shí)斷開型繼電器5SDR4由制動(dòng)電路的5 km/h零速信號(hào)線控制(見圖4)。

圖3 5SDR4的電路分析圖

圖4 繼電器5SDR4接線圖

由于列車停車時(shí),5 km/h零速信號(hào)線為高電平(DC110 V),延時(shí)繼電器 5SDR4得電,其常開觸點(diǎn)5SDR4閉合,當(dāng)列車牽引動(dòng)車時(shí)5 km/h零速信號(hào)線為低電平,延時(shí)斷開型繼電器5SDR4延時(shí)4 s(可調(diào))后斷開。即當(dāng)列車在開始起動(dòng)時(shí),由于保持制動(dòng)尚未緩解,制動(dòng)不緩解繼電器常閉觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài),牽引指令可經(jīng)延時(shí)斷開型繼電器5SDR4觸點(diǎn)上通過(guò),4 s內(nèi)列車速度已超過(guò)2 km/h時(shí),保持制動(dòng)已全部緩解(由制動(dòng)控制單元自動(dòng)控制),制動(dòng)不緩解繼電器失電,常閉觸點(diǎn)閉合,牽引控制指令從制動(dòng)不緩解繼電器常閉觸點(diǎn)BNRR上通過(guò),使?fàn)恳噶畈婚g斷的正常發(fā)出,即利用延時(shí)斷開型繼電器5SDR4觸點(diǎn)的延時(shí)斷開作用,在列車起動(dòng)時(shí)跨接制動(dòng)不緩解繼電器BNRR常閉觸點(diǎn),避免了列車在起動(dòng)時(shí)由于保持制動(dòng)未緩解,制動(dòng)不緩解繼電器BNRR常閉觸點(diǎn)斷開而使?fàn)恳噶顭o(wú)法發(fā)出的問(wèn)題,從而實(shí)現(xiàn)列車緊急牽引功能。

4 緊急牽引功能改造后的效果

深圳市地鐵3號(hào)線24列地鐵電客車緊急牽引功能從2010年9月開始進(jìn)行加裝延時(shí)斷開型繼電器的改造(圖5),到2010年12月28日改造全部完成。在試車線對(duì)改造后所有列車進(jìn)行了緊急牽引功能的動(dòng)態(tài)試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)按下“緊急運(yùn)行”按鈕,所有列車均可按原設(shè)計(jì)要求限速牽引運(yùn)行。

圖5 延時(shí)斷開型繼電器5SDR4安裝圖

列車緊急牽引功能的實(shí)現(xiàn),避免了列車正線運(yùn)行時(shí),因網(wǎng)絡(luò)故障無(wú)法牽引而發(fā)生被迫救援事故,為深圳地鐵3號(hào)線的正常運(yùn)營(yíng)秩序提供了重要保障。