地鐵列車(chē)正線緊急停車(chē)按鈕故障分析及處理建議

任崇會(huì)

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，廣西南寧 530001）

0 引言

南寧市軌道交通?1?號(hào)線一期工程全長(zhǎng)?32.1?km，沿途共設(shè)?25?座車(chē)站，含?6?座換乘車(chē)站，初期配置?30?列?B?型電客車(chē)，由中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)。列車(chē)以安全導(dǎo)向?yàn)樵瓌t進(jìn)行設(shè)計(jì)，在每端司機(jī)室以串聯(lián)形式各配置了?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕，以便在突發(fā)情況下值乘司機(jī)通過(guò)操作此按鈕使列車(chē)以最快反應(yīng)時(shí)間停車(chē)。

緊急停車(chē)按鈕在列車(chē)的安全運(yùn)行中起到關(guān)鍵作用。經(jīng)調(diào)查，同行地鐵公司并未出現(xiàn)過(guò)緊急停車(chē)按鈕故障，但南寧市軌道交通?1?號(hào)線地鐵列車(chē)到段至今已發(fā)生了?4?起緊急停車(chē)按鈕故障，雖然故障率較低，但產(chǎn)生的影響較為惡劣，尤其以?2016?年?8?月2日列車(chē)在正線運(yùn)營(yíng)時(shí)發(fā)生此類(lèi)故障導(dǎo)致救援最為嚴(yán)重。本文對(duì)故障發(fā)生現(xiàn)象、緊急停車(chē)按鈕工作原理進(jìn)行分析，并給出了故障發(fā)生時(shí)的處理措施以及解決思路。

1 故障描述

2016?年?5?月?25日?T15?車(chē)在轉(zhuǎn)軌作業(yè)時(shí)，司機(jī)室顯示屏（HMI）未報(bào)故障現(xiàn)象，受電弓無(wú)法升起，后續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)榫o急制動(dòng)按鈕的觸點(diǎn)卡分。

2016?年?8?月2日?T01?車(chē)在正線試運(yùn)營(yíng)時(shí)，列車(chē)發(fā)生緊急制動(dòng)，HMI?顯示有一端緊急停車(chē)按鈕被拍下，后續(xù)檢查故障原因?yàn)榫o急制動(dòng)按鈕觸點(diǎn)卡分。

2016?年?9?月14日?T29?車(chē)在試車(chē)線動(dòng)調(diào)時(shí)，列車(chē)發(fā)生緊急制動(dòng)，HMI?顯示有一端緊急停車(chē)按鈕被拍下，后續(xù)檢查故障原因?yàn)榫o急制動(dòng)按鈕觸點(diǎn)卡分。

2016?年?9?月21日?T19?車(chē)司機(jī)整備作業(yè)時(shí)，司機(jī)拍下緊急停車(chē)按鈕后恢復(fù)，HMI?顯示有一端緊急停車(chē)按鈕被拍下，后續(xù)檢查故障原因?yàn)榫o急制動(dòng)按鈕觸點(diǎn)卡分。

2 緊急停車(chē)按鈕控制原理

目前南寧市軌道交通?1?號(hào)線地鐵列車(chē)采取各?4?對(duì)觸點(diǎn)的正副?2?個(gè)按鈕對(duì)緊急停車(chē)進(jìn)行控制，4?對(duì)觸點(diǎn)分別為：緊急停車(chē)指示燈觸點(diǎn)（13，14）、故障車(chē)急停觸點(diǎn)（21，22）、監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）和控制回路觸點(diǎn)（41，42）。4?對(duì)觸點(diǎn)的工作原理如下。

2.1 緊急停車(chē)指示燈觸點(diǎn)（13，14）

緊急停車(chē)指示燈觸點(diǎn)（13，14）所帶負(fù)載為緊急停車(chē)指示燈，如圖?1?所示。

列車(chē)每一單元?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕的該觸點(diǎn)為常開(kāi)的形式并聯(lián)，當(dāng)任何一個(gè)按鈕的該觸點(diǎn)吸合，緊急停車(chē)指示燈點(diǎn)亮，表示列車(chē)發(fā)生緊急停車(chē)。該指示燈的功率為1.2?W，在?110?V?控制電路里，通過(guò)電流為10.9?mA。

2.2 故障車(chē)急停觸點(diǎn)（21，22）

故障車(chē)急停觸點(diǎn)（21，22）所帶負(fù)載為故障車(chē)無(wú)急停繼電器，如圖?2?所示。

列車(chē)每一單元?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕的該觸點(diǎn)以常閉形式串聯(lián)，當(dāng)任何一個(gè)按鈕的該觸點(diǎn)斷開(kāi)，列車(chē)無(wú)急停繼電器失電，列車(chē)發(fā)生緊急停車(chē)。該指示燈的功率為5.2?W，在?110?V?控制電路里，通過(guò)電流為?47.3?mA。

2.3 監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）

監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）所帶負(fù)載為數(shù)字量輸入模塊?DIMe，如圖?3?所示。

列車(chē)每一單元?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕的該觸點(diǎn)以常閉形式串聯(lián)，DIMe?模塊的?Z10?點(diǎn)監(jiān)控緊急停車(chē)狀態(tài)。當(dāng)模塊收到?110?V?電壓信號(hào)時(shí)為正常高電平，當(dāng)模塊未收到110?V?電壓信號(hào)，即任一該觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)為低電平，列車(chē)將記錄并實(shí)施緊急停車(chē)。

2.4 控制回路觸點(diǎn)（41，42）

控制回路觸點(diǎn)（41，42）所帶負(fù)載為2?個(gè)?Tc?車(chē)緊急停車(chē)?yán)^電器、2個(gè)Mp?車(chē)緊急停車(chē)?yán)^電器以及?2?個(gè)?DIMe?模塊，如圖?4?所示。

列車(chē)每一單元?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕的該觸點(diǎn)以常閉形式串聯(lián)，當(dāng)任何一個(gè)按鈕的該觸點(diǎn)斷開(kāi)，緊急停車(chē)?yán)^電器失電，列車(chē)發(fā)生緊急停車(chē)。同時(shí)，數(shù)字量輸入模塊DIMe?無(wú)法接收?110?V?電壓信號(hào)，為低電平。Tc?車(chē)緊急停車(chē)?yán)^電器功率為?2.2?W，Mp?車(chē)緊急停車(chē)?yán)^電器功率為?5.2?W，數(shù)字量輸入模塊?DIMe?工作電流小于?5?mA?且為監(jiān)控110?V?電壓信號(hào)，可忽略，則負(fù)載電流約為134.5?mA?？紤]該觸點(diǎn)所處比較關(guān)鍵的緊急停車(chē)回路、開(kāi)關(guān)及繼電器分?jǐn)鄷r(shí)帶來(lái)的沖擊、觸點(diǎn)與開(kāi)關(guān)操作器的配合度，故選擇容量相對(duì)較大且與緊急停車(chē)按鈕匹配度更好的慢動(dòng)觸點(diǎn)。

圖1 緊急停車(chē)指示燈觸點(diǎn)（13，14）

圖2 故障車(chē)急停觸點(diǎn)（21，22）

圖3 監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）

圖4 控制回路觸點(diǎn)（41，42）

2.5 小結(jié)

在緊急停車(chē)按鈕的?4?對(duì)觸點(diǎn)中，尤其以監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）及控制回路觸點(diǎn)（41，42）在列車(chē)牽引制動(dòng)控制過(guò)程中影響較大。當(dāng)監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，列車(chē)將施加緊急制動(dòng)，但在此種情況下，可通過(guò)降級(jí)模式，采取緊急牽引模式，列車(chē)限速?25?km/h?運(yùn)行；但當(dāng)控制回路觸點(diǎn)（41，42）出現(xiàn)故障時(shí)，列車(chē)會(huì)施加緊急制動(dòng)，同時(shí)列車(chē)受電弓將會(huì)降下，列車(chē)無(wú)法啟動(dòng)，只能采取救援。

3 故障原因調(diào)查

通過(guò)對(duì)上述?4?次故障進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)榭刂苹芈罚?1，42）或監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）卡分導(dǎo)致，尤其在2016年8月2日正線試運(yùn)營(yíng)時(shí)，T01?車(chē)由于該故障采取正線救援措施，最終導(dǎo)致中斷行車(chē)?27?min，產(chǎn)生惡劣影響，以該故障為例進(jìn)行分析。

通過(guò)對(duì)該車(chē)調(diào)查，確認(rèn)故障原因?yàn)樵撥?chē)緊急停車(chē)按鈕監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）發(fā)生故障，經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)該按鈕的?31?觸點(diǎn)可以導(dǎo)通，32?觸點(diǎn)不通，且?31、32?觸點(diǎn)之間的阻值為無(wú)窮大，如圖?5?所示。

當(dāng)?32?觸點(diǎn)接觸不良時(shí)，數(shù)字量輸入模塊?DIMe?無(wú)法接收?110?V?電壓信號(hào)，為低電平，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將輸出緊急制動(dòng)控制指令，從而導(dǎo)致列車(chē)施加緊急制動(dòng)，列車(chē)無(wú)法啟動(dòng)。

對(duì)故障車(chē)緊急停車(chē)按鈕進(jìn)行檢測(cè)并持續(xù)按壓數(shù)百次，發(fā)現(xiàn)控制觸點(diǎn)存在時(shí)而接通、時(shí)而斷開(kāi)的情況，將故障車(chē)緊急停車(chē)按鈕發(fā)回部件生產(chǎn)廠家瑞士?EAO?公司進(jìn)行拆解檢測(cè)，得出結(jié)論為觸點(diǎn)表面存在雜質(zhì)。供應(yīng)商懷疑由外部因素（例如灰塵、溫度、濕度、鹽腐等）導(dǎo)致觸點(diǎn)氧化，阻值升高，同時(shí)不排除該部件該生產(chǎn)批次質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致。

圖5 緊急停車(chē)按鈕實(shí)測(cè)

4 故障處理措施及建議

針對(duì)該故障產(chǎn)生的影響，為避免后續(xù)再次出現(xiàn)同類(lèi)問(wèn)題，考慮從以下幾個(gè)方面進(jìn)行整改。

（1）由于裝車(chē)按鈕已屢次發(fā)生故障，我們已對(duì)所有列車(chē)的觸點(diǎn)進(jìn)行換型，由目前硬銀材質(zhì)觸點(diǎn)更換為材質(zhì)性能更加穩(wěn)定、可靠性更高的銀鍍金觸點(diǎn)。

（2）通過(guò)該事件，可以得出關(guān)于緊急制動(dòng)控制邏輯的設(shè)計(jì)方面存在安全隱患，若監(jiān)控回路出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)出現(xiàn)實(shí)際情況與網(wǎng)絡(luò)模塊的控制邏輯不符的現(xiàn)象。針對(duì)此問(wèn)題，我們對(duì)該安全隱患進(jìn)行整改，采取“只監(jiān)視不控制”的思路，即監(jiān)控回路觸點(diǎn)（31，32）只起監(jiān)視作用，列車(chē)是否產(chǎn)生緊急停車(chē)以控制回路觸點(diǎn)（41，42）的動(dòng)作為準(zhǔn)。

（3）參考同類(lèi)地鐵公司的經(jīng)驗(yàn)，可研究考慮采取“大旁路”方案的可行性。大旁路方案主要針對(duì)正線列車(chē)出現(xiàn)無(wú)法動(dòng)車(chē)且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法判斷具體原因的故障時(shí)，通過(guò)一鍵操作啟用大旁路功能，使運(yùn)營(yíng)列車(chē)在具備最基本的條件下啟動(dòng)牽引退出服務(wù)，以最快的方式恢復(fù)運(yùn)營(yíng)通車(chē)條件，降低運(yùn)營(yíng)中斷風(fēng)險(xiǎn)。

（4）目前列車(chē)以安全為導(dǎo)向進(jìn)行設(shè)計(jì)，列車(chē)緊急停車(chē)回路是實(shí)現(xiàn)列車(chē)安全防護(hù)的最后一道程序，該處觸點(diǎn)的邏輯設(shè)計(jì)考慮了觸點(diǎn)粘連、按鈕操作器失效等原因?qū)е聼o(wú)法斷開(kāi)的冗余，但在可靠性的前提下，為減少對(duì)運(yùn)營(yíng)的影響，可研究考慮將監(jiān)控回路觸點(diǎn)與控制回路觸點(diǎn)并聯(lián)進(jìn)行緊急停車(chē)控制的可行性。

（5）由于?A?型車(chē)分為主副司機(jī)臺(tái)，故在每個(gè)司機(jī)室設(shè)置?2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕，分別位于主副司機(jī)臺(tái)，但目前南寧地鐵列車(chē)只有?1?個(gè)司機(jī)臺(tái)，2?個(gè)緊急停車(chē)按鈕都在值乘司機(jī)可操作范圍內(nèi)，因此，為減少車(chē)輛安全運(yùn)營(yíng)的故障點(diǎn)，可研究考慮在每個(gè)司機(jī)室只采用單個(gè)緊急停車(chē)按鈕的可行性。

5 總結(jié)

本文從緊急停車(chē)按鈕故障的影響切入，結(jié)合緊急停車(chē)按鈕在列車(chē)上所起的作用及原理，對(duì)典型故障案例進(jìn)行分析，得出故障產(chǎn)生及影響擴(kuò)大化的原因，并提出相應(yīng)的處理措施及研究方向，避免同類(lèi)故障造成的影響擴(kuò)大化。

[1] 王學(xué)超. 緊急停車(chē)系統(tǒng)安全性及可用性若干問(wèn)題探討[J]. 石油化工自動(dòng)化，2004（1）：7-10，18.

[2] 汪忠海，馬鐵安，王保華. 緊急停車(chē)系統(tǒng)在地鐵車(chē)輛中的應(yīng)用[J]. 電子設(shè)計(jì)工程，2013，21（23）：39-42，46.

[3] 嚴(yán)翔，趙慧，王保華. 無(wú)人駕駛地鐵中定點(diǎn)緊急停車(chē)系統(tǒng)的研究[J]. 鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2016，36（3）：97-102.

[4] 中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司. 南寧軌道交通1號(hào)線車(chē)輛電氣原理圖[G]. 2015.

[5] 克諾爾公司. 制動(dòng)系統(tǒng)微機(jī)控制電氣功能說(shuō)明[G].2015.