長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線緊急制動(dòng)正線救援故障分析

文/李鑫，長(zhǎng)春中車(chē)軌道車(chē)輛有限公司

城市軌道交通車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)作為列車(chē)各系統(tǒng)中安全要求最高、最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，對(duì)列車(chē)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)是采用列車(chē)控制單元（VCU）進(jìn)行統(tǒng)一控制的。內(nèi)設(shè)監(jiān)控終端，它能在司機(jī)控制器、ATO或ATP的控制下對(duì)列車(chē)進(jìn)行階段或一次性的制動(dòng)與緩解，具有自診斷和故障記錄功能以及常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、停放制動(dòng)和滑行控制等功能。緊急制動(dòng)作為制動(dòng)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，主要用于車(chē)輛遇到突發(fā)狀況時(shí)，使車(chē)輛在有效時(shí)間內(nèi)停在安全范圍。

長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線三期廠修車(chē)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，車(chē)輛上行至終點(diǎn)站停車(chē)，司乘人員從MC1端司機(jī)室換端到MC2端司機(jī)室，當(dāng)上客結(jié)束關(guān)閉車(chē)門(mén)后，司乘人員給出牽引級(jí)位動(dòng)車(chē)后即立即制動(dòng)停車(chē)，車(chē)輛無(wú)法正常牽引加速，同時(shí)IDU顯示屏顯示緊急制動(dòng)EB1故障。司乘人員采用門(mén)旁路等相應(yīng)應(yīng)急處理措施，再次給出牽引級(jí)位車(chē)輛仍然無(wú)法正常加速。隨后申請(qǐng)車(chē)輛救援，但當(dāng)車(chē)輛救援動(dòng)車(chē)后，故障車(chē)輛又全列施加磁軌制動(dòng)，導(dǎo)致救援車(chē)輛無(wú)法牽引該車(chē)輛正常加速。司乘人員分?jǐn)郙C1車(chē)牽引變流器控制電源空開(kāi)后，車(chē)輛被救援回庫(kù)，期間延誤時(shí)間大約90分鐘。

緊急制動(dòng)原理分析

EB1緊急制動(dòng)控制原理：長(zhǎng)春輕軌3號(hào)線車(chē)輛緊急制動(dòng)EB1采用純電制動(dòng)。根據(jù)長(zhǎng)春輕軌三期車(chē)輛EB1緊急制動(dòng)電氣控制原理簡(jiǎn)圖圖1所示，車(chē)輛EB1緊急制動(dòng)受5個(gè)條件控制，分別為：主司機(jī)室正常建立、全列客室門(mén)關(guān)好、警惕繼電器DMR無(wú)動(dòng)作、牽引逆變器強(qiáng)迫制動(dòng)無(wú)輸出及車(chē)輛速度超過(guò)牽引變流器限制最高速度值70km/h，這5個(gè)條件只要滿足1個(gè)或以上均可以觸發(fā)車(chē)輛實(shí)施EB1緊急制動(dòng)。

圖1 EB1緊急制動(dòng)電氣控制簡(jiǎn)圖

強(qiáng)迫制動(dòng)控制原理，如圖2所示，車(chē)輛強(qiáng)迫制動(dòng)控制指令由牽引變流器TCU控制板輸出，其輸出條件有3個(gè)，具體包括牽引逆變器內(nèi)部數(shù)字牽引/制動(dòng)信號(hào)不匹配或方向輸入信號(hào)不匹配、TCU檢測(cè)到列車(chē)超速、檢測(cè)到車(chē)輪反轉(zhuǎn)。這3個(gè)條件任何1個(gè)成立均會(huì)輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令，并斷開(kāi)車(chē)輛牽引安全回路，使車(chē)輛實(shí)施EB1緊急制動(dòng)。當(dāng)車(chē)輛只要有一臺(tái)牽引變流器輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令，車(chē)輛所有牽引逆變器根據(jù)其內(nèi)部CAN通訊將會(huì)同時(shí)輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令。

圖2 強(qiáng)迫制動(dòng)控制原理簡(jiǎn)圖

圖3 磁軌制動(dòng)控制原理

磁軌制動(dòng)控制原理見(jiàn)圖3。磁軌制動(dòng)動(dòng)作主要受以下幾個(gè)條件控制：頭車(chē)?yán)^電器2KA2、零速繼電器2KA6-2、安全制動(dòng)繼電器5KA2-2、司控器緊急繼電器5KA5，及磁軌測(cè)試條件下VCU的指令輸出。正常情況下車(chē)輛有速度時(shí)且在速度大于3km/h條件下拍下蘑菇按鈕或司控器拉至EB位，車(chē)輛才能實(shí)施磁軌制動(dòng)。車(chē)輛靜止條件下，可以通過(guò)IDU顯示屏“設(shè)定”界面點(diǎn)擊“磁軌測(cè)試”按鈕后，拍下蘑菇按鈕或司控器拉至EB位，車(chē)輛才能實(shí)施磁軌制動(dòng)。除上述情況，車(chē)輛均不能實(shí)施磁軌制動(dòng)的動(dòng)作。

原因分析

車(chē)輛回庫(kù)后查詢歷史故障記錄，IDU屏幕顯示MC1牽引逆變器“向前、向后方向信號(hào)同時(shí)為高”的故障信息，對(duì)該車(chē)輛進(jìn)行動(dòng)車(chē)測(cè)試，IDU“牽引”界面顯示全列4臺(tái)牽引逆變器同時(shí)輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令。因此可以判斷造成EB1緊急制動(dòng)的原因?yàn)镸C1車(chē)牽引逆變器輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令，根據(jù)強(qiáng)迫制動(dòng)控制原理，可以初步判斷為MC1牽引逆變器內(nèi)DVI板卡故障導(dǎo)致逆變器向車(chē)輛輸出了強(qiáng)迫制動(dòng)指令，當(dāng)DVI板卡故障檢測(cè)到方向向前先后信號(hào)均為高發(fā)生沖突時(shí)，則在27a線輸出高電平，如圖2所示，由于車(chē)輛4臺(tái)牽引逆變器的CAN通訊存在，當(dāng)只要有1臺(tái)牽引逆變器輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令將會(huì)使剩余牽引逆變器同步輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令，將MC1車(chē)與M1車(chē)該板卡進(jìn)行互換后，故障依然存在但發(fā)生了轉(zhuǎn)移，因此可以完全確定是MC1牽引逆變器內(nèi)DVI板卡故障。

在救援車(chē)輛回庫(kù)時(shí)，車(chē)輛出現(xiàn)EB1緊急制動(dòng)的同時(shí)伴隨全列施加磁軌制動(dòng)，但是在發(fā)生磁軌制動(dòng)時(shí)，測(cè)量磁軌控制繼電器6KA1并未得電動(dòng)作，而是磁軌供電接觸器6KM1直接得電動(dòng)作，根據(jù)圖3磁軌制動(dòng)的原理，可以初步判斷是車(chē)輛強(qiáng)迫制動(dòng)控制指令27號(hào)線與磁軌制動(dòng)控制指令362號(hào)線在車(chē)輛某處連接點(diǎn)存在交叉接線情況。根據(jù)車(chē)輛布線圖對(duì)全列27號(hào)線及362號(hào)線逐段進(jìn)行校線，發(fā)現(xiàn)這兩根線在M2車(chē)低壓接線箱連接器插頭處存在交叉接線的錯(cuò)誤情況，錯(cuò)誤接線如圖4粉色標(biāo)記處。當(dāng)MC1、M1及M2端牽引逆變器輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令后，由于交叉接線使MC2端磁軌供電接觸器動(dòng)作，MC2端牽引逆變器輸出強(qiáng)迫制動(dòng)指令通過(guò)交叉線使MC1、M1及M2端磁軌供電接觸器動(dòng)作，造成全列磁軌同步動(dòng)作。

圖4 強(qiáng)迫制動(dòng)及磁軌制動(dòng)接線圖

恢復(fù)正常接線后分別在兩端司機(jī)室進(jìn)行動(dòng)車(chē)測(cè)試，車(chē)輛由于強(qiáng)迫制動(dòng)而發(fā)生EB1緊急制動(dòng)的同時(shí)不再出現(xiàn)磁軌制動(dòng)故障。

改進(jìn)措施

（1）加強(qiáng)對(duì)供應(yīng)商的管控，要求牽引檢修廠家出具詳細(xì)的分析報(bào)告。

（2）在后續(xù)的車(chē)輛檢修工作中，對(duì)出廠所有廠修三期車(chē)輛進(jìn)行普查，分別在兩端司機(jī)室模擬強(qiáng)迫制動(dòng)條件下是否會(huì)同步發(fā)生全列磁軌動(dòng)作，模擬磁軌動(dòng)作條件下是否伴隨強(qiáng)迫制動(dòng)造成EB1緊急制動(dòng)。

（3）在產(chǎn)車(chē)輛生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行重點(diǎn)檢查，確保接線符合技術(shù)圖紙要求。

車(chē)輛的緊急制動(dòng)出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響行車(chē)安全，乘客的生命財(cái)產(chǎn)也會(huì)受到威脅，本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)春市軌道交通3號(hào)線輕軌車(chē)輛正線運(yùn)營(yíng)期間制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)“緊急制動(dòng)EB1故障”而造成的車(chē)輛救援情況進(jìn)行分析，介紹該列車(chē)緊急制動(dòng)系統(tǒng)觸發(fā)的基本邏輯，同時(shí)對(duì)故障現(xiàn)象、故障原因及故障整改過(guò)程做了梳理分析，最終確認(rèn)故障原因?yàn)槟孀兤鲀?nèi)部DVI板卡故障、磁軌接線交叉所致，對(duì)此提出了具體的改進(jìn)措施，為后續(xù)列車(chē)檢修運(yùn)維積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。