緊急運行模式下制動不緩解控制邏輯的改進

伍 星 文 躍

(長沙市軌道交通運營有限公司,410014,長沙∥第一作者,工程師)

緊急運行模式下制動不緩解控制邏輯的改進

伍 星 文 躍

(長沙市軌道交通運營有限公司,410014,長沙∥第一作者,工程師)

介紹了長沙市軌道交通2號線列車緊急牽引的功能。從緊急運行模式制動不緩解控制邏輯入手，對緊急運行模式牽引工況下出現列車抱閘運行的情況進行了分析,并提出改進方案：列車牽引指令輸出硬線改造(方案一);牽引控制單元軟件改進(方案二)。通過比較改進方案的可靠性及可執行性,確定方案二為最終整改方案,即:完善列車緊急牽引工況下的保護邏輯,減少緊急運行模式下的安全隱患。

地鐵列車; 緊急牽引功能; 改進方案

Author′s address Changsha Metro Operation Co.,Ltd.,410014,Changsha,China

當前,對城市軌道交通的安全、準點、時間間隔等評價的重視化程度越來越高,如何保證列車的準點率以及控制列車故障的影響，成為城市軌道交通運營的重要課題。

長沙市軌道交通2號線列車駕駛模式分為列車自動駕駛、列車保護駕駛、限制人工駕駛、人工駕駛、緊急運行等。其中，緊急運行模式為純硬線控制模式,是網絡故障情況下的降級模式。在緊急運行模式下,網絡控制系統未參與列車的控制。本文將從牽引工況下制動不緩解的控制處理邏輯出發，探討如何通過硬線信號達到保護列車安全運行的目的。

1 列車牽引控制邏輯

列車牽引控制邏輯分為網絡控制和網絡故障模式下的硬線控制(緊急運行)兩部分。

1.1網絡控制模式

1.1.1 列車的起動

網絡控制模式下列車起動需滿足如下條件:

(1) 牽引指令高電平。如圖1所示，牽引指令高電平需滿足按壓警惕按鈕,停放制動緩解、無庫用電源模式、左門關好、右門關好、緊急制動未施加等條件。

圖1 牽引指令輸出電路

(2) 級位信號。級位信號通過網絡監控司控器反饋回的電壓值獲得。

1.1.2 列車牽引控制

當列車控制單元檢測到牽引指令高電平及級位信號后,將牽引級位指令通過MVB(車輛通信網絡)接口協議傳輸至牽引控制單元(DCU),牽引控制單元從而發揮牽引力。

為確保列車在起動過程中不溜車,制動系統施加保持制動,保持制動緩解在列車牽引力大于20 kN后由列車控制單元發出。即在起動過程中,制動系統反饋為制動施加狀態,列車控制單元在收到牽引指令5 s內不考慮制動不緩解信號。列車接收到牽引指令5 s后,若保持制動仍未緩解,制動系統給出制動不緩解信號。列車控制單元檢測到制動不緩解信號,則列車控制單元不再發出牽引級位信號,牽引封鎖,列車惰行。

1.2 緊急運行模式

在列車控制單元故障情況下,為保證列車的可用性,減少列車救援次數,確保列車能憑自身動力牽引回庫,列車設置緊急運行模式。列車緊急運行模式的實現方法如下:按下“緊急運行”按鈕,列車通過硬線傳輸高電平信號(DC 110V)到DCU和制動單元(BCU),同時通過網絡反饋緊急牽引狀態至列車控制單元;列車控制單元在列車信息顯示器(HMI)中顯示緊急運行狀態,DCU和BCU此時屏蔽列車控制單元發送牽引及制動指令,完全依靠5條硬線來控制列車的運行。5條硬線分別為向前指令線、向后指令線、牽引指令線、制動指令線、緊急運行模式指令線。

1.2.1 列車起動

緊急運行模式下列車起動的條件為:

(1) 牽引指令高電平。牽引指令高電平需滿足的條件與網絡控制模式一致。

(2) 級位信號。因列車控制單元故障,列車無法確定司控器手柄的級位,故將列車設置為緊急運行模式后,列車默認為AW3(超載)載荷70%的牽引級位。

1.2.2 緊急運行模式下的列車牽引控制邏輯

當列車采用緊急運行模式時,僅通過硬線信號控制列車運行,牽引控制單元檢測到牽引指令后按AW3載荷70%的牽引級位發揮牽引力；制動系統接收到牽引指令后延時3 s緩解保持制動,減少列車在坡道上溜車的可能性。但當列車在牽引過程中出現制動不緩解時,牽引指令依然輸出高電平,而列車控制單元無法判斷制動不緩解狀態,列車仍會發揮牽引力,此時會出現列車抱閘運行的情況,導致列車輪對擦傷及鋼軌損傷。

2 存在問題及改進方案

為了避免列車在緊急運行模式下出現列車抱閘運行的可能,需對列車緊急運行模式下的牽引制動控制邏輯進行改進。在緊急運行模式中，牽引輸出需牽引指令及牽引控制單元共同完成,改進方案可從這兩個方面來著手。

2.1 方案一:列車牽引指令輸出硬線改造

為避免列車牽引工況下制動施加牽引指令仍輸出高電平,將制動不緩解信號串入牽引指令輸出電路中,當制動施加時,牽引指令輸出低電平,達到切除牽引的目的。而在列車起動階段,保持制動為施加狀態,為保證列車起動過程中牽引指令不受制動不緩解信號的影響,在制動不緩解繼電器觸頭處并聯零速信號常閉觸頭,在列車未丟失零速信號時,列車牽引不考慮制動不緩解信號。改進方案一的牽引指令輸出電路如圖2所示。

2.2 方案二:牽引控制單元改進

在硬線電路中,牽引控制單元采集制動不緩解信號,并通過牽引控制單元的軟件控制達到制動施加情況下封鎖牽引的目的。

牽引系統判斷制動不緩解信號:

(1) 列車速度大于7 km/h時,牽引系統檢測到制動不緩解信號,則牽引封鎖;

(2) 列車速度大于2 km/h時,牽引系統檢測到制動不緩解信號且持續4 s,則牽引封鎖。

2.3 方案比較

(1) 方案一需在制動緩解及零速繼電器觸頭處重新布線,改造難度大;方案二在硬件上不需更改,僅刷新牽引系統軟件即可,改造難度小。

(2) 在列車起動過程中,零速信號在列車速度大于5 km/h后得電,因此方案一在速度大于5 km/h后有效；而方案二在3 km/h有效,保護門檻值比方案一小,能起到更好的保護效果。

通過改造難易程度及改造效果分析,方案二優于方案一。

3 結語

綜上所述,列車在緊急運行模式下,網絡系統無效,司機無法判斷制動系統是否異常施加,在不增加保護邏輯的情況下,列車可能會出現抱閘運行的情況,影響行車安全。整改完成后,可避免此類情況發生,但仍需考慮在制動系統斷電情況下制動系統導向緩解,以及單節車制動導向緩解后制動力在其它節車的分配問題。

[1] 株洲南車時代電氣股份有限公司.長沙市軌道交通2號線牽引系統技術規格書[R].株洲:株洲南車時代電氣股份有限公司,2013.

[2] 株洲南車時代電氣股份有限公司.長沙市軌道交通2號線牽引系統維護手冊[R].株洲:株洲南車時代電氣股份有限公司,2013.

[3] 宋文勝,馮曉云.電力牽引交流傳動與調制技術[M].北京：科學出版社，2014.

[4] 劉耀元.電工與電子技術[M].北京：北京工業大學出版社,2006.

Improvement of Control Logic for Brake Release Failure in Emergency Drive Mode

WU Xing, WEN Yue

The emergency drive functions for the train of Changsha metro Line 2 are introduced. The existing problems of band brake operation in traction condition of emergency drive mode are analyzed, based on the control logic of brake release failure. Improvement schemes are put forward, including the hard line reconstruction in train traction output (Scheme 1) and the software improvement of traction control units (Scheme 2). The final improvement scheme is determined by comparison of their reliability and performability. Scheme 2 is selected, it will perfect the protection logic during the emergency driving of the train, reduce security risks in emergency operation mode.

metro vehicle; emergency drive function; improvement scheme

U 270.35

10.16037/j.1007-869x.2017.01.027

2015-04-21)