地鐵信號與車輛接口的研究

陳靜

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司）

摘 要： 信號系統作為地鐵機電設備的主要基礎設備，是保證列車和乘客的安全，實現列車快速、高密、有序運行的關鍵系統之一。結合實際，分析正線與車輛段信號系統聯鎖接口方案，對保證列車運營的安全性和可靠性具有十分重要的作用。

關鍵詞： 信號；地鐵；接口

1.背景

為了實現列車自動控制，信號與車輛接口問題成為了影響調試進度的重要因素。廣州地鐵4號線于2006年12月28號全線開通，列車運營至今日已逾11年之久，期間發生多次信號與車輛接口方面的故障，使列車晚點，影響運營服務質量。用過其中的典型事例分析，希望能對今后地鐵車輛與信號接口方面的維修、設計工作提供參考。

2.信號系統與車輛系統的接口

2.1 電源

由車輛提供4路DC110V電壓給車載信號設備，在77-143V的電壓范圍之內設備可正常工作，短時間的低于或高于此電壓范圍不會影響設備的工作。車輛提供的4路DC110V通過自動保險開關后接到車載設備的分線端子上，經過轉換，分別提供給ATO設備、ATP設備、110V外設和24V外設。

2.2 ATP車載單元的外部靜態輸入

2.2.1 主控鑰匙

ATP車載單元向列車駕駛室的主控鑰匙接點送110V電壓，當主控鑰匙打開，接點閉合，送回110V電壓給ATP車載單元，如果主控鑰匙沒打開，接點沒閉合，就沒有110V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷主控鑰匙是否打開。

2.2.2 門控接點

ATP車載單元向車輛左右門鎖閉繼電器的接點送24V電壓，當左右兩邊車門全部都關閉，兩鎖閉繼電器的接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當其中有一個門沒關；對應的左門或右門鎖閉繼電器的接點就不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷車門是否關閉。

2.2.3 ATO啟動按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的ATO啟動按鈕接點送24V電壓，當按壓ATO啟動按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元。當沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓ATO啟動按鈕。

2.2.4 ATO釋放

ATP車載單元向列車駕駛臺上的方向手柄和主控手柄的串聯接點送110V電壓，放方向手柄在向前和主控手柄在零位時，110V電壓送回給ATP車載單元，當方向手柄不再向前或主控手柄不在零位，沒有110V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷是否能達到ATO釋放。

2.2.5 RM按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的RM按鈕接點送24V電壓，當按壓RM按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓RM按鈕。

2.2.6 強行開門按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的強行開門按鈕接點送24V電壓，當按壓強行開門按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓強行開門按鈕。

2.2.7 車輛的緊急制動狀態

輸入由車輛到ATP車載單元，當電壓是110V時，非緊急制動狀態，當電壓是0V時，為緊急制動狀態。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷車輛是否產生了緊急制動。

2.2.8 自動折返按鈕

ATP車載單元向列車駕駛臺上的自動折返按鈕接點送24V電壓，當按壓自動折返按鈕，接點閉合，送回24V電壓給ATP車載單元，當沒有按壓按鈕，接點不閉合，沒有24V電壓送回。ATP車載單元通過檢測該電壓，來判斷有無按壓自動折返按鈕。

2.3 車載ATP到車輛的靜態輸出

2.3.1 緊急制動

從車輛給110V電壓到ATP車載單元，經ATP的K6、K7繼電器接點后，送回給車輛，如果ATP沒有啟動緊急制動，繼電器接點閉合，送回車輛的是110V電壓，車輛不會實施緊急制動。當ATP啟動緊急制動，繼電器接點斷電，110V電壓不能送回給車輛，車輛實施緊急制動。

2.3.2 門釋放（左門釋放和右門釋放）

ATP車載單元送電壓給車輛的相關繼電器，當送的是110V電壓，車輛相關繼電器接點吸起，車門允許打開，當電壓為0V，車輛相關繼電器接點落下，車門不允許打開。

2.3.3 ATP安全責任

當ATP車載單元已承擔列車的安全責任，從ATP送110V電壓，點亮車輛駕駛臺RM按鈕上的ATP安全責任燈。

3.接口問題分析與處理

3.1 電磁兼容問題

廣州地鐵4號線采用的是直線電機系統，這項新技術帶來的諸多好處的同時，也提高了對車載設備電磁兼容的要求。

4號線正線運營中，車載信號系統在列車輔助逆變器工作的情況下，多次出現ATP自動保護和車載應答器死機，即車載應答器無法啟動，不能正常收到線路上的應答回復。通過對應答器輸入干擾電平的多次測量，發現列車輔助逆變器對應答器啟動干擾輸入已經達到了20DB。調查中發現批量生產的列車輔助逆變器內的晶閘管曾進行換型改造，加大了逆變器的輸出功率，改造后的列車電磁兼容性能不能滿足設計初期的要求。

3.2 列車車門控制方式接口問題

地鐵車輛是采用的電控電動的塞拉門，其控制功能由門控器EDCU來完成。門控器EDCU的控制邏輯是：

（1）開門列車線持續接收110V電壓超過500ms以上，執行開門動作。

（2）關門列車線持續接收110V電壓超過500ms以上，執行關門動作。

為實現列車ATO駕駛時能夠自動開門，在門控器的開門指令線上，并聯了車載信號控制的開門繼電器觸點，而在車載信號的車門控制邏輯中，開門繼電器常開觸點動作后將持續閉合，直到檢測到司機按下關門按鈕指令，該常開觸點才會斷開。

這樣的控制邏輯將引發一個問題，當車門發生故障且車門打開情況下，需要司機先手動關門再切除車門，車門關到位后，由于EDCU的開門指令線持續得電，開門命令有效，門控單元再次持續執行開門動作，車門將重新打開，無法進行正常關門操作。唯一的解決辦法是關閉門控單元EDCU的控制電源，切除電動控制，再手動關門。這樣的后果是浪費正線處理故障時間，容易造成列車晚點。

通過對該問題的深入研究，筆者認為解決此問題可通過兩種途徑。途徑已是信號方更改繼電器控制邏輯，控制信號的開門繼電器觸點閉合500ms后，將其關斷，使開門指令線失電，便可以模擬司機人工開門時的操作。途徑二是通過更改車門控制器EDCU的邏輯，增加車門狀態的記錄功能，只檢測開關門信號的上升沿，便可以有效地屏蔽來自車載信號控制的持續開門電平。

3.3 列車制動力不穩的問題

地鐵列車采用電制動與空氣制動聯合作用的混合制動方式，在列車進行ATO自動駕駛調試時出現過制動減速率不穩定，影響了ATO停車精度。

4.結語

車輛信號接口不僅在設計初期應周全考慮，在設備維護期間也是管理的一大難題，接口聯絡和設計工作質量優劣直接影響到后期車輛運營情況，期望本文能夠對城市軌道地鐵車輛設計，運營維護工作提供現場經驗和幫助。

參考文獻

[1]城市軌道交通-信號系統接口管理技術探討.李海川.電力機車與城軌車輛.2003.