探討地鐵外置式旁路裝置

陳翔

摘 要： 隨著地鐵不斷發展，各地鐵線路也多次出現因列車司控器故障而導致的列車故障、救援事件，嚴重影響了地鐵正線運營的質量，同時也降低了乘客的滿意度。為進一步降低因列車司控器故障而導致的正線運營故障、救援情況發生的影響，不斷提升乘客出行的舒適度和滿意度，上海申通地鐵集團不斷鉆研、持續對列車技術進行革新，推出了外置式旁路裝置的技術方案。主要通過對地鐵外置式旁路裝置的原理、功能、使用方法等方面進行分析，探討地鐵外置式旁路裝置對現有運營體系的影響，旨在幫助讀者更好地了解地鐵相關知識。

關鍵詞： 地鐵 旁路裝置 外接 故障處置

中圖分類號： U231文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）01-0018-03

1 研究背景

隨著我國城市化進程不斷加快，城市軌道交通行業也迎來了快速發展。近年來，居民出行選擇乘坐地鐵的強度和頻次不斷增加，由列車司控器故障導致的列車救援事件也隨之增多。為有效降低由司控器故障而導致的正線運營故障、救援情況的發生，提升乘客滿意度，上海申通地鐵集團通過不斷的技術革新，通過外接設備旁路列車線的理念，開創外置式旁路裝置。該裝置擁有地鐵列車強制制動緩解及牽引功能，可在列車正線運營出現司控器發生故障導致的緊急制動無法緩解的故障情況下，實現外接旁路功能，緩解列車緊急制動從而強制牽引列車，避免列車救援的情況發生，從而降低對線路正常運營的影響。

2 外置式旁路裝置

由于地鐵運行線路一般在同一方向僅有一根軌道供該方向的列車運營，若前方列車遇到列車故障等突發情況迫停于軌道區間內，后續列車則無法對前方列車進行繞行。因此，當前方列車由于司控器等故障而導致列車上緊急制動，經排除故障無效后，需要將該故障列車以牽引/推進的方式運行至就近存車線/終點站退出運營，以免對后續列車的正常運營造成影響。在實際運營環境中，列車緊急制動的緩解是列車故障排除后重新建立牽引的必要環節[1]。

但是現有的軌道交通運行體系中，往往只能通過車載旁路和復位繼電器等方式解決緊急制動系統回路中繼電器及部分電路失效等故障，對于貫穿全車的緊急制動故障與緊急制動電路短路等其他故障則無法處理[2]，若前行列車出現由于司控器等故障而導致的緊急制動無法緩解情況，正常運營的后續列車，需要先清客然后對故障的前行列車進行推進救援，很大程度上影響了線路上后續列車的正常運行及市民的正常出行和乘坐滿意度。

為進一步降低由于列車司控器故障而導致列車正線運營時出現緊急制動無法緩解的情況，上海申通地鐵集團研發外置式旁路裝置，實現外接旁路功能，避免列車因緊急制動無法緩解而造成的列車救援，降低對線路日常運營的影響。該裝置共制訂涉及49種車型、合計98套技術方案，同時完成相關技術審核工作。截至目前，上海申通地鐵集團下屬運營分公司所有上線列車的外置旁路裝置的覆蓋率到達100%。

2.1 外置式旁路裝置原理

司控器外置式旁路裝置類似于列車外接的備用操控設備，通過特殊接口連接受控端司機室，取得列車操控權，同時旁路列車原有相關的控制回路，確保列車在司控器故障無法動車后接入外置式旁路裝置，能達到緩解列車故障時無法牽引、緊急制動無法緩解等狀況，避免列車救援，從而降低對線路正常運營的影響，外置式旁路裝置設置也解決了在列車上設置功能箱體、模塊的旁路所帶來的風險。

同時為盡可能減少對列車原有控制回路的變動，所有的控制裝置均設計安裝在外置式旁路裝置的外接操作盒中，列車部分僅采用部分相關控制系統的列車線進行引出，以滿足外置式旁路開關的接入[3]，如圖1所示。

2.2 外置式旁路裝置基本構造

司控器外置式旁路裝置為上海地鐵列車緊急制動緩解及牽引裝置，適用于上海地鐵所有列車車型，設置于地鐵列車的首車和/或尾車司機室內，該裝置主要構造包括1個激活按鈕開關、1個緊急制動緩解按鈕開關、1個三檔旋鈕開關、2個指示燈以及配套的保護空開、二極管、1根外置接線和接頭。外置式旁路裝置如圖2所示。

通過外置接線和接頭將外置式旁路裝置接入列車，閉合空氣開關確認電路激活后，可直接使用列車方孔鑰匙進行激活，進行后續操作。其中緊急制動緩解按鈕可實現對列車緊急制動和快速制動的施加與緩解，與列車的緊急制動緩解內部模塊相連接；三檔旋鈕開關可實現列車主手柄的相關功能，包括滿足列車正常牽引、惰行、制動等功能，與列車的牽引授權模塊、制動授權模塊相連接。根據列車車型不同，使用外置式旁路裝置進行牽引時需通常需要保持5～8 s左右。

2.3 外置旁路裝置與列車線對接

為滿足地鐵列車在使用司控器外置式旁路裝置后能旁路列車緊急制動無法緩解的故障，使列車能夠正常牽引。在不影響列車原有的電路走向設計的情況下，盡可能減少對列車控制回路的變動，將原有的鑰匙激活、列車向前、緊急牽引、所有HSCB緊急斷開、牽引安全、牽引指令、無緊急制動、無快速制動、無常用制動等一些相關控制列車線路配套設置對應外接引出線路，同時為這些外接引出線路設置集中預留接口，方便所有引出線與司控器外置式旁路裝置進行有效對接[4]，具體見圖3。

在外置旁路裝置不使用的狀態下，需要保持外置旁路裝置接頭處和列車兩端司機室接頭處處于開路狀態并設置保護蓋對外置旁路裝置盒進行防護，以防止誤觸碰該裝置而導致列車正常行駛時出現緊急制動失效的情況發生。

3 外置式旁路裝置操作步驟

（1）在使用外置旁路裝置之前，首先要確保列車ATC旁路在切除狀態，若車輛配有強制牽引旁路則需要一并切除。

（2）將受控端司機室的司控器方式方向手柄和牽引/制動手柄置于零位，將列車主控鑰匙轉至斷開位并拔出主控鑰匙，關斷受控端司機室。

（3）取出受控端司機室內的“外置式旁路裝置”。確認“外置式旁路裝置”上電源開關處于分位，緊急/快速制動緩解旋鈕（黑色旋鈕）處于“關” 位，三檔位開關（紅色旋鈕）處于“惰行位”，激活開關（方孔鎖）指示處于“關位”。

（4）從受控端司機室設備柜內取出列車側插座，并將“外置式旁路裝置”的接線插頭連接至列車側插座，順時針旋轉直至插頭上的黃色指示點與插座上的黃色指示點對齊，鎖閉到位。

（5）閉合“外置式旁路裝置”上的電源空氣開關，使用方孔鑰匙將鎖孔位置轉至“開”位，確認“外置式旁路裝置”上的綠色激活指示燈正常亮起，設備處于激活狀態后，激活“外置式旁路裝置”。轉動緊急/快速制動緩解旋鈕（黑色旋鈕）至“開”位，確認緊急/快速制動緩解紅色指示燈正常亮起，并確認列車緊急制動緩解。

（6）使用“外置式旁路裝置”上的三檔紅色旋鈕開關，三檔位開關置于牽引位時，列車牽引；三檔位開關置于惰行位時，列車惰行；三檔位開關置于制動位時，列車制動。根據現場實際測試，在使用三檔旋鈕開關進行牽引時要保持5～8 s左右，方能使列車啟動。若遇到突發情況需要緊急停車，仍可使用司機室“緊急停車”按鈕施加有效制動。

“外置式旁路裝置”使用完畢后，需先將緊急/快速制動緩解旋鈕（黑色旋鈕）打至“關”位 后，然后使用方孔鑰匙將“外置式旁路裝置”的激活開關轉到“關”位，接著斷開外置式旁路裝置的電源空氣開關開關，最后斷開外置式旁路裝置和列車側的連接插頭，將外置式旁路裝置恢復至存放位置[5]。

4 外置式旁路裝置使用限制

（1）若列車出現以下故障情況，則無需使用“外置式旁路裝置”，直接申請救援操作：列車主風缸壓力小于4.6 bar；列車出現自動收車的情況；列車無網壓；列車4個MCM（牽引逆變器）嚴重故障且無法復位；列車4個HSCB（高速斷路器）斷開且無法閉合。

（2）“外置式旁路裝置”為現有列車應急排故處置之外的保底操作，由列車司機在故障處置無效后根據應急排故手冊的要求主動向運營調度申請，調度確認條件具備并同意后，方可使用。在使用“外置式旁路裝置”動車前，必須切除列車ATC旁路，同時進行清客作業。若列車迫停于區間無法進行清客作業，仍需使用“外置式旁路裝置”，列車司機應確認左、右關門燈點亮或HMI屏幕顯示全列車門完全關好，同時向乘客進行廣播告知后方能動車，運行至下一站后進行清客作業。廣播需要播報3遍，廣播詞為“列車啟動，請乘客緊握扶手”。

（3）使用“外置式旁路裝置”時列車區間運行限速40 km/h，在列車進入折返線、盡頭線等限速5 km/h，無速度顯示時，列車司機應盡量按以上限速運行。運行過程中列車司機應謹慎駕駛，加強對于線路瞭望，提前采取制動、減速措施，若發現制動力明顯不足的情況應立即采取緊急制動措施（使用緊急停車按鈕），確保列車運行安全。

（4）遇列車進折返或需要轉換運營方向時，則需按照“外置式旁路裝置”使用完畢的操作步驟拔下插頭，將外置式旁路裝置恢復至存放位置，再至另一端司機室進行相應操作；若另一端司機室也無法牽引時，須再次匯報調度情況，向調度申請，在取得調度同意后方可再次連接“外置式旁路裝置”后動車。

5 結語

外置式旁路裝置是一種針對軌道交通創新的故障旁路方案，其優點在于在列車正線運營出現緊急制動無法緩解的情況下，通過外置式旁路裝置實現旁路功能，使列車能強制牽引，避免列車救援，從而降低對線路正常運營的影響。同時，外置式旁路裝置外接操作盒的設置解決了在列車上設置功能箱體的旁路所帶來的風險。進一步來說，該裝置可解決緊急制動回路電路中繼電器及部分電路失效等故障，在保證列車安全的前提下，有效的降低列車救援情況的發生，保障乘客的安全出行，提高乘客乘坐滿意度。

參考文獻

[1]王群偉.城市軌道交通車控制動系統制動不緩解故障分析[J].城市軌道交通研究，2018，21（6）：116-118.

[2]王穎，孟英華，李小亮.車輛所有制動不緩解問題研究[J].內燃機與配件，2022（11）：55-57.

[3]關俊峰.一種電機啟動控制方法[J].設備管理與維修，2022（15）：95-97.

[4]上海地鐵維護保障有限公司.一種地鐵列車強制制動緩解及牽引裝置及其方法：CN202211018656.7[P].2022-11-01.

[5]雷超群，王兵.數據中心UPS系統外置維修旁路安全方案探討[J].智能建筑電氣技術，2022，16（3）：97-99.