何清泉

[摘? ? 要]信號系統(tǒng)作為城市軌道交通運輸安全的有力保障，遵循故障導向安全的原則，在電客車駕駛過程中觸發(fā)信號系統(tǒng)安全限制條件或信號系統(tǒng)故障時，信號系統(tǒng)輸出緊急制動命令，緊急制動命令發(fā)出后須施加制動直至電客車停穩(wěn)。本文首先對國內(nèi)某信號系統(tǒng)緊急制動電路設計方案進行簡要介紹，然后分析該方案中存在的設計不足，提出緊急制動電路設計的優(yōu)化方案。最后，以某電客車為例，基于該優(yōu)化方案進行緊急制動電路改造試驗，結果表明該方案具有較好可行性。

[關鍵詞]信號系統(tǒng);緊急制動;零速;繼電電路

[中圖分類號]U269.6[文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）09–00–03

[Abstract]As a powerful guarantee for the safety of urban rail transportation， the signal system follows the principle of failure-oriented safety. When the safety restriction condition of the signal system is triggered or the signal system fails during the driving of the metro vehicle， the signal system outputs an emergency brake command， which ensures the continuous application of the braking force during the stopping process of the metro vehicle. In this paper， the emergency brake circuit design scheme of a domestic signal system is briefly introduced， and then， the design deficiencies in the scheme are analyzed， and the optimization scheme of emergency brake circuit design is proposed. Finally， taking an electric bus as an example， the emergency brake circuit modification test is carried out based on the optimization scheme. The results show that the scheme is feasible.

[Keywords]signal system;emergency brake;stop stability;relay circuit

城市軌道交通系統(tǒng)在城市公共交通中扮演著極其重要的角色，安全、準時、舒適的特點使城市軌道交通成為市民出行的首選。如今城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展迅猛，自動化、智能化的程度越來越高，同時也對城市軌道交通系統(tǒng)的安全性提出了嚴苛的要求，在保證故障導向安全的原則下[1]，一切涉及軌道交通運營安全的動作必須精準無誤，且為這些執(zhí)行命令設置可靠的安全措施。

緊急制動是信號系統(tǒng)車載設備保障電客車運行安全的有效措施。信號車載設備給車輛提供緊急制動信號，該信號作為安全電路（雙線、雙斷）全車串接。緊急制動環(huán)路失電時導致電客車緊急制動，使車速一直降到零[2]。若信號側(cè)緊急制動命令因故發(fā)出后取消，電客車在速度未降到零時緊急制動措施也隨之緩解，則證明此緊急制動電路設計不合理，存在一定的安全隱患。

1 緊急制動未能持續(xù)施加至電客車零速問題分析

1.1 緊急制動電路原理

信號側(cè)輸出的緊急制動命令屬于安全輸出。車輛側(cè)確保在緊急制動繼電器接點斷開后電客車須切除牽引，施加緊急制動。信號側(cè)通過車載板卡內(nèi)部繼電器EBRD1和EBRD2分別接入正負電源，通過本身觸點的狀態(tài)控制外部信號緊急制動繼電器1和信號緊急制動繼電器2兩個繼電器。在列車正常行駛過程中信號緊急制動繼電器得電保持勵磁，繼電器的常開觸點處于閉合狀態(tài)，信號緊急制動控制原理如圖1所示。

在列車緊急制動主回路的正負電源中各串接了信號緊急繼電器1和信號緊急制動繼電器2的一組接點，任一緊急制動繼電器觸點斷開時，緊急制動主回路失電，列車觸發(fā)緊急制動，同時并聯(lián)了信號切除繼電器常開觸點，ATC切除時，信號緊急制動命令失效，緊急制動主回路原理如圖2所示。

1.2 緊急制動電路設計及存在的問題

該緊急制動電路根據(jù)功能可將電路分成控制層和執(zhí)行層兩部分。信號側(cè)緊急制動控制電路根據(jù)ATP的計算結果確定是否輸出緊急制動命令，緊急制動主回路負責根據(jù)信號側(cè)發(fā)出的緊急制動命令執(zhí)行或取消緊急制動。ATP是信號系統(tǒng)列車安全防護的核心，正常情況下，通過ATP軟件本身計算的緊急制動命令一旦輸出，則由ATP軟件負責持續(xù)請求施加緊急制動直至列車速度為零。從電路原理上分析，信號側(cè)的整個緊急制動控制電路中并未設置零速信息的限制條件，當緊急制動控制電路中出現(xiàn)板卡內(nèi)部繼電器接點接觸不良、信號緊急制動繼電器硬線連接不良的硬件故障時，同樣會導致緊急制動命令觸發(fā)。在此硬件故障情況下，信號側(cè)可能間歇性的發(fā)出緊急制動命令，列車執(zhí)行該系列緊急制動命令，造成列車頓挫，無法滿足緊急制動命令須施加至列車零速的設計規(guī)范。

在某城市的軌道交通運營過程中，電客車在出站信號已開放的情況下以自動駕駛模式進站，因ATP軟件運行異常輸出緊急制動命令，300 ms后軟件恢復正常，緊急制動命令取消，但300 ms不足以讓車輛完成緊急制動，列車實際上還未獲得制動，同時信號系統(tǒng)因發(fā)出緊急制動命令，判斷列車會因緊急制動而停車，因此不再調(diào)整列車制動控制級位（自動駕駛模式下信號系統(tǒng)輸出的制動力要求，用來保障列車對標停車），若司機未提前介入，電客車將沖出站臺于區(qū)間自動停車。

2 緊急制動電路優(yōu)化方案

2.1 優(yōu)化方案設計原理

該緊急制動電路的缺陷在于信號側(cè)緊急制動控制命令因某些特殊原因無法持續(xù)輸出直至列車零速，因此該優(yōu)化方案主要通過在信號側(cè)的緊急制動控制電路中加入零速條件，利用信號緊急制動繼電器本身觸點構成自閉電路來解決此缺陷[3]，同時充分利用現(xiàn)有的條件，降低施工改造難度，提高該優(yōu)化方案的可行性，該優(yōu)化方案需要實現(xiàn)以下兩個條件。

2.1.1 零速條件

信號車載電路設計中有一個安全輸出零速信息ZVI，通過車載編碼里程計計算出零速信息后，由車載板卡輸出，驅(qū)動一個零速繼電器。在該項目中，零速繼電器共有4組觸點，B1-C1常開觸點為車輛提供零速信息采集;B2-C2和B3-C3常開觸點串接在車輛零速繼電器的勵磁電路中;B4-C4常開觸點未使用，可作為優(yōu)化方案零速條件的輸入，此本次優(yōu)化方案的第一個條件，信號零速繼電器觸點使用情況如圖3所示。

2.1.2 信號緊急制動自閉條件

信號緊急制動繼電器1和信號緊急制動繼電器2各有四組觸點，繼電器的B1-C1和B2-C2常開觸點串入車輛緊急制動主回路中;B3-C3常開觸點為車輛提供緊急制動監(jiān)控信息采集;B4-C4的常開觸點為信號設備提供緊急制動信息采集。車輛緊急制動監(jiān)控信息采集和信號設備緊急制動信息采集可使用并聯(lián)方式采用B3-C3常開觸點做為采集觸點，可以保證信號和車輛的緊急制動信息采集同步?？臻e的B4-C4觸點可以作為緊急制動自閉電路的自閉觸點，作為本次優(yōu)化方案的第二個條件，信號緊急制動繼電器觸點使用情況如圖4所示。

優(yōu)化后的緊急制動控制電路如圖5所示。列車停車時，列車速度為零，零速繼電器勵磁吸起，零速繼電器觸點閉合，信號緊急制動繼電器勵磁吸起，同時自身觸點閉合構成自閉電路。在列車啟動后，零速繼電器失電，信號緊急制動繼電器通過自閉電路保持勵磁，不會觸發(fā)緊急制動。列車因故觸發(fā)緊急制動后，信號緊急制動繼電器失電，自身觸點斷開，必須在列車停穩(wěn)后，零速繼電器勵磁，才具備再次勵磁的條件，因此可以從電路原理上保證緊急制動一旦觸發(fā)，緊急制動指令施加直至列車零速，且不影響列車其他功能。

3 緊急制動電路優(yōu)化方案驗證

根據(jù)該信號緊急制動控制電路優(yōu)化方案，在電客車上開展試點改造工作，并在試車線上進行動車測試。通過調(diào)試軟件控制板卡內(nèi)EBRD1和EBRD2繼電器短時間內(nèi)的接通和閉合，模擬故障現(xiàn)象，已驗證該優(yōu)化方案具備緊急制動施加直至零速的功能，試驗數(shù)據(jù)記錄如圖6所示。（緊急制動指令曲線：低電平代表發(fā)送緊急制動命令，高電平代表未發(fā)送緊急制動命令;緊急制動施加反饋信息：低電平代表施加緊急制動，高電平代表未施加積極制動;速度曲線代表電客車的運行速度。）

4 結束語

該信號緊急制動控制電路可以依照常見設計方案進行改造，即將板卡內(nèi)EBRD1和EBRD2的緊急制動控制條件串入車輛的緊急制動控制電路，通過車輛緊急制動信號繼電器控制列車的緊急制動，但是改造難度及施工難度較高。本文通過研究信號緊急制動控制電路，提出在信號側(cè)通過零速條件和自閉條件解決該電路無法完全滿足緊急制動需施加至電客車零速的問題，經(jīng)現(xiàn)場實施驗證，該方案施工難度更小，具備較高的可執(zhí)行性，是一個有效且較為合理優(yōu)化方案。

參考文獻

[1] 宋子壽.什么是"故障導向安全"[J].中國科技術語，2012，14（2）：43.

[2] 城市軌道交通車輛與信號系統(tǒng)接口技術要求（范本）：CZJS/T0022-2015[S].

[3] 鐵道科學名詞審定委員會.鐵道科技名詞[M].科學出版社，2016.

[4] 楊川，孟繁輝，于文龍，等.CRH5型動車組緊急制動電磁閥可靠性分析及優(yōu)化方案[J].鐵道機車車輛，2017，37（6）：39-43.

[5] 熊標，王亞州.電客車正線不明原因緊急制動的原因分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（19）：255.