摘要：当动车组发生故障时，列车安全环路系统能够自动施加制动降低车速，并自动以声光等方式向司机及乘务人员发出警报。本文以CRH3型动车组为基础，对列车安全环路系统的组成、原理、主要部件的逻辑关系及实现过程进行了分析及研究，可为后续新型动车组的设计优化提供支持及参考。
关键词：动车组；安全环路；紧急制动；硬线控制
0 概述
在国家第六次铁路大提速后，以“和谐号”为代表的高速动车组，如梭箭般穿行于祖国的大江南北，如今“复兴号”将中国铁路带入全面高速时代。
伴随动车组速度等级的不断提高，当动车组发生故障时，能够自动施加制动降低车速，并自动以声光等方式向司机及乘务人员发出警报的自动安全环路【1】系统变得越来越重要。本文以CRH3型动车组为基础，对列车安全环路系统的组成、原理、主要部件的逻辑关系及实现过程进行了分析及研究，可为后续新型动车组的设计优化提供支持及参考。
1环路组成及原理
动车组列车自身安全环路系统，根据故障导向安全【2】的策略，通过由继电器接触器硬线构成的电压检测环路对列车主要系统的总体状态进行监控，可与列车软件监控系统并行工作，也可单独发挥安全保护作用，对提高列车运行安全的可靠性具有重要意义。
安全环路主要包括：紧急制动监控环路、制动缓解监控回路、停放制动监控回路、转向架环路、乘客紧急制动监控环路、火灾报警监控环路，均为相互独立的环路系统，可单独发挥作用。
安全环路是主要由110V电源供电装置、各单车的车辆控制开关或触点（K1-K8）、执行安全响应动作的接触器、临时旁路开关电路等组成的电压检测环路，多条环路相互独立并行工作。临时旁路开关电路设置于头车，作用为通过临时将司机所在车的环路控制线与环路状态线相短接，来保证110V电路临时闭合，如示意图1中K11所示。
原理为当某子系统的传感器检测到故障时，断开串联在110V线路对应的某一个开关或继电器的触点（（K1-K8）），使串联的线路上110V电压检测电路断开，断开后环路状态检测接触器K9-K10，检测不到110V电压，从而断开或闭合对应的触点，通常电压检测继电器触点串联在制动控制相关电路中，从而控制相关电磁阀，使制动管路排风，引起车辆制动停车，同时将相关信息发送给司机或乘务人员。停车后需机械师等专门人员进行检查排除故障点并复位后，或者临时旁路相关回路使其不起作用后，车辆才能继续运行。
2各环路逻辑关系及实现过程
2.1乘客紧急制动监控环路
动车组在每辆车厢侧墙上均设有紧急制动拉手，紧急情况下，乘客可以通过拉下紧急制动拉手使车辆施加制动停车。
与安全环路组成及原理示意图1相对照，环路控制线上的触点（对应示意图中的K1)由紧急制动拉手后面的一组触点。
当乘客拉下紧急制动拉手时，串联与环路中的紧急拉手后部触点（K1）断开，使环路110V断开，乘客紧急制动环路状态继电器（环路状态监控继电器触点K9）断开。继电器通过相关触点（K9）将信息反馈给车辆MVB网络的数据采集模块，经列车中央控制单元（CCU）处理后通过驾驶室的显示器向司机进行报警，如司机无响应，则通过各车制动控制单元（BCU）实施制动停车。如果司机判断此时列车处于隧道或桥梁等特殊地带无法停车，可以临时旁路此环路，使车辆继续行驶至安全地带后在停车处理。
2.2转向架监控环路
转向架监控环路由CCU输出信号触发控制，回路断开时可产生紧急制动请求。CCU主要采集转向架的轴温【3】及横向加速度【4】等信号来监测车辆状态。各部件的逻辑关系如下图3所示。
2.3紧急制动监控环路
紧急制动【5】监控环路是列车紧急制动系统的重要组成部分。各部件的逻辑关系如图4所示。
与安全环路组成及原理示意图1相对照，环路控制线上的触点（对应示意图中的K1)是紧急制动请求继电器上的一组触点。当列车某系统发生故障，产生紧急制动的请求时，紧急制动请求继电器上对应的触点K1断开，使紧急制动环路110V断开。之后紧急制动环路状态监控继电器触点（对应示意图中的K9）失电断开。后续使与环路状态监控继电器对应触点K9串联在一起的紧急制动阀断电，制动阀排空制动管的空气来施加制动，产生制动效果。同时将制动电磁阀断开的信息反馈给司机显示屏通知司机，反馈给车辆的制动控制器（BCU），反馈给列车运行控制系统（ATP）。
产生制动紧急制动请求主要有以下几种情况：
制动缓解监控回路断开，停放制动监控回路断开，司机行未按要求操作司机安全监控装置，将制动手柄打到了紧急制动位，紧急制动按钮被按下、列车运行控制系统（ATP）自动触发了制动请求，这些情况均会是列车产生紧急制动请求。
2.4停放制动监控环路及制动缓解监控环路
停放制动监控环路各部件的逻辑关系如下图5所示，和制动缓解监控环路一样，环路控制开关为制动控制器（BCU）的输出节点，由BCU直接控制，与转向架监控环路图3后右部分相似，不再单独说明。
2.5火灾报警监控环路
火灾报警【6】监控环路各部件的逻辑关系如下图6所示，环路控制开关为由火警主机控制的联合报警继电器或单车火灾旁路开关。当任意车发生火灾警报时，触发整列车的火灾报警环路断开，环路状态继电器在通过网络给列车中央控制单元（CCU）反馈信号并在司机显示屏上显示警报的同时，同时参与火灾警示灯及蜂鸣器的控制。
3结束语
安全环路系统作为列车硬件控制系统的一部分，与列车的外门锁闭系统，受电弓风压及网压监测监控、牵引及制动控制系统、列车与地面信号控制系统等各种软硬件系统相互结合，已应用于从和谐号到复兴号的各种动车组设计过程中，共同保证列车的安全运行。
【参考文献】
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论文作者:薛淑发
论文发表刊物:《科技中国》2018年2期
论文发表时间:2018/7/18
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