摘要：随着城市轨道交通的迅速发展，地铁越来越多的出现在人们的生活中，地铁以其准时准点、迅速越来越受到欢迎，但当某一辆地铁列车发生故障无法动车，就会需要救援，对地铁交通运营将产生严重影响。文章简要介绍了地铁列车牵引制动系统，对地铁列车紧急牵引旁路的改造设计进行了较为详细的研究分析。
关键词：地铁列车；牵引；制动；紧急牵引旁路
一、地铁列车电气牵引系统、制动系统简介
深圳地铁4号线列车采用的是三动三拖编组的A型车，一动一拖为一列车单元，列车可以采用自动驾驶和人工手动驾驶两种模式。
列车采用ABB牵引系统，主要包括：受电弓、避雷器、主熔断器箱、高压箱、高速断路器、牵引变流器箱、牵引电抗器箱、制动电阻箱、三项牵引电机、接地回流装置。牵引变流器以微机为基础实施闭环控制，将经由受电弓-主熔断器-高压箱-高速断路器的1500V 直流电源逆变成频率和电压都可变的三相交流电为牵引电机提供电源。牵引变流器控制器（PCE）用脉宽调制控制策略依次开关IGBT，将直流输入电压逆变成正弦交流输出。当接触网不能吸收再生制动反馈回来的能量的时候，不能实现再生制动，PCE 将启动制动电阻斩波器模块，列车制动能量在制动电阻中以热量的形式散发到空气中。
列车采用FAIVELEY制动系统，是基于转向架控制的单管电空制动系统，以EPAC2为基础，EPAC2是一个能根据所接收到的指令执行电空制动和紧急制动的小型制动单元。列车制动模式有以下五种：
常用制动，由列车司机通过主控制器或ATC系统施加的制动，正常情况下，这种制动用于在各种速度和载荷条件下快速而有效地控制列车的运动和停止。常用制动通常是将电制动与机械制动混合（以电制动为优先）来执行的。
快速制动，快速制动是常用制动的一种，包括了电制动、混合制动功能以及冲击极限控制等。
保持制动，用于将列车在指定时间内停放在坡道上，也用于保证列车在斜坡上启动不会溜车。
紧急制动，紧急制动的目的是在任何情况下都能使列车停下来。紧急制动是单独完整的纯空气制动。不论任何原因，只要安全回路断开，安全电磁阀就会失电，制动缸将充气，实施紧急制动。
停放制动，停放制动用于防止列车在静置情况下溜车。
二、紧急牵引旁路设计背景及原理分析
列车的牵引需要满足两个条件：一是牵引指令激活，即牵引授权MAR激活，MC的牵引命令才可以发出到PCE，同时TCMS会收到这个信号。二是脉冲使能激活，只有脉冲使能为高电平，VVVF才允许正常工作。
列车在牵引授权回路MAR电路上和脉冲使能回路电路上串联了多个继电器、接触器触点，当任何一个继电器、接触器故障时，或其中接线触点发生故障，就会导致列车牵引指令或脉冲使能无法激活，从而导致列车无法给出牵引力，而其他旁路设计均无法满足基本的牵引动车功能。运营时列车无法动车必然需要救援，这样就会造成长时间的延误，严重影响交通服务。据统计分析，深圳地铁4号线2010年运营以来，此线路故障导致的无法动车有多起，对运营服务造成了非常不好的影响。主要原因有：1.由于地铁列车制造工艺问题，部分线路紧固、安装不规范，后期运行过程中由于列车的抖动线路逐渐松脱；2.地铁列车的频繁启动、停车，部分继电器、接触器会不断的得电、失电，慢慢的老化导致触点偶发故障；3.因为线路网压不稳，或接地等其它原因会导致继电器、接触器击穿等，并且故障原因有很大的随机性。
如何解决这类问题呢？在原有列车设计的情况下，新增紧急牵引旁路开关（EPBS），旁路牵引列车线MAR触点和脉冲使能电路（图1），在紧急情况下牵引动车，可以大大的降低这些故障导致的救援延误，对行车服务提升有着极大的改善。
三、安全运行控制分析
既然此项设计可以解决部分紧急情况下牵引问题，那么对列车的制动是否有影响呢？其它的技术风险需要如何控制？
1.设计控制的措施
1.1列车紧急制动回路不受影响，紧急情况下仍可拍下蘑菇按钮实施紧制。
1.2利用制动系统的21公里/小时限速进行限速控制，且超速立即实施紧制。
1.3列车TCMS对列车所有车门、闸瓦及风压状态进行全系统监控仍然有效并报出相应故障。
1.4列车总风压低于5.5Bar时自动施加停放制动（机械施加，与控制无关），使列车抱闸。
1.5列车常用制动仍然有效，列车驾驶时可以由控制器施加相应制动力。
1.6设计采用钥匙开关，加上铅封。此外，控制的执行需由行调授权并确认所有车门关好，闸瓦缓解，减少人为因素影响。
2运营安全控制措施
2.1明确处理故障原则，通过授权后根据故障现象相应采用司机室侧门旁路开关（CDBS）、重要控制旁路开关（VCBS）和紧急制动旁路开关（EMBBS）无效后，才可尝试操作使用紧急牵引旁路（EPBS）。
2.2操作紧急牵引旁路开关，要求列车在就近站退出服务，列车未清客前，司机需特别关注车门及列车闸瓦的状态。
2.3操作紧急牵引旁路开关，司机可按正常操作控制手柄牵引和制动，若需紧急制动时可通过拍蘑菇实现。
2.4将整改后的操作、风险对相关人员进行培训。
2.5检修计划中加入对该开关的相应检修、测试等。
紧急牵引旁路设计是目前基于原有列车设计的最优可实施的方案。如果是新设计的列车，可以考虑采用可编程逻辑控制单元（LCU）取代传统中间电路元件给出驱动信号，实现列车相关设备、子系统的控制目的，并具备定时、延时控制、状态诊断、信息交互等功能。所以地铁制造厂商可在设计阶段加入紧急牵引的控制电路以较简便方式实现以上功能，最大限度减少列车被救援，提高运营表现。
结语：
随着轨道交通的发展，地铁列车牵引制动系统的电气控制设计的质量也将会引起越来越多的重视。同发达国家相比，我国的地铁列车牵引制动系统还存在这很大的不足，一方面可以多从发达国家借鉴学习一些技术经验；另一方面在设计的时候不妨多参考各个地铁公司运营过程中出现的教训，尽可能的不断优化改善。
参考文献：
[1]张蕾.地铁牵引系统的稳定性提升控制[J].科技传播，2013，12（24）.
[2]夏竟成.新加坡地铁车辆牵引与制动控制系统的结构和控制技术[J].沿海企业与科技，2013，03（20）.
论文作者:袁四平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：列车论文; 旁路论文; 紧急论文; 地铁论文; 接触器论文; 故障论文; 就会论文; 《电力设备》2017年第9期论文;