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城軌車輛安全環路電路優化分析

發布時間:2019-10-15 16:21   類型:解決方案   人瀏覽

1 引言

城市軌道交通車輛通常為6節編組,A-B-C-C1-B-AA車為帶司機室的拖車,B車為帶受電弓的動車,CC1車為不帶受電弓的動車,安全環路從操縱端A車司機室開始兩次貫穿全列車,再返回到操縱端A車司機室,它由110V列車預備電壓母線供電,檢測警惕繼電器、駕駛模式轉換開關、車載信號裝置、中央控制單元、緊急停車按鈕、主列車風管壓力、列車連接狀態,其中任何一個環節故障,都會使安全環路斷路,使列車產生緊急制動。

2 城軌駕駛控制電路系統

2.1 駕駛模式轉換電路

駕駛模式轉換開關通常有自動位、手動位、限速向前位、洗車位、關閉位、限速向后位六個位置,正線運行通常采用自動位和手動位,庫內運行通常采用限速向前位,洗車和列車連掛采用洗車位,解鉤和調整列車停車位置采用限速向后位。為了保證列車運行安全,防止司機誤操作,將駕駛模式轉換開關的檢測串聯在安全環路中,該環節檢測駕駛模式轉換開關的位置,對列車運行安全進行保護。通過該環節實現以下功能:

(1) 列車運行中,駕駛模式轉換開關在關閉位,安全環路斷路,列車產生緊急制動。

(2) 列車運行中,駕駛模式轉換開關在自動位、手動位之間轉換,不會觸發緊急制動。

(3) 列車運行中,駕駛模式轉換開關除在自動位、手動位之間轉換外,其他任何模式之間的轉換均會使安全環路斷路,產生緊急制動。

駕駛模式轉換開關檢測原理如圖1所示。

 

駕駛模式轉換開關檢測原理

2.2 警惕控制電路

根據《地鐵車輛通用技術條件GB/T7928-2003司機臺應設置緊急停車操縱裝置和警惕按鈕的規定,城軌列車在制造時都會設置警惕按鈕。警惕按鈕主要作用是用于監控司機在人工駕駛的狀態下是否精力集中、是否做好列車運行監督瞭望,以防止意外事件的發生。

警惕按鈕在ATO 列車自動駕駛模式時一般不起作用,主要是在ATP 監督下人工駕駛模式或非限速人工駕駛模式時,若司機出現因精力不集中、精神不振、瞌睡打盹或者意外傷病引發的喪失操縱能力等情況時握緊和松開警惕按鈕超過限定時間,列車將自動施加制動,保證列車運行安全,例如司機行車過程中心臟病發暈倒,手離開警惕按鈕,列車就會施加制動,防止列車與前方列車發生沖突事故。司機病發死亡事例發生次數頻多,所以警惕按鈕亦稱死人按鈕,與之對應的是警惕(死人)繼電器,其控制電路原理如圖2所示。

 

警惕(死人)控制電路

警惕按鈕位于司機操縱手柄的頂部,為了保證列車運行安全,要求司機精力高度集中,手動駕駛列車時,必須按壓警惕按鈕,一旦松開2-3S,將會產生緊急制動,這個保護由警惕繼電器DMR實現,DMR的常開觸點串聯在安全環路中,DMR的線圈分別由警惕按鈕、ATO自動模式繼電器、零速繼電器控制,滿足以上條件之一,DMR的線圈得電,常開觸點閉合,保證安全環路聯通。

2.3 緊急制動緩解控制緩解電路

該環節通過對司機控制手柄、列車速度的檢測,保證只有同時滿足司機控制手柄在制動位,且列車停穩的情況下,按壓緊急復位按鈕才能緩解緊急制動,緊急制動緩解后,該環節被緊急制動繼電器的常開觸點旁路,使該環節自鎖,電路原理如圖3所示。

 

 

緊急制動緩解控制緩解電路

2.4 車載信號防護

ATC車載信號單元對列車運行進行監控,確保列車運行安全,當發生以下情況時,由車載信號單元切斷安全環路,產生緊急制動。該保護環節可以通過隔離開關進行旁路。車載信號防護電路原理如圖4所示。

1)列車運行中,乘客扳動車門緊急解鎖裝置,危機乘客安全;

2)列車運行中,司機將重要旁路開關打到車門旁路位,并未旁路車載信號對車門的檢測,當有車門未關好,危及乘客安全;

3)列車速度超過列車速度控制模式曲線,危及列車運行安全;

4)列車運行中,檢測到站臺工作人員按下緊急制動按鈕;

5)信號傳輸錯誤,造成列車不能正確定位,危及列車運行安全;

6)正線上,列車后退運行,危及列車運行安全。

 

車載信號防護控制電路

2.5 其他駕駛控制安全保護環節

安全環路還通過檢測中央控制單元、緊急制動按鈕、主列車風管壓力、列車連接狀態保證列車運行安全。其中中央控制單元故障可以通過緊急牽引開關進行旁路,主風缸壓力過低觸發緊急制動可以通過主風管壓力低隔離開關旁路,列車連接狀態通過兩對觸頭并聯進行冗余保護。其他安全保護電路如圖5所示。該安全環節實現了一下保護:

1)當列車綜合管理系統中央控制單元故障,產生緊急制動;

2)當兩端司機室任何一端的緊急停車按鈕按下,產生緊急制動;

3)當貫穿列車的主列車風管壓力低于7bar,危及列車安全,產生緊急制動;

4)當任兩節車輛發生分離,危及行車安全,產生緊急制動。

 

其他駕駛控制安全保護電路

2.6 安全環路

安全環路的設置對列車運行安全至關重要,為了提高運用的可靠性,列車連接裝置的電觸頭采用了雙路冗余控制,還增設了一些旁路開關,便于故障隔離,除了以上介紹的旁路開關,通常還設有半列車開關和制動旁路BBS裝置。

1)半列車開關。通過半列車開關可以將兩個單元車組(每個單元車組由ABC三節車輛組成)的安全環路分開,半列車開關可以起到兩個作用,一是可以使單個單元車組單獨運行,二是發生安全環路開路故障時,可以通過該開關對安全環路進行分割,便于故障查找。半列車開關電路如圖6所示。

 

半列車開關電路

2)制動旁路BBS裝置。當發生列車緊急制動無法緩解,通過各種方法處理無效后,司機可以將制動旁路開關打至旁路位,在沒有按下緊急制動按鈕的情況下,持續按下制動旁路按鈕,使制動旁路接觸器吸合,將緊急制動接觸器短路,進而使安全環路失去作用,維持列車運行。制動旁路BBS電路如圖7所示。

圖7 制動旁路BBS電路

3 安全環路的優化

經過多年的運行實踐,安全環路的重要性越來越突出,但仍然存在發生故障后檢查困難的實際問題,對此,提出以下優化方案:

3.1 安全環路主干電路的簡化

為了防止司機誤操作,在安全環路中設計了駕駛模式轉換開關檢測環節,該環節用到了3個繼電器,9個觸點和1個按鈕,這些繼電器的觸點和按鈕使安全環路較為復雜,應將這些觸點和按鈕由一個駕駛模式檢測繼電器的常開觸點代替,并增加一個旁路開關,該繼電器的線圈由上述電路的觸點和按鈕控制,這樣在保持原有電路的功能的同時,大大簡化了主干電路,當發生該電路故障時,駕駛模式檢測繼電器不能吸合,可以使用旁路開關維持運行,查找故障時,也可以大大縮小檢查范圍,電路原理如圖8所示。

 

安全環路主干電路的簡化

3.2 避免重復檢測

列車主風管是全列車貫通的,如果兩列車重聯運行時,兩列車的主風管也自動貫通,目前的安全環路在每個司機室都設置了主風管壓力低的保護環節,當該保護環節故障或者風壓過低,需要緩解緊急制動維持運行時,司機需要扳動本端司機室的低氣壓旁路開關和另一端的低氣壓旁路開關,操作十分麻煩,而且兩處檢測氣壓的環節是針對同一個壓力進行檢測的,也沒有必要,特別是列車重聯運行時,司機需要處理4個司機室的低氣壓旁路開關,所以可以將低氣壓檢測環節前移到中央控制單元前面,因為安全環路的去線檢測到另一個司機室的緊急制動按鈕后,就會經過另一司機室的占用繼電器的常閉觸電進入安全環路的回線,這樣安全環路只需要檢測操縱端司機室的低氣壓保護環節,發生故障司機只需扳動操操縱端司機室的低氣壓旁路開關,方便的司機操作,提高了列車運行的可靠性。電路原理如圖9所示。

 

避免重復檢測電路

3.3 增設安全環路狀態指示燈

安全環路兩次貫穿全列車,全長達到280m,如果重聯運行安全環路總長度達到560m,一旦發生斷路故障檢查比較麻煩,安全環路貫穿列車時均要進入客室兩端的電器柜,可以在每個電器柜中增設指示燈,當前方的安全環路斷路時,指示燈熄滅,通過觀察指示燈的狀態,可以方便縮小檢查范圍,提高工作效率,如圖10所示。

 

10 增設安全環路狀態指示燈

4 結束語

安全環路對保證城市軌道交通列車運行安全起到重要的作用,文本通過對目前常用的安全環路電路進行分析,結合實際運行中出現的問題,提出了安全環路主干電路的簡化、避免重復檢測、增設安全環路狀態指示燈3點優化方案,對提高城市軌道交通列車運行安全可靠性有一定的參考價值。

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