深圳地铁5号线列车两起正线无法动车故障的原因分析及对策制定

深圳地铁5号线列车两起正线无法动车故障的原因分析及对策制定

黄启楠

（深圳市地铁集团有限公司，广东深圳518000）

摘要：2014年深圳地铁5号线发生两起正线无法动车故障，导致启动正线列车救援程序和列车大面积晚点，严重影响正线的行车秩序，通过分别对两起故障原理的分析及测试模拟验证，找出故障原因，鉴于无法动车故障影响的严重性，本文总结了深圳地铁车辆继电器管理现状及对策，挖掘目前仍存在的问题，制定相应的控制措施。

关键词：无法动车；继电器故障；维修策略；备用模式；无触点逻辑控制单元。

1故障概况及影响

（1）2014年7月20日20:15分，212车在西丽-留仙洞下行区间报，列车AMC模式运行时显示运行速度7km/h，现速度已降至3km/h，且在继续往下降，车辆屏显示牵引封锁，尝试紧急牵引模式仍无法动车，行调执行救援程序。

（2）2014年7月24日07:00分，519车在民治下行线报，列车AMC、MCS、RM模式均无法动车，行调执行救援程序。

以上两起故障对正线行车造成了严重的影响，包括列车30分钟以上晚点1次、乘客最大等待时间50分钟1次、15-30分钟晚点2次、乘客最大等待时间20分钟1次、10-15分钟晚点2次和清客8列。

2故障原因分析

对两起救援事件的列车故障诊断数据、事件记录仪数据、安防录像记录、列车维保情况及司机操作的准确性多个角度分析，同时进行库内静态试验与试车线动态模拟试验，可得知，导致两起列车无法动车的故障部件均为继电器，故障原因分别为继电器线圈烧损和触点阻值跳变，同时司机操作不当也是导致事件升级的主要因素。具体分析如下：

2.1“7.20”212车无法动车故障原因分析

212车无法动车故障电气原理示意图如图1所示。经分析，2126车司机室激活继电器故障，其常开触点未闭合，列车控制单元未收到气制动缓解信号，封锁牵引输出，导致列车无法动车。

212车无法动车故障SMITT故障继电器图如图2所示，检查可发现继电器线圈烧损。该型号为SMITTD-U204继电器，曾多次出现同样故障，属于产品质量缺陷，此故障发生后立即要求SMITT继电器供应商陆续召回同型号继电器进行返厂检测。

2.2“7.24”519车无法动车故障原因分析

519车无法动车故障电气原理示意图如图3所示。经分析，5196车速度监控继电器故障，其常闭触点未闭合，列车紧急制动回路失电，列车控制单元输入端检测到紧急制动施加，封锁牵引输出，导致列车无法动车。

519车无法动车故障SMITT故障继电器图如图2所示，检查可发现继电器接触不良导致触点阻值跳变。该型号为组合式4+4西门子继电器，本体加外挂辅助触点的结构在以往的继电器应用中，经常出现辅助触点接触不良问题，属于列车器件选型不当，鉴于此类组合式继电器故障率较高，且此起故障发生后，要求陆续将组合式4+4西门子继电器换型为整体式8触点西门子继电器。

3故障验证

3.1“7.20”212车无法动车故障测试结果

虽旁路功能未旁路司机室激活继电器，但启用紧急牵引后，列车速度可达20Km/h。从列车逻辑控制原理分析和实际测试结果可知，当速度低于5Km/h时，列车会自动加速至20Km/h，反复牵引后，速度可达40Km/h，列车靠自身动力可自行退出服务。故司机若反复尝试牵引列车，此起无法动车故障是可以避免的。

3.2“7.24”519车无法动车故障测试结果

基于安全考虑，出厂时未设计旁路功能。故不管司机如何应急处理尝试牵引列车，此起无法动车故障仍是无法避免的。

4继电器管理现状及对策

4.1深圳地铁车辆继电器总体情况

深圳地铁目前1、2、5号线车辆采用的继电器种类较多，数量庞大，总数量达到4.2万余个，详见下表。全网117列车故障导致严重影响运营服务质量的继电器共有19166个。各种型号继电器质量良莠不齐，影响因素多，管理难度大。

4.2十年继电器正线故障率曲线

深圳地铁2005-2014年继电器正线故障率曲线如图5所示。可见，2005-2008年正线故障率逐年攀升达到最高点，主要因一期22列车AEG、GE继电器故障率较高；2008-2011年一期增购及二期列车陆续投入运营，继电器为新件，因走行公里数增大，则继电器故障率逐年下降；2012-2014年执行继电器策略及换型工作，故障率较低且保持稳定。

总结十年继电器的应用经验，剔除各品牌继电器自身技术特性差异、设计缺陷及装车位置不同、对温度、湿度、灰尘等环境适应能力不同等缘故，归纳深圳地铁主要应用的继电器品牌故障原因，大致如下：

（1）AEG继电器：机械卡滞、触点不导通、线圈烧损等主要故障，2007年因AEG停产改用GE继电器替换。

（2）GE继电器：线圈绕组开路、触点阻值跳变、机械卡滞等故障，2010年发生故障23起，2011年起外挂式连锁触头继电器开始使用西门子整体式继电器替换。

（3）西门子继电器：阻值跳变、触点氧化问题严重，2011年底3个月内发生故障18起，2012年起组合式4+4西门子继电器开始使用整体式8触点继电器替换。

（4）SMITT继电器：2号线2013-2014两年内累计发生故障27起，2008、2009年出厂批次继电器出现因线圈焊接质量较差，被要求召回返厂检测。

4.3继电器故障整治工作

为有效控制继电器故障率，深圳地铁从继电器源头质量控制、继电器维修策略控制和继电器故障结果控制三方面开展工作。

4.3.1继电器源头质量控制

（1）继电器专项整治工作：主要包括继电器专项普查；春节、国庆节前普查；继电器触点去氧化膜。

（2）继电器换型工作：早期使用GE替换AEG继电器；二期试验使用SMITT、安川、西门子新品牌和型号；2012年起使用西门子整体式替换组合式继电器；2013年完成西门子和安川继电器的应用试验，目前效果较好，2014年将扩大化装车。

（3）无触点逻辑控制单元改造（LCU）：2010年起开始无触点逻辑控制单元替代继电器改造，已完成101-122列车中的8列车改造，除因软件缺陷出现了3次故障，总体运行表现优于继电器；5号线将进行1列车的LCU装车试验；9号线列车合同已明确要求全部采用LCU控制方式替换关键继电器。

（4）优化设计：在二期增购及三期列车中进行优化设计，改善继电器工作环境，考虑冗余设计，并在新车项目设计阶段统筹考虑备份功能设计。

4.3.2继电器维修策略控制控制

（1）结合十年继电器的使用经验，综合考虑故障影响、产品质量、成本控制及未来统型等因素，明确继电器的分类、换型、装车及下车继电器的周转、库存继电器的管理等内容，制定2014至2018年各车型继电器的分步实施装车计划，形成安全、科学、可靠的继电器维修策略，将列车继电器划分为特别关键、关键和非关键继电器三类进行分级管理。

（2）调研国内其他地铁（上海、广州）继电器运用经验，自行研制和采购地铁列车继电器试验台，对批量上车的继电器进行地面测试工作100次后方可上车，避免有质量问题的继电器上车。

4.3.3继电器故障结果控制

（1）备用模式改造：避免继电器故障导致列车无法动车，提高故障处理效率，目前已完成101-122车中的14列车改造（除LCU之外）。二期列车中长客车和株机车均已部分整改；三期列车7、11号线已在项目合同文件中加入备用模式的相关要求。

（2）旁路及备份功能优化：对存在的地铁列车旁路设计缺陷进行改造，如2号线列车停放制动旁路已改造；在5号线列车新造时已加入了紧急升弓旁路、车钩监视回路旁路、车门零速旁路、警惕按钮旁路及无库用供电旁路5项旁路功能。

（3）文本修订：对《故障应急处理指南》中无法动车故障处理步骤进行优化，结合六不动车提出了“常规旁路-应急运行模式-重启-救援”程序，大幅简化了相关操作步骤；已完成1、2、5号线三套司机手册中的设备操作方法及注意事项的差异梳理，已形成53条初步建议。

5故障总结

通过深圳地铁5号线两起正线无法动车故障的原因分析及对策制定，可反映出继电器管理存在的主要问题有：

（1）新用继电器型号批次质量问题，难以卡控。

（2）LCU作为新技术平台尚存在难以识别的设计缺陷，有待运用中完善。

（3）二期列车的备用模式改造以及设计缺陷问题整改受制于厂家，推进进度缓慢。

（4）出于安全考虑，每列车有12个列车激活继电器不进行旁路，当这些继电器故障后，使用备用模式仍无法动车。

针对以上主要问题，深圳地铁下一步的重点工作有：

（1）加大力度推进新型高可靠性继电器装车和换型工作。

（2）进一步优化继电器维修策略，加快继电器选型的工作。

（3）针对备用模式无法旁路的继电器研究制定控制措施，提高维护要求，保障可靠性。

（4）提高正线故障应急处置能力，加快推进备用模式改造工作，修订司机手册与指南。