地铁车辆自动折返“向前”“向后”同时激活故障分析

地铁车辆自动折返“向前”“向后”同时激活故障分析

朱大海

浙江华睿交通安全技术有限责任公司  浙江 杭州 310051

摘要：本文简述了南京2号线增购列车在自动折返时存在5s方向“向前”“向后”同时激活故障，通过分析列车激活控制原理以及故障影响，提出两种应对措施。

关键词：地铁车辆；自动折返；同时激活

1 概述

目前，无人驾驶技术已在地铁车辆中得到应用，列车常用ATO在ATP的防护模式下，实现列车自动驾驶运行，采用ATO技术可以有效降低司机的劳动强度、提高运营效率和服务质量。根据参考文献[1]中对自动折返作业的描述，可分为站后端有人自动折返和原地自动折返两种方式，其中原地折返属于纯人工操作，而站后端有人自动折返严格来讲应属于半自动折返[1]，南京地铁2号线增购列车目前采用的是人工介入的折返操作。

自动折返发生故障将会影响地铁的正常运营，涉及到车辆运营安全的问题，因此车辆运营中保障自动折返操作的安全可靠是非常必要的。

2 列车问题简述

此故障发生在南京2号线增购列车中，列车在自动折返时存在5s方向向前向后同时激活故障，该故障由TCMS同时采集到向前继电器和向后继电器激活而发出，而其余驾驶模式均正常，正常运营过程中，向前继电器和向后继电器不会同时激活。

经了解，南京地铁2号线增购列车自动折返采用人工介入的折返操作，当满足自动折返条件后，自动折返黄色按钮闪烁，按压该按钮后激活自动折返，然后关断当前司机室钥匙，当前司机室ARR继电器激活并一直保持，此时车辆状态正常。然后换到远端司机室，将远端司机室司机控制台的主控钥匙旋转到ON位后，两端ARR继电器同时激活5s，此时方向向前继电器和方向向后继电器同时激活5s，之后折返操作端ARR继电器输出断开，折返完成，车辆状态恢复正常。此故障会被TCMS系统检测后会在DDU报出故障条目，对司机操作造成有一定干扰。

3原因分析

经过现场折返测试及结合电路分析发现故障原因，过程描述如下：

假定1车为当前激活端即折返操作端，6车为换端后主控端。

1车满足自动折返条件后按压司机控制台上自动折返按钮，并且将当前司机室钥匙打到OFF位。1车ATC系统收到自动折返按钮给到的电信号后输出自动折返信号控制自动折返继电器ARR得电，如图3-1所示，此时图3-1中箭头所示电路导通，1车ARLCSR得电，此电路中串入了继电器ARRCSR的常闭触点，故两端ARLCSR通过ARRCSR实现了互锁，即同车ARLCSR与ARRCSR不能够同时得电。

 图3-1 EBR-1 自动折返激活ARLCSR

ARLCSR继电器得电常开触点闭合后，由于ARLCSR继电器其中一组触点控制司机室激活，所以本端司机室激活继电器COR3处于得电状态，所以图3-2中COR处于闭合状态，ARLCSR继电器另一组常开触点控制激活方向向前列车线和FR继电器，故图3-2所示路径的电路导通。由于列车原理设计时，方向设计通过交叉控制的方式，所以本车方向向前信号通过列车线到远端司机室激活远端司机室向后继电器，如图3-3所示。

图3-2  PRO-1 司控器输出

图3-3 PRO-2 列车线

此时6车司机将司控器钥匙打到ON位，继电器KSR得电，6车激活继电器群COR也得电，6车司机室ARR继电器激活，但由于6车ARRCSR也得电，故其ARLCSR无法得电，此时两端司机室COR通过同时激活，并报出同一司机室方向向前继电器与方向向后同时激活故障，持续时间为两端ARR同时激活的5s。

如图3-4所示，正常1车方向向前列车线到6车为6车方向向后列车线，若此时两端司机室同时激活，即COR7得电后，6车向后列车线经过限速10公里列车线回到1车的限速10公里列车线，经1车COR7触点到了向后列车线（向后列车线得电，1车方向向前向后同时激活），同样1车的向后列车线又串回到6车的向前列车线，6车向前继电器得电，6车方向向前向后同时激活。5s后当1车ARR输出复位后，ARR继电器失电，1车ARLCSR失电，1车COR群及方向向前失电，列车主控端切换到6车，故障恢复。所以故障原因为两端司机室同时激活时，方向前向后列车线串电导致。

图3-4 PRO-3 司机室激活

4 故障影响

经过以上的故障原因分析，故障对列车运行的影响程度，主要牵引系统在车辆自动折返时如果对方向向前向后同时激活进行判定[2]。

如表4-1所示，当列车处于非零速条件下牵引系统检测到列车方向向前向后信号同时激活故障后，会执行上一次驾驶方向信号，直到停车；当列车处于零速状态下牵引系统检测到方向向前向后信号同时激活时则封锁牵引。自动折返操作均应是在列车停稳后操作[3]，故折返期间的方向同时短时激活不会对列车运营产生影响，但是当TCMS系统检测到列车方向向前向后信号同时激活会在DDU上故障报警，影响司机对车辆安全状态的判断。

表4-1 驾驶模式真值表

注：“0”表示低电平，“1”表示高电平。

5 解决方案

通过对自动折返方向同时激活故障的分析，主要从软件和车辆硬线方面提出不同的解决方案，方案如下：

方案1：通过TCMS屏蔽自动折返时方向同时激活故障，可避免对司机的干扰。此措施需TCMS软件升级，可减去对车辆线路整改。

方案2：图5-1所示处增加ARRCSR常闭触点，该继电器为两端互锁继电器，可避免两端司机室同时激活的情况，也就避免了方向列车线串电。但此措施会增加单点故障无法动车风险，抵消了KSR的并联作用。

通过对问题的原因分析以及方案的比较，建议通过更改软件对此信号进行屏蔽。

此外鉴于此故障发生在转钥匙后5s内，司机执行完一系列驾驶操作后便已消除，不影响司机正常运营，也可增加对司机的澄清说明，不对车辆做改动。

图5-1 增加ARRCSR示意图

6 结论

通过对以上问题的解析，提出的解决方案具有可行性，但需要对电气的硬线逻辑进行深入的研究，从设计的源头解决列车自动折返时方向同时激活的故障。最终结合现场情况以及故障处理的可行性，选择了通过对软件的更改来避免方向同时激活故障对司机安全驾驶的影响。

参考文献

[1]中国铁路总公司.铁总科技[2013]79号城际铁路CTCS2+ATO列控系统暂行总体技术方案[S].北京：中国铁路总公司，2013

[2]王文辉,乐建锐.地铁列车自动折返模式无法动车的问题分析[J].电力机车与城轨车辆,2020,v.43;No.228(03):108-110。

[3] 李春宇.沈阳地铁一号线无人自动折返方案[J].铁路通信信号工程技术,2009,6(001):40-41。

作者简介：朱大海，男，1994.02-，江苏南京，本科，研究方向：轨道交通技术研发，安全评估。