城軌車輛牽引與制動控制系統(tǒng)-電動列車的牽引控制

任務(wù)四

電動列車牽引和制動控制牽引/制動控制設(shè)備主要包括圖3-28

牽引/制動控制設(shè)備的分布一、牽引/制動控制設(shè)備設(shè)備在列車上的分布如圖司機(jī)控制器、ATO/ATP

RVC、ECU、DCU復(fù)習(xí)：司機(jī)控制器駕駛員用來控制列車牽引或制動的設(shè)備，安裝在駕駛臺上。

司控器主要由鑰匙開關(guān)、方向手柄、控制手柄組成。

鑰匙開關(guān)有兩個位置：“0”和“1”，分別表示“關(guān)斷”和“開啟”。

方向手柄有三個位置：F（向前）、0（零位）、R（后退）。

控制手柄有四個位置：牽引、零位、制動、快速制動。

方向手柄和控制手柄間有機(jī)械連鎖，只有當(dāng)控制手柄在零位時方向手柄才能回“零位”，只有當(dāng)方向手柄確定運(yùn)行方向后控制手柄才能離開“零位”。

控制手柄頂端有一個警惕按鈕，在人工駕駛時，只有按下警惕按鈕并推動控制手柄，列車才能起動。在列車牽引過程中，若松開警惕按鈕超過3s，列車會產(chǎn)生緊急制動。

控制手柄底部連接有一個電位器，當(dāng)控制手柄從零位移向“100%牽引位”或“100%制動位”時，該電位器相應(yīng)地輸出0～20mA的電流指令，送給RVC（牽引/制動參考值轉(zhuǎn)換器）。RVC即referencevalueconverter

“參考值轉(zhuǎn)換器”作用：把給定的電流信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號的器件。參數(shù)：輸出DC60V/400Hz的電壓脈寬調(diào)制信號，脈寬T1從給定值的7.5%到45%，分別對應(yīng)輸入0~20mA電流信號。圖3-29RVC輸入輸出關(guān)系

二、列車牽引控制

在設(shè)有ATC系統(tǒng)的線路中，列車既能人工駕駛，也能夠自動駕駛。ATC系統(tǒng)是列車自動控制系統(tǒng)：ATS系統(tǒng)是監(jiān)控列車運(yùn)行及調(diào)整、自動建立進(jìn)路ATO系統(tǒng)是根據(jù)控制中心的指令自動使列車正點(diǎn)、安全、平穩(wěn)運(yùn)行）ATP系統(tǒng)是保證行車安全、防止列車進(jìn)入前方列車占用區(qū)段和防止超速運(yùn)行的設(shè)備城軌列車的駕駛模式（分為四種）：自動駕駛模式(ATO)：一般用于正線運(yùn)行，軌旁ATP設(shè)備和車載ATP設(shè)備等都正

常情況下使用。ATP監(jiān)督下的人工駕駛模式(SM)：ATP故障時使用。駕駛員在ATP的監(jiān)督下行車，當(dāng)列車超過ATP允許的速度時發(fā)出警告，繼而緊急制動。限制式人工駕駛模式(RM)：ATP提供一定的速度防護(hù)，列車超過此速度，ATP將緊急制動。列車由駕駛員駕駛，運(yùn)行安全由駕駛員負(fù)責(zé)。人工駕駛模式（URM）：無ATP防護(hù)，運(yùn)行安全完全有駕駛員控制。

通常情況下，列車運(yùn)行都要受ATP的保護(hù)。表3-4

ATP、ATO和人工駕駛之間關(guān)系軌旁ATP設(shè)備和車載ATP設(shè)備工作正常（兩者有數(shù)據(jù)連接）軌旁ATP設(shè)備故障，列車只受車載ATP設(shè)備保護(hù)ATP切除ATO自動駕駛ATO自動折返人工駕駛且列車限速60km/限速人工駕駛且列車限速25km/限速人工駕駛，無限速

牽引控制電路采用繼電器聯(lián)鎖方式，對車門、停放制動、疏散門、氣制動等實行聯(lián)鎖控制保護(hù)。1.牽引方向

由司控器方向手柄給定。如果在列車運(yùn)行過程中改變方向手柄的位置，DCU將會封鎖牽引指令。與此同時“電制動準(zhǔn)備好”信號也會被DCU取消，不能施加電制動，但氣制動仍然有效。如果把方向手柄重新推回原牽引時的位置，列車將恢復(fù)到原牽引狀態(tài)。要實現(xiàn)列車牽引，必須給定：（1）牽引方向，

（2）牽引指令，

（3）牽引參考值。2.牽引指令圖3-30駕駛控制器警惕按鈕控制電路列車通過牽引控制保護(hù)電路輸出牽引指令。主要包括：駕駛控制器警惕按鈕控制、牽引起動聯(lián)鎖控制。列車激活列車安全回路正常繼電器列車零速繼電器警惕繼電器警惕按鈕警惕延時繼電器（1）警惕按鈕控制（1）警惕按鈕控制位置：警惕按鈕就是司機(jī)主手柄頭上的“蘑茹”型按鈕。作用：設(shè)置警惕按鈕控制環(huán)節(jié)，主要是用來防止司機(jī)在駕駛途中精神不集中，失去意識、神志不清。控制電器：警惕繼電器2K09。在牽引過程中一旦松開警惕按鈕，3-5秒時間內(nèi)未重新按下，列車將立即啟動緊急制動并鳴笛報警，因此司機(jī)在駕駛過程中必須每隔幾秒鐘按一下，或者一直按著；否則，列車立即啟動緊急制動停車。1）人工駕駛狀態(tài)圖3-30

駕駛控制器警惕按鈕控制電路

在人工駕駛狀態(tài)下，隨著列車激活、列車安全回路正常、列車處于靜止?fàn)顟B(tài)，警惕繼電器2K09得電，控制電路為：20100·2K05·2K10·2K11·

2K09

·304001）人工駕駛狀態(tài)（續(xù)）

只要開始操縱司機(jī)控制器，就需要一直操作警惕按鈕2A01-S02。此時2K08警惕延時繼電器電路得電并自持，控制邏輯為：20100·2K05·2K10·2A01-S02·(-S10)(-S20·2K09+2K08)·2K08·30400圖3-30

駕駛控制器警惕按鈕控制電路1）人工駕駛狀態(tài)（續(xù)）——構(gòu)成2K09列車非零速供電。

電路為：20100·2K05·2K10·2K08(25-28)·2K09(14-13)·2K09·30400圖3-30

駕駛控制器警惕按鈕控制電路繼電器2K09必須得電才能使緊急制動無效。當(dāng)列車正在運(yùn)行或正在移動時，警惕按鈕松開了——接近整定時間（3～5秒）時能立即聽到信號(鳴笛)聲，只要及時的按下警惕按鈕就可以緩解報警聲和維持牽引狀態(tài)；——如果超過了由2K08警惕延時繼電器設(shè)置的時間限制，則2K08斷開，2K09失電，施加快速緊急制動直到列車完全停止。人工駕駛啟動時，2K09的得電啟動需要三個條件：（1）列車已激活；（2）緊急繼電器被激活(沒有中斷列車安全回路，緊急制動未施加)；（3）列車處于靜止?fàn)顟B(tài)。1）人工駕駛狀態(tài)（續(xù)）2）自動駕駛模式圖3-31

牽引指令控制電路

在自動駕駛模式下，警惕按鈕不起作用，被ATC旁路，其功能仍在。

由電路圖3-30可知，在自動運(yùn)行時，此功能可通過繼電器4K04的一組常閉聯(lián)鎖（61-62）切斷手動回路，一組常開聯(lián)鎖（43-44）使2K09得電，一組常開聯(lián)鎖（53-54）接通ATO，其控制原理如圖：X（2）牽引指令牽引-制動控制器（主控制器）2A01-S20必須被設(shè)置在牽引槽外面的位置，在列車啟動時激活2K08，在運(yùn)行時該支路由2K08的（15-18）聯(lián)鎖短接，

如圖所示：圖3-30

駕駛控制器警惕按鈕控制電路圖3-31

牽引指令控制電路牽引指令構(gòu)成繼電器列車主風(fēng)缸壓力監(jiān)測繼電器疏散門檢測繼電器停車制動檢測繼電器列車左邊車門監(jiān)測繼電器列車右邊車門監(jiān)測繼電器疏散門旁路開關(guān)停車制動旁路開關(guān)車門旁路開關(guān)為ATP切除開關(guān)ATO模式繼電器（2）牽引指令（續(xù)）（2）牽引指令（續(xù)）圖3-31

牽引指令控制電路

列車需要牽引運(yùn)行就需要2K06得電，2K06得電有兩條途徑：牽引指令發(fā)出的控制電路為：20413·2K56·7K06·2K57·8K09·8K10·2V04·206422）自動駕駛時電路為：4A06·20412·4K04·

2K06

·30400自動駕駛模式時ATO駕駛模式激活后4K04線圈得。1）手動駕駛時電路為：20411·4K04·

2K06

·30400列車牽引條件必須滿足的起動聯(lián)鎖邏輯關(guān)系。圖3-32

啟動聯(lián)鎖內(nèi)部邏輯關(guān)系

列車牽引指令通過牽引指令線20642將信號送到車輛的電子制動控制單元（EBCU）和牽引控制單元（DCU）,牽引回路構(gòu)成。

牽引力的大小則由司機(jī)控制器通過參考值轉(zhuǎn)換器（RVC）轉(zhuǎn)換后傳輸給牽引控制單元，并由牽引控制單元傳遞到逆變器輸出力矩，進(jìn)行列車牽引。（2）牽引指令（續(xù)）旁路功能：在故障情況下，如各監(jiān)測繼電器出現(xiàn)故障燒損不能正確傳遞檢測信息時，而此時列車實際上處于正常狀態(tài)時，為了避免對列車正常運(yùn)營造成影響（如晚點(diǎn)、清客、救援等），列車設(shè)置四個旁路開關(guān)，分別對疏散門、停車制動、車門、氣制動進(jìn)行旁路，取消啟動聯(lián)鎖保護(hù)功能，應(yīng)急處理保證列車啟動運(yùn)行。城市軌道交通運(yùn)營過程中對于旁路開關(guān)的操作有著嚴(yán)格的規(guī)定，在打旁路開關(guān)時，必須確認(rèn)列車狀態(tài)處于正常情況，必須得到行車調(diào)度的授權(quán)才能進(jìn)行操作，再操作旁路開關(guān)。（2）牽引指令（續(xù)）（3）五個起動聯(lián)鎖及其控制1）主風(fēng)缸壓力起動聯(lián)鎖保護(hù)

6節(jié)車主風(fēng)缸壓力檢測通過6個壓力開關(guān)并聯(lián)進(jìn)行檢測，形成“或”的關(guān)系，各車輛的壓力檢測開關(guān)檢測的是列車管壓力，主風(fēng)缸壓>7.0bar閉合，<6.0bar

斷開。只要有一節(jié)車的主風(fēng)缸壓力檢測開關(guān)閉合，主風(fēng)缸壓力檢測繼電器2K56即得電吸合。一旦列車主風(fēng)缸壓力<6.0bar，6節(jié)車的檢測開關(guān)都斷開，繼電器2K56失電打開，列車牽引指令中斷，封鎖列車牽引。圖3-33

列車主風(fēng)缸壓力檢測電路2）疏散門起動聯(lián)鎖保護(hù)每個A車駕駛室設(shè)有一疏散門，用于在緊急情況下疏散乘客。列車須隨時監(jiān)測疏散門的狀態(tài)。只有兩個A車的疏散門全部都關(guān)好，列車疏散門監(jiān)測繼電器7K06才得電，列車才能進(jìn)行牽引，否則，列車牽引指令中斷，封鎖列車牽引。3）停車制動起動聯(lián)鎖保護(hù)停車制動是列車在庫內(nèi)停車時防止在非正常情況下的滑動而施加的一種機(jī)械制動。停車制動采用彈簧制動方式，停車制動氣缸充氣緩解、排氣施加。只有在所有6節(jié)車的停車制動全部緩解后，列車才能進(jìn)行牽引。列車通過監(jiān)測停車制動氣缸壓力來監(jiān)測停車制動的狀態(tài)。單節(jié)車停車制動的檢測與控制，如圖：①當(dāng)停車制動氣缸氣壓<3.0bar時，

2K50施加繼電器得電動作，

電路邏輯為：30420·2F40·2Y02(01-02)·21901·

2K50

·30400——2K50通過列車線21901將信息送到電子制動控制單元EBCU中，停車制動風(fēng)缸放風(fēng)制動。圖3-34

單節(jié)車停車制動檢測電路3）停車制動啟動聯(lián)鎖保護(hù)（續(xù)）

圖中2K51為每節(jié)車停車制動緩解繼電器，2K50為每節(jié)車停車制動施加繼電器，停車制動氣缸壓力檢測開關(guān)在2Y02中，其動作值為停車制動氣缸壓力大于4.5bar時閉合，小于3.0bar時斷開。檢測控制過程分析：②當(dāng)停車制動氣缸壓力>4.5bar時，2K50施加繼電器失電，斷開施加指令，2K51緩解繼電器得，

電路邏輯為：30420·2F40·2Y02(01-04)·21902·

2K51

·30400

——停車制動風(fēng)缸充風(fēng)緩解。手動停車制動3）停車制動啟動聯(lián)鎖保護(hù)（續(xù)）駕駛室駕駛員控制面板上設(shè)置有操縱停車制動施加按鈕2S06和停車制動緩解按鈕2S05，通過司機(jī)室操作按鈕控制停車制動氣缸的風(fēng)管電磁閥2Y02實現(xiàn)。

——電磁閥2Y02開通列車風(fēng)管和制動氣缸的通路，給氣缸充氣，壓縮空氣克服彈簧作用緩解制動。

應(yīng)急緩解停車制動的操作——拉動停車制動氣缸的手動緩解拉桿，進(jìn)行人工緩解。停車制動緩解按鈕2S05和停車制動施加按鈕2S06是帶指示燈的按鈕，在司機(jī)控制面板上的指示燈反映列車停車制動的狀態(tài)。圖3-35停車制動緩解與施加控制按下緩解按鈕2S05，電磁閥2Y02緩解線圈得電，控制電路為21100·2K04·21601·2S06(13-14)·2F39·

2Y02緩解線圈

·30400按下施加按鈕2S06，電磁閥2Y02制動線圈得電，控制電路為：21100·2K04·2S06·2S05·2F38·

2Y02制動線圈

·30400——電磁閥2Y02開通制動氣缸和大氣的通路，制動氣缸排氣，在彈簧作用下停車制動施加。列車停車制動的檢測圖3-36列車停放制動監(jiān)測控制電路

當(dāng)列車在激活端操縱停車制動施加和緩解按鈕，通過停車制動緩解列車線21612，車鉤連接器將電源傳遞至各個車輛的2Y02，控制每節(jié)車的四個停車制動器進(jìn)行緩解；同理，通過停車制動施加列車線21622，車鉤連接器將電源傳遞至各個車輛的2Y02，控制每節(jié)車的四個停車制動器施加，從而實現(xiàn)整個列車同時實施緩解和施加的動作。通過9Y01可以在連掛時將信息傳遞給相互連掛的列車或車輛。當(dāng)全列車施加停車制動時：各車輛的2K50都得電，此時停車制動指示燈亮，電路為：…9Y06·23604·2K50·9Y05-9Y04·2K50·9Y03-9Y02·2K50·2K03(14-13)·2S06-R02·2S06-R01·2S06圖3-37列車停車制動檢測控制電路3）停車制動起動聯(lián)鎖保護(hù)（續(xù)）

所有六節(jié)車的停車制動全部緩解：即每節(jié)車2K51全部得電，列車停車制動緩解繼電器2K57才得電，各輛車輛之間的停車制動緩解繼電器的常開聯(lián)鎖通過列車線串聯(lián)形成“與”的關(guān)系，對停車制動狀態(tài)指示燈和列車停車制動緩解繼電器進(jìn)行控制，

電路為：…9Y06·23602·2K51·9Y05-9Y04·2K51·9Y03-9Y02·2K51·2K03(24-23)·

2K57·30400。3）停車制動起動聯(lián)鎖保護(hù)（續(xù)）全列車停車制動緩解到位。同時，緩解指示燈亮電路為：23602·2K51·9Y059Y04·2K51·9Y039Y02·2K51·2K03(24-

23)·2V23·2S05-R02·2S05-R01·2S05圖3-37列車停車制動檢測控制電路3）停車制動啟動聯(lián)鎖保護(hù)（續(xù)）

其中繼電器9K04是在需要單元車輛移動時得電工作，保證單元車輛的列車線能夠形成回路。

試燈按鈕2S12，車輛司機(jī)控制面板上用于檢測指示燈是否有損壞，電路邏輯為：21100·2V15·23500·2S12·23510·(2V17·2S06-R02·2S06-R01·2S06+2V16·2S05-R02·2S05-R01·2S05)圖3-37列車停車制動檢測控制電路4）車門起動聯(lián)鎖

設(shè)置目的：車門作為乘客進(jìn)出列車的通道，其安全保障十分重要，特別在乘客被夾住、車門沒關(guān)好情況下，列車一旦啟動，將會直接危及到乘客的生命安全。

檢測設(shè)備：主要由車門鎖好行程開關(guān)、車門關(guān)好行程開關(guān)和車門緊急解鎖行程開關(guān)檢測車門的狀態(tài)，如圖3-38：控制原理：車門鎖好和關(guān)好行程開關(guān)串聯(lián)后與緊急解鎖行程開關(guān)并聯(lián)。只有當(dāng)列車所有車門全部關(guān)好，列車車門關(guān)好繼電器8K10、8K09才能得電吸合，這時牽引指令才能形成回路，牽引指令才能發(fā)出。車門鎖好行程開關(guān)車門關(guān)好行程開關(guān)車門緊急解鎖行程開關(guān)兩種保護(hù)情況：列車兩種保護(hù)情況：有ATP保護(hù)、無ATP保護(hù)列車有ATP保護(hù)：列車車門監(jiān)測信號直接送給ATP系統(tǒng)，由ATP軟件進(jìn)行保護(hù)。如果在ATO模式下，列車因收不到速度碼而不會動車。如果在人工駕駛模式下，車門并無啟動聯(lián)鎖，而是當(dāng)ATP系統(tǒng)一旦檢測到有車門沒關(guān)好，則馬上觸發(fā)緊急制動。在圖3-31中該起動聯(lián)鎖功能由ATP切除開關(guān)4S01所旁路。在列車無ATP保護(hù)：列車將直接通過110V繼電器控制電路進(jìn)行保護(hù)，即若車門未關(guān)好，則車門關(guān)好繼電器8K09、8K10不得電，牽引指令回路無法構(gòu)成，列車牽引指令將被封鎖列車對車門設(shè)有另外一種保護(hù)，只有在列車牽引指令信號為高電平時，列車牽引逆變器中線路接觸器才能獲得使能信號。也就是當(dāng)列車所有車門全部關(guān)好后，牽引逆變器線路接觸器才允許閉合，牽引逆變器才能開始工作，列車才能進(jìn)行牽引。2K06繼電器在列車有牽引指令時閉合，其主要作用是在列車車門被旁路情況下，保證列車能啟動而設(shè)置的。對于這種車門保護(hù)功能，主要是保證在列車停站開門后，牽引逆變器線路接觸器斷開，使?fàn)恳孀兤髋c接觸網(wǎng)處于斷開狀態(tài)，從而保障在乘客上、下車時列車不能啟動。5）氣制動起動聯(lián)鎖保護(hù)分類：城市軌道交通地鐵制動系統(tǒng)包括電制動和氣制動，其中常用制動以電制動為主，在電制動力不足，或低速停車時（8km/h），才施加氣制動。環(huán)節(jié)設(shè)置目的：為了防止在列車牽引時氣制動不能緩解而對輪對造成危害，必須對列車氣制動狀態(tài)隨時進(jìn)行檢測。單節(jié)車氣制動檢測控制電路，如圖3--39所示。圖3-39單節(jié)車氣制動檢測控制圖分別為一節(jié)車兩個轉(zhuǎn)向架的氣制動壓力檢測開關(guān)氣制動監(jiān)控繼電器單節(jié)車氣制動施加繼電器本節(jié)車氣制動緩解繼電器本節(jié)車全部制動緩解監(jiān)控繼電器其動作值為：當(dāng)氣制動壓力大