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西安地铁信号系统和车辆电气接口与电路优化案例分析

【摘要】城市轨道交通信号系统与车辆系统接口是实现信号系统控制列车的重要接口,本文对信号与车辆电气接口进行了描述,并对运营过程中出现的信号与车辆接口典型电路问题进行了分析并给出了优化方案,希望能对信号与车辆接口电路设计有一定的参考.

【关键词】地铁信号信号与车辆接口信号接口电路分析

引言

城市轨道交通信号系统担负着指挥列车运行、保证行车安全、提高运输效率的作用.为实现对列车实时、有效、精准的控制,就需要信号与车辆接口双方充分考虑对方的技术需求,建立有机的、精密的接口关系,避免因信号和车辆接口问题造成列车晚点、行车间隔较大差等问题,甚至是造成危及行车安全的事件发生.

一、信号系统与车辆系统的接口概述

西安地铁一号线信号系统采用西门子公司的ATP/ATO子系统,其中车载ATP/ATO 设备主要包括OBCU_ATP（车载控制器ATP 单元）、OBCU_ATO/ITF（车载控制器ATO接口单元）、OBCU_DIS（车载控制器配电盘单元）等主要设备.信号与车辆接口电路为逻辑控制电路,电气接口通过继电器、开关、按钮等接点实现连接,车载控制器内部通过配电盘单元的WAGO 端子连接到OBCU_ATP、OBCU_ATO/ITF 单元, 如图1 所示.电气接口主要分为以下几类：

1.1 电源

电源通过配电盘X771 连接器进行连接,车辆侧提供110VDC 电压给车载控制器设备,包含OBCU_ATP、OBCU_ATO/ITF 设备及其附属设备.

1.2 信号和车辆之间的ATP 接口

车载控制器ATP 子系统监督及控制列车在安全状态下运行,ATP 设备与配电盘通过连接器X741、X743、X751 进行连接,与车辆之间接口信息分为输入信号和输出信息,其中输入信息为：主控钥匙激活、ATO 释放、ATO 启动按钮、车门允许按钮、车门关闭、列车完整性信息、自动折返按钮、驾驶模式升级/ 降级等信息；输出信息为：紧急制动、牵引释放、车门旁路、车载控制器激活等信息.

1.3 信号和车辆之间的ATO 接口

车载控制器ATO 子系统是在ATP 防护下进行列车自动运行控制,与配电盘通过连接器X744 和X743（部分）连接,与车辆之间接口信息分为输入信号和输出信息,输入信息为：车门开启/ 关闭指令、门控模式等信息；输出信息为：ATO牵引、ATO 制动、ATO 模式、停车制动、牵引/ 制动级位、开/ 关车门等信息.

二、信号与车辆接口电路优化案例分析

在运营过程中,有些故障或问题的发生与车辆和信号接口电路有关,通过对接口电路进行优化,能避免或者减少部分故障的发生.以下对发现的几起信号与辆接口电路问题进行分析.

2.1 导致ATP 电源切除无效的问题

问题发现和分析：一号线列车在运营过程中曾出现列车在站台无法动车,车辆ATI 屏显示制动输出指令不一致的故障,司机在故障处理时操作了ATPN 冗余开关但无法冗余到对端,之后切除ATP 开关以NRM 模式人工驾驶动车.列车回库后,经测试发现司控器放在制动位时驾驶端ATP 切除无效,当断开X771 供电插头后驾驶端ATP 切除有效.经进一步确认发现车载控制器配电盘内部WAGO 继电器接点出现粘连现象,导致从车辆侧反向串入的110V 电压通过配电盘内部配线直接送到ATP 设备电源模块的正极,引发ATP 系统故障.

电路优化方案：经分析,该故障的发生原因是配电盘内部WAGO 继电器接点发生粘连引起,但车辆侧提供给信号ATP 设备的电源仅在正极设置了空开（见图2-a 所示）,如能在正、负电源均设置开关实现双断,该故障就会避免.最终确定在电源负极也增设断路空开,增加了ATPN- 开关,同时为了保证ATPCC 接触器断开的可靠性,在ATPCC 切除电路串接了ATPCR2（见图2-b 所示）,这样即使在信号系统内部发生继电器接点粘连后,也可通过切断ATPN+（原ATPN 改为ATP+）和ATPN- 实现切换到对端ATP 设备的冗余操作,不会对运营造成影响.

2.2 牵引、制动同时施加的问题

问题发现及分析：一号线电客车发生AM-CTC 模式在站台停稳后,列车出现继续动车现象,列车ATI 屏显示“制动控制指令不一致”,信号HMI 屏显示“制动力不足”信息.列车回库后经测试发现主控手柄置于N 位时,系统输出P1级牵引.经分析信号系统ATO 牵引指令直接与车辆P1 级位牵引线连接,如果出现信号系统内部发生WAGO 继电器接点粘连现象,这时不论是AM-CTC 还是-CTC 模式,只要是主控手柄放在N 位,就有P1 级位牵引输出.

电路优化方案：在信号和车辆接口电路增加了ATO 模式和ATO 牵引/ 制动共3 组继电器接点（如图3 所示）,对ATO 牵引/ 制动指令的发出增加逻辑筛选,确保ATO 牵引/制动指令只能在ATO 模式建立时有效；同时增加列车线将近端和远端的ATO 牵引/ 制动输出指令进行并联,保障系统故障时能正常冗余到对端. 改造后的电路即使WAGO 端子出现粘连,也不会出现牵引和制动同时施加的现象.另外,如果在ATO 牵引/ 制动指令电路中增设二极管,可防止从车辆侧反向串入电流导致的信号继电器损坏情况发生.

三、结束语

在运营期间发现的信号与车辆接口问题大多是在出现故障或发现隐患后进行的优化,如能及时吸取以往问题的经验并在后续新线设计阶段进行考虑,可有效避免在运营中发生该类型故障,确保平安运营.

参考文献

[1] 西安地铁一号线一期信号系统与车辆接口技术要求. 西门子（中国）有限公司

[2] 西安地铁一号线车辆电气原理图. 中国北车集团大连机车车辆有限公司

案例分析论文范文结:

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