1 引言
城市軌道交通車輛通常為6節(jié)編組，A-B-C-C1-B-A，A車為帶司機室的拖車，B車為帶受電弓的動車，C、C1車為不帶受電弓的動車，安全環(huán)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(yù)備電壓母線供電，檢測警惕繼電器、駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)、車載信號裝置、中央控制單元、緊急停車按鈕、主列車風(fēng)管壓力、列車連接狀態(tài)，其中任何一個環(huán)節(jié)故障，都會使安全環(huán)路斷路，使列車產(chǎn)生緊急制動。
2 城軌駕駛控制電路系統(tǒng)
2.1 駕駛模式轉(zhuǎn)換電路
駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)通常有自動位、手動位、限速向前位、洗車位、關(guān)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(nèi)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(diào)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(zhuǎn)換開關(guān)的檢測串聯(lián)在安全環(huán)路中，該環(huán)節(jié)檢測駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置，對列車運行安全進行保護。通過該環(huán)節(jié)實現(xiàn)以下功能：
(1) 列車運行中，駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)在關(guān)閉位，安全環(huán)路斷路，列車產(chǎn)生緊急制動。
(2) 列車運行中，駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)在自動位、手動位之間轉(zhuǎn)換，不會觸發(fā)緊急制動。
(3) 列車運行中，駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)除在自動位、手動位之間轉(zhuǎn)換外，其他任何模式之間的轉(zhuǎn)換均會使安全環(huán)路斷路，產(chǎn)生緊急制動。
駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)檢測原理如圖1所示。
圖1 駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)檢測原理
2.2 警惕控制電路
根據(jù)《地鐵車輛通用技術(shù)條件GB/T7928-2003》“司機臺應(yīng)設(shè)置緊急停車操縱裝置和警惕按鈕”的規(guī)定,城軌列車在制造時都會設(shè)置警惕按鈕。警惕按鈕主要作用是用于監(jiān)控司機在人工駕駛的狀態(tài)下是否精力集中、是否做好列車運行監(jiān)督瞭望,以防止意外事件的發(fā)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(jiān)督下人工駕駛模式或非限速人工駕駛模式時,若司機出現(xiàn)因精力不集中、精神不振、瞌睡打盹或者意外傷病引發(fā)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(fā)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(fā)生沖突事故。司機病發(fā)死亡事例發(fā)生次數(shù)頻多,所以警惕按鈕亦稱“死人按鈕”，與之對應(yīng)的是警惕（死人）繼電器，其控制電路原理如圖2所示。
圖2 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(chǎn)生緊急制動，這個保護由警惕繼電器DMR實現(xiàn)，DMR的常開觸點串聯(lián)在安全環(huán)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(huán)路聯(lián)通。
2.3 緊急制動緩解控制緩解電路
該環(huán)節(jié)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(wěn)的情況下，按壓緊急復(fù)位按鈕才能緩解緊急制動，緊急制動緩解后，該環(huán)節(jié)被緊急制動繼電器的常開觸點旁路，使該環(huán)節(jié)自鎖，電路原理如圖3所示。
圖3 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(jiān)控，確保列車運行安全，當(dāng)發(fā)生以下情況時，由車載信號單元切斷安全環(huán)路，產(chǎn)生緊急制動。該保護環(huán)節(jié)可以通過隔離開關(guān)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(guān)打到車門旁路位，并未旁路車載信號對車門的檢測，當(dāng)有車門未關(guān)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。
圖4 車載信號防護控制電路
2.5 其他駕駛控制安全保護環(huán)節(jié)
安全環(huán)路還通過檢測中央控制單元、緊急制動按鈕、主列車風(fēng)管壓力、列車連接狀態(tài)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(guān)進行旁路，主風(fēng)缸壓力過低觸發(fā)緊急制動可以通過主風(fēng)管壓力低隔離開關(guān)旁路，列車連接狀態(tài)通過兩對觸頭并聯(lián)進行冗余保護。其他安全保護電路如圖5所示。該安全環(huán)節(jié)實現(xiàn)了一下保護：
（1）當(dāng)列車綜合管理系統(tǒng)中央控制單元故障，產(chǎn)生緊急制動；
（2）當(dāng)兩端司機室任何一端的緊急停車按鈕按下，產(chǎn)生緊急制動；
（3）當(dāng)貫穿列車的主列車風(fēng)管壓力低于7bar，危及列車安全，產(chǎn)生緊急制動；
（4）當(dāng)任兩節(jié)車輛發(fā)生分離，危及行車安全，產(chǎn)生緊急制動。
圖5 其他駕駛控制安全保護電路
2.6 安全環(huán)路
安全環(huán)路的設(shè)置對列車運行安全至關(guān)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(shè)了一些旁路開關(guān)，便于故障隔離，除了以上介紹的旁路開關(guān)，通常還設(shè)有半列車開關(guān)和制動旁路BBS裝置。
（1）半列車開關(guān)。通過半列車開關(guān)可以將兩個單元車組（每個單元車組由ABC三節(jié)車輛組成）的安全環(huán)路分開，半列車開關(guān)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(fā)生安全環(huán)路開路故障時，可以通過該開關(guān)對安全環(huán)路進行分割，便于故障查找。半列車開關(guān)電路如圖6所示。
圖6 半列車開關(guān)電路
（2）制動旁路BBS裝置。當(dāng)發(fā)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(guān)打至旁路位，在沒有按下緊急制動按鈕的情況下，持續(xù)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(huán)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(huán)路的優(yōu)化
經(jīng)過多年的運行實踐，安全環(huán)路的重要性越來越突出，但仍然存在發(fā)生故障后檢查困難的實際問題，對此，提出以下優(yōu)化方案：
3.1 安全環(huán)路主干電路的簡化
為了防止司機誤操作，在安全環(huán)路中設(shè)計了駕駛模式轉(zhuǎn)換開關(guān)檢測環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)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(huán)路較為復(fù)雜，應(yīng)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(guān)，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(dāng)發(fā)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(guān)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。
圖8 安全環(huán)路主干電路的簡化
3.2 避免重復(fù)檢測
列車主風(fēng)管是全列車貫通的，如果兩列車重聯(lián)運行時，兩列車的主風(fēng)管也自動貫通，目前的安全環(huán)路在每個司機室都設(shè)置了主風(fēng)管壓力低的保護環(huán)節(jié)，當(dāng)該保護環(huán)節(jié)故障或者風(fēng)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(guān)和另一端的低氣壓旁路開關(guān)，操作十分麻煩，而且兩處檢測氣壓的環(huán)節(jié)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(lián)運行時，司機需要處理4個司機室的低氣壓旁路開關(guān)，所以可以將低氣壓檢測環(huán)節(jié)前移到中央控制單元前面，因為安全環(huán)路的去線檢測到另一個司機室的緊急制動按鈕后，就會經(jīng)過另一司機室的占用繼電器的常閉觸電進入安全環(huán)路的回線，這樣安全環(huán)路只需要檢測操縱端司機室的低氣壓保護環(huán)節(jié)，發(fā)生故障司機只需扳動操操縱端司機室的低氣壓旁路開關(guān)，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。
圖9 避免重復(fù)檢測電路
3.3 增設(shè)安全環(huán)路狀態(tài)指示燈
安全環(huán)路兩次貫穿全列車，全長達到280m，如果重聯(lián)運行安全環(huán)路總長度達到560m，一旦發(fā)生斷路故障檢查比較麻煩，安全環(huán)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(shè)指示燈，當(dāng)前方的安全環(huán)路斷路時，指示燈熄滅，通過觀察指示燈的狀態(tài)，可以方便縮小檢查范圍，提高工作效率，如圖10所示。
圖10 增設(shè)安全環(huán)路狀態(tài)指示燈
4 結(jié)束語
安全環(huán)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(huán)路電路進行分析，結(jié)合實際運行中出現(xiàn)的問題，提出了安全環(huán)路主干電路的簡化、避免重復(fù)檢測、增設(shè)安全環(huán)路狀態(tài)指示燈3點優(yōu)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。