地铁列车紧急牵引模式分析与对策魏武忠深圳地铁有限公司运营分公司车辆管理中心SGWWZ@摘要:本文分析了深圳地铁列车紧急牵引模式的功能和原理，指出紧急牵引模式存在问题，并提出改进措施。
关键词：紧急牵引模式,原理,改进措施1.引言城市轨道交通中，列车设备发生故障造成无法牵引，需要救援时，对整个城市轨道交通的运营造成重大的影响，因此，在列车系统的设计中，对牵引系统等关键设备采取冗余设计或备用模式的方式，来提高设备运行的可靠性，减少直接救援。
本文以深圳地铁列车紧急牵引模式为研究对象，介绍深圳地铁列车紧急牵引模式的功能和原理，指出列车紧急牵引模式存在的问题，并提出改进措施。
2.深圳地铁列车控制和通信概述深圳地铁列车是由4动2拖车组成的6列编组的列车，A-B-C三车为一单元列车，具有完整、独立的列车功能，两单元列车设备在功能上互为冗余设计。
列车控制核心是车辆控制和通信系统（TCC），车辆控制和通信系统协调所有总线之间的通信和控制列车的功能。
TCC系统的核心是VTCU，它是一个总线管理器，连接车辆总线MVB和列车总线WTB，管理列车控制和网关通信[1]。
2.1TCC结构概述如图1TCC结构图所示，列车和车辆控制系统有3个层次：列车控制，车辆控制，子系统控制(包括牵引控制，空气制动控制等)。
当两个单元组成一组车时，列车控制系统传送控制信号和故障信息，两个并行的WTB 列车线构成了冗余结构。
车辆控制系统通过MVB和串口或I/O单元给本车的分布式系统控制信号。
子系统都有自己的控制系统，例如牵引系统、制动系统助逆变器控制系统等，都直接联到MVB上。
子系统是最底层的控制系统，VTCU向子系统提供控制信号。
12图1：TCC 结构图[2]2.2列车牵引力指令的传递正常情况下，牵引力指令由ATC/司机控制器→04A14A X 模块→车辆总线→VTCU→车辆总线→DCU，最后由DCU 根据牵引力指令的大小，产生相应的牵引力。
在TCC 通信故障或网关故障的情况下，必须使用紧急牵引模式（TRB 模式），牵引力直接由硬线电路传递50%或100%的牵引力。
传递路径：司机控制器→B 车04A15DX 模块车辆总线→VTCU→车辆总线→DCU。
从牵引力的传递可以看出，无论任何牵引模式下，牵引力的传递都必须通过TCC 系统来进行传递。
3.深圳地铁列车紧急牵引模式紧急牵引模式（TRB 模式）结构图如图2所示，是车辆控制系统中的一种特殊的牵引控制模式，当车辆控制和通信系统（TCC ）发生局部故障时，采取的一种降级的牵引模式。
其主要特点有：当列车总线(WTB)或一个网关Gateway ）故障时，启用TRB 模式。
当一个多功能列车总线(MVB)或一个VTCU 故障时，启用TRB 模式。
启用TRB 模式由司机直接控制，但在ATP 工作时，速度不能超过ATPR 的限制速度。
否则ATP 将产生紧急制动。
在上述故障条件下，两个VTCU 之间将不能通过WTB 直接通讯，牵引/制动力指令不能通过WTB 从使用端司机室传送到另一端。
司机控制器产生的牵引/制动力指令通过四条列车导线分别传输到两列车单元的B车的DX模块，再传输到各自的VTCU中去。
四制动力指令。
条列车导线是：100%牵引力指令、50%牵引力指令、100%制动力指令、50%图2：TRB模式结构图[2]4.紧急牵引模式存在问题分析紧急牵引模式是当列车TCC出现故障不能正常牵引时的一种降级牵引模式，也是一种应急的牵引方式。
TCC故障有两类：一是列车总线(WTB)或一个网关（Gateway）故障；二是一个多功能列车总线(MVB)或VTCU故障。
所以紧急牵引模式是解决TCC故障时的应急牵引模式，它不能完全体现列车关键控制电路（系统）故障时的应急牵引。
下面分析紧急牵引模式存在的主要问题：4.1当一个列车单元的车辆总线（MVB）或VTCU故障时，列车只有50%的牵引力。
从图2TRB模式结构图可以看出，要TRB模式下，列车牵引力的传递路径为：司机控制器→B车04A15DX模块车辆总线→VTCU→车辆总线→DCU。
列车牵引力必须通过TCC系统来进行传递，当一个车辆总线（MVB）或VTCU故障时，列车只有50%的牵引力。
4.2当两个列车单元的VTCU故障时，列车将无法紧急牵引。
牵引单元（DCU）的牵引力指令和牵引方向指令来自本单元的VTCU，所以，当VTCU 故障时，牵引单元因受控于VTCU所以无法工作。
4.3当两个B车单元的车辆总线（MVB）故障或两个B车单元的04A15DX模块3故障时，列车将无法紧急牵引。
两个B车单元的车辆总线（MVB）故障或两个B车单元的04A15DX模块故障时，两个B 车单元的04A15DX模块因通信超时而失效，来自司机控制器的50%或100%牵引力无法传递，牵引单元无牵引力指令，无法进行牵引。
高速断路器的控制没有备用控制。
4.4图3：高速断路器控制电路图[3]从图3的两个高速断路器的控制电路图可以看出，B车和C车的高速断路器是由B车的DXB模块控制的，当两个B车单元的车辆总线（MVB）或DXB模块故障时，4个高速断路器的控制电路断开，4个高速断路器无法闭合，4个牵引单元无1500V的高压而无法工作。
而且4个高速断路器的控制还受控制于列车紧急环线电路，列车紧急环线电路线路长且接点多，任何环节出现故障都将使列车无法牵引。
5.紧急牵引模式的改进措施为提高地铁列车牵引系统的可靠性，一般车辆设计时采用的基本原则是要高度重视运行的安全性和舒适性，运行的可靠性和较低的维修成本。
列车各部件是相对独立的，任何一个部件的故障，不应影响整列车的牵引和制动的基本功能。
当列车TCC系统故障时，应解除TCC系统对下级部件的控制，充分发挥各部件的功能。
为了解决TCC故障时，保证列车能够具备牵引功能，以最快的速度撤离运营线路，最大限度地减少列车故障对正线运营的影响。
对一些关键电路在设计在应多采取备用开关，以便当电路故障时可以切除该电路对列车牵引的影响。
下面提出几点在设计上的改进措施：5.1紧急牵引模式不能受限于TCC系统，牵引单元（DCU）和制动单元（EBCU）45应能独立进行控制。
TRB 模式是TCC 系统故障时的一种紧急牵引模式，是TCC 牵引模式的一种降级牵引模式，TRB 模式受控制于TCC 系统，所以不可避免地受到TCC 系统的各种限制。
既然TCC 系统发生故障，在紧急牵引的设计上应该把TCC 系统隔离，由另外的控制系统进行控制。
由于牵引单元（DCU ）和制动单元（EBCU ）是独立的控制单元，在其控制系统中增加紧急备用控制模式，当TCC 系统故障时，牵引单元（DCU ）和制动单元（EBCU ）启动紧急备用模式，直接接收司机控制器传递的牵引制动指令。
下面为紧急牵引控制图：图4：紧急牵引控制图这样，由司机控制器直接对牵引单元（DCU ）和制动单元（EBCU ）进行控制，实现列车的牵引和制动。
当然，在牵引单元（DCU ）和制动单元（EBCU ）的控制中，还需要一些参数（如牵引方向、列车载重等），可以采取默认参数的方法进行解决。
5.2增加高速断路器的备用控制开关。
高速断路器的控制受TCC 系统控制，一旦B 车的TCC 系统故障，高速断路器将无法闭合。
所以对高速断路器的控制设计上应该采取备用控制的方式，以减少故障造成的影响。
在高速断路器的控制电路图中，增加高速断路器备用控制开关，当因TCC 系统故障造成高速断路器无法闭合时，通过备用控制开关（能满足控制次序的要求），使高速断路器闭合，以满足牵引功能的需要。
5.3增加列车紧急环线备用控制开关。
列车紧急环线是列车牵引安全的需要而设计的，一旦发生列车安全事故，通过列车紧急环线断开相应的控制，切除牵引力，产生紧急制动。
紧急环线断开后，列车将无法进行牵引。
列车紧急环线贯穿于整列车，通过设备位置多，开关联锁多，个别开关联锁不良，必然造成紧急环线断开，列车无法牵引，造成救援事故。
所以，在列车紧急环线关键线路上设计一个备用控制开关，当发生紧急环线断开故障时，切除紧急环线对列车牵引功能的影响，进行紧急牵引，对减少列车救援，减少对正常运营的影响是相当有利的。
参与文献[1]3EGH314505.BAL.EN.4深圳地铁列车操作手册.长春.长春长客—庞巴迪轨道车辆有限公司2003.05.10。
TBC DCU/B DCU/C EBCU/B EBCU/C EBCU/A[2]3EGH314549.SWB.EN.4，深圳地铁列车微处理器控制用户手册[6.1].长春.长春长客—庞巴迪轨道车辆有限公司2003.10.17。
[3]MET.SZP1.50000.B.130,深圳地铁列车控制电路图.长春.长春长客—庞巴迪轨道车辆有限公司2005.08.01。
The Problem of the Emergency Driving Mode andImprovement MeasuresWei WuzhongAdministration Center of Vehicle,Branch Company of Operation,SHENZHENMETRO CO.,LTDAbstractThis paper analyses the function and principle of the emergency driving model for the train of Shenzhen metro.The problem of the emergency driving mode are indicated,And some improvement measures are proposed.Keywords:the emergency driving mode;principle;improvement measures6。