城轨车辆牵引与制动控制系统-电动列车的牵引控制

任务四

电动列车牵引和制动控制牵引/制动控制设备主要包括图3-28

牵引/制动控制设备的分布一、牵引/制动控制设备设备在列车上的分布如图司机控制器、ATO/ATP

RVC、ECU、DCU复习：司机控制器驾驶员用来控制列车牵引或制动的设备，安装在驾驶台上。

司控器主要由钥匙开关、方向手柄、控制手柄组成。

钥匙开关有两个位置：“0”和“1”，分别表示“关断”和“开启”。

方向手柄有三个位置：F（向前）、0（零位）、R（后退）。

控制手柄有四个位置：牵引、零位、制动、快速制动。

方向手柄和控制手柄间有机械连锁，只有当控制手柄在零位时方向手柄才能回“零位”，只有当方向手柄确定运行方向后控制手柄才能离开“零位”。

控制手柄顶端有一个警惕按钮，在人工驾驶时，只有按下警惕按钮并推动控制手柄，列车才能起动。在列车牵引过程中，若松开警惕按钮超过3s，列车会产生紧急制动。

控制手柄底部连接有一个电位器，当控制手柄从零位移向“100%牵引位”或“100%制动位”时，该电位器相应地输出0～20mA的电流指令，送给RVC（牵引/制动参考值转换器）。RVC即referencevalueconverter

“参考值转换器”作用：把给定的电流信号转换成脉冲信号的器件。参数：输出DC60V/400Hz的电压脉宽调制信号，脉宽T1从给定值的7.5%到45%，分别对应输入0~20mA电流信号。图3-29RVC输入输出关系

二、列车牵引控制

在设有ATC系统的线路中，列车既能人工驾驶，也能够自动驾驶。ATC系统是列车自动控制系统：ATS系统是监控列车运行及调整、自动建立进路ATO系统是根据控制中心的指令自动使列车正点、安全、平稳运行）ATP系统是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备城轨列车的驾驶模式（分为四种）：自动驾驶模式(ATO)：一般用于正线运行，轨旁ATP设备和车载ATP设备等都正

常情况下使用。ATP监督下的人工驾驶模式(SM)：ATP故障时使用。驾驶员在ATP的监督下行车，当列车超过ATP允许的速度时发出警告，继而紧急制动。限制式人工驾驶模式(RM)：ATP提供一定的速度防护，列车超过此速度，ATP将紧急制动。列车由驾驶员驾驶，运行安全由驾驶员负责。人工驾驶模式（URM）：无ATP防护，运行安全完全有驾驶员控制。

通常情况下，列车运行都要受ATP的保护。表3-4

ATP、ATO和人工驾驶之间关系轨旁ATP设备和车载ATP设备工作正常（两者有数据连接）轨旁ATP设备故障，列车只受车载ATP设备保护ATP切除ATO自动驾驶ATO自动折返人工驾驶且列车限速60km/限速人工驾驶且列车限速25km/限速人工驾驶，无限速

牵引控制电路采用继电器联锁方式，对车门、停放制动、疏散门、气制动等实行联锁控制保护。1.牵引方向

由司控器方向手柄给定。如果在列车运行过程中改变方向手柄的位置，DCU将会封锁牵引指令。与此同时“电制动准备好”信号也会被DCU取消，不能施加电制动，但气制动仍然有效。如果把方向手柄重新推回原牵引时的位置，列车将恢复到原牵引状态。要实现列车牵引，必须给定：（1）牵引方向，

（2）牵引指令，

（3）牵引参考值。2.牵引指令图3-30驾驶控制器警惕按钮控制电路列车通过牵引控制保护电路输出牵引指令。主要包括：驾驶控制器警惕按钮控制、牵引起动联锁控制。列车激活列车安全回路正常继电器列车零速继电器警惕继电器警惕按钮警惕延时继电器（1）警惕按钮控制（1）警惕按钮控制位置：警惕按钮就是司机主手柄头上的“蘑茹”型按钮。作用：设置警惕按钮控制环节，主要是用来防止司机在驾驶途中精神不集中，失去意识、神志不清。控制电器：警惕继电器2K09。在牵引过程中一旦松开警惕按钮，3-5秒时间内未重新按下，列车将立即启动紧急制动并鸣笛报警，因此司机在驾驶过程中必须每隔几秒钟按一下，或者一直按着；否则，列车立即启动紧急制动停车。1）人工驾驶状态图3-30

驾驶控制器警惕按钮控制电路

在人工驾驶状态下，随着列车激活、列车安全回路正常、列车处于静止状态，警惕继电器2K09得电，控制电路为：20100·2K05·2K10·2K11·

2K09

·304001）人工驾驶状态（续）

只要开始操纵司机控制器，就需要一直操作警惕按钮2A01-S02。此时2K08警惕延时继电器电路得电并自持，控制逻辑为：20100·2K05·2K10·2A01-S02·(-S10)(-S20·2K09+2K08)·2K08·30400图3-30

驾驶控制器警惕按钮控制电路1）人工驾驶状态（续）——构成2K09列车非零速供电。

电路为：20100·2K05·2K10·2K08(25-28)·2K09(14-13)·2K09·30400图3-30

驾驶控制器警惕按钮控制电路继电器2K09必须得电才能使紧急制动无效。当列车正在运行或正在移动时，警惕按钮松开了——接近整定时间（3～5秒）时能立即听到信号(鸣笛)声，只要及时的按下警惕按钮就可以缓解报警声和维持牵引状态；——如果超过了由2K08警惕延时继电器设置的时间限制，则2K08断开，2K09失电，施加快速紧急制动直到列车完全停止。人工驾驶启动时，2K09的得电启动需要三个条件：（1）列车已激活；（2）紧急继电器被激活(没有中断列车安全回路，紧急制动未施加)；（3）列车处于静止状态。1）人工驾驶状态（续）2）自动驾驶模式图3-31

牵引指令控制电路

在自动驾驶模式下，警惕按钮不起作用，被ATC旁路，其功能仍在。

由电路图3-30可知，在自动运行时，此功能可通过继电器4K04的一组常闭联锁（61-62）切断手动回路，一组常开联锁（43-44）使2K09得电，一组常开联锁（53-54）接通ATO，其控制原理如图：X（2）牵引指令牵引-制动控制器（主控制器）2A01-S20必须被设置在牵引槽外面的位置，在列车启动时激活2K08，在运行时该支路由2K08的（15-18）联锁短接，

如图所示：图3-30

驾驶控制器警惕按钮控制电路图3-31

牵引指令控制电路牵引指令构成继电器列车主风缸压力监测继电器疏散门检测继电器停车制动检测继电器列车左边车门监测继电器列车右边车门监测继电器疏散门旁路开关停车制动旁路开关车门旁路开关为ATP切除开关ATO模式继电器（2）牵引指令（续）（2）牵引指令（续）图3-31

牵引指令控制电路

列车需要牵引运行就需要2K06得电，2K06得电有两条途径：牵引指令发出的控制电路为：20413·2K56·7K06·2K57·8K09·8K10·2V04·206422）自动驾驶时电路为：4A06·20412·4K04·

2K06

·30400自动驾驶模式时ATO驾驶模式激活后4K04线圈得。1）手动驾驶时电路为：20411·4K04·

2K06

·30400列车牵引条件必须满足的起动联锁逻辑关系。图3-32

启动联锁内部逻辑关系

列车牵引指令通过牵引指令线20642将信号送到车辆的电子制动控制单元（EBCU）和牵引控制单元（DCU）,牵引回路构成。

牵引力的大小则由司机控制器通过参考值转换器（RVC）转换后传输给牵引控制单元，并由牵引控制单元传递到逆变器输出力矩，进行列车牵引。（2）牵引指令（续）旁路功能：在故障情况下，如各监测继电器出现故障烧损不能正确传递检测信息时，而此时列车实际上处于正常状态时，为了避免对列车正常运营造成影响（如晚点、清客、救援等），列车设置四个旁路开关，分别对疏散门、停车制动、车门、气制动进行旁路，取消启动联锁保护功能，应急处理保证列车启动运行。城市轨道交通运营过程中对于旁路开关的操作有着严格的规定，在打旁路开关时，必须确认列车状态处于正常情况，必须得到行车调度的授权才能进行操作，再操作旁路开关。（2）牵引指令（续）（3）五个起动联锁及其控制1）主风缸压力起动联锁保护

6节车主风缸压力检测通过6个压力开关并联进行检测，形成“或”的关系，各车辆的压力检测开关检测的是列车管压力，主风缸压>7.0bar闭合，<6.0bar

断开。只要有一节车的主风缸压力检测开关闭合，主风缸压力检测继电器2K56即得电吸合。一旦列车主风缸压力<6.0bar，6节车的检测开关都断开，继电器2K56失电打开，列车牵引指令中断，封锁列车牵引。图3-33

列车主风缸压力检测电路2）疏散门起动联锁保护每个A车驾驶室设有一疏散门，用于在紧急情况下疏散乘客。列车须随时监测疏散门的状态。只有两个A车的疏散门全部都关好，列车疏散门监测继电器7K06才得电，列车才能进行牵引，否则，列车牵引指令中断，封锁列车牵引。3）停车制动起动联锁保护停车制动是列车在库内停车时防止在非正常情况下的滑动而施加的一种机械制动。停车制动采用弹簧制动方式，停车制动气缸充气缓解、排气施加。只有在所有6节车的停车制动全部缓解后，列车才能进行牵引。列车通过监测停车制动气缸压力来监测停车制动的状态。单节车停车制动的检测与控制，如图：①当停车制动气缸气压<3.0bar时，

2K50施加继电器得电动作，

电路逻辑为：30420·2F40·2Y02(01-02)·21901·

2K50

·30400——2K50通过列车线21901将信息送到电子制动控制单元EBCU中，停车制动风缸放风制动。图3-34

单节车停车制动检测电路3）停车制动启动联锁保护（续）

图中2K51为每节车停车制动缓解继电器，2K50为每节车停车制动施加继电器，停车制动气缸压力检测开关在2Y02中，其动作值为停车制动气缸压力大于4.5bar时闭合，小于3.0bar时断开。检测控制过程分析：②当停车制动气缸压力>4.5bar时，2K50施加继电器失电，断开施加指令，2K51缓解继电器得，

电路逻辑为：30420·2F40·2Y02(01-04)·21902·

2K51

·30400

——停车制动风缸充风缓解。手动停车制动3）停车制动启动联锁保护（续）驾驶室驾驶员控制面板上设置有操纵停车制动施加按钮2S06和停车制动缓解按钮2S05，通过司机室操作按钮控制停车制动气缸的风管电磁阀2Y02实现。

——电磁阀2Y02开通列车风管和制动气缸的通路，给气缸充气，压缩空气克服弹簧作用缓解制动。

应急缓解停车制动的操作——拉动停车制动气缸的手动缓解拉杆，进行人工缓解。停车制动缓解按钮2S05和停车制动施加按钮2S06是带指示灯的按钮，在司机控制面板上的指示灯反映列车停车制动的状态。图3-35停车制动缓解与施加控制按下缓解按钮2S05，电磁阀2Y02缓解线圈得电，控制电路为21100·2K04·21601·2S06(13-14)·2F39·

2Y02缓解线圈

·30400按下施加按钮2S06，电磁阀2Y02制动线圈得电，控制电路为：21100·2K04·2S06·2S05·2F38·

2Y02制动线圈

·30400——电磁阀2Y02开通制动气缸和大气的通路，制动气缸排气，在弹簧作用下停车制动施加。列车停车制动的检测图3-36列车停放制动监测控制电路

当列车在激活端操纵停车制动施加和缓解按钮，通过停车制动缓解列车线21612，车钩连接器将电源传递至各个车辆的2Y02，控制每节车的四个停车制动器进行缓解；同理，通过停车制动施加列车线21622，车钩连接器将电源传递至各个车辆的2Y02，控制每节车的四个停车制动器施加，从而实现整个列车同时实施缓解和施加的动作。通过9Y01可以在连挂时将信息传递给相互连挂的列车或车辆。当全列车施加停车制动时：各车辆的2K50都得电，此时停车制动指示灯亮，电路为：…9Y06·23604·2K50·9Y05-9Y04·2K50·9Y03-9Y02·2K50·2K03(14-13)·2S06-R02·2S06-R01·2S06图3-37列车停车制动检测控制电路3）停车制动起动联锁保护（续）

所有六节车的停车制动全部缓解：即每节车2K51全部得电，列车停车制动缓解继电器2K57才得电，各辆车辆之间的停车制动缓解继电器的常开联锁通过列车线串联形成“与”的关系，对停车制动状态指示灯和列车停车制动缓解继电器进行控制，

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

2K57·30400。3）停车制动起动联锁保护（续）全列车停车制动缓解到位。同时，缓解指示灯亮电路为：23602·2K51·9Y059Y04·2K51·9Y039Y02·2K51·2K03(24-

23)·2V23·2S05-R02·2S05-R01·2S05图3-37列车停车制动检测控制电路3）停车制动启动联锁保护（续）

其中继电器9K04是在需要单元车辆移动时得电工作，保证单元车辆的列车线能够形成回路。

试灯按钮2S12，车辆司机控制面板上用于检测指示灯是否有损坏，电路逻辑为：21100·2V15·23500·2S12·23510·(2V17·2S06-R02·2S06-R01·2S06+2V16·2S05-R02·2S05-R01·2S05)图3-37列车停车制动检测控制电路4）车门起动联锁

设置目的：车门作为乘客进出列车的通道，其安全保障十分重要，特别在乘客被夹住、车门没关好情况下，列车一旦启动，将会直接危及到乘客的生命安全。

检测设备：主要由车门锁好行程开关、车门关好行程开关和车门紧急解锁行程开关检测车门的状态，如图3-38：控制原理：车门锁好和关好行程开关串联后与紧急解锁行程开关并联。只有当列车所有车门全部关好，列车车门关好继电器8K10、8K09才能得电吸合，这时牵引指令才能形成回路，牵引指令才能发出。车门锁好行程开关车门关好行程开关车门紧急解锁行程开关两种保护情况：列车两种保护情况：有ATP保护、无ATP保护列车有ATP保护：列车车门监测信号直接送给ATP系统，由ATP软件进行保护。如果在ATO模式下，列车因收不到速度码而不会动车。如果在人工驾驶模式下，车门并无启动联锁，而是当ATP系统一旦检测到有车门没关好，则马上触发紧急制动。在图3-31中该起动联锁功能由ATP切除开关4S01所旁路。在列车无ATP保护：列车将直接通过110V继电器控制电路进行保护，即若车门未关好，则车门关好继电器8K09、8K10不得电，牵引指令回路无法构成，列车牵引指令将被封锁列车对车门设有另外一种保护，只有在列车牵引指令信号为高电平时，列车牵引逆变器中线路接触器才能获得使能信号。也就是当列车所有车门全部关好后，牵引逆变器线路接触器才允许闭合，牵引逆变器才能开始工作，列车才能进行牵引。2K06继电器在列车有牵引指令时闭合，其主要作用是在列车车门被旁路情况下，保证列车能启动而设置的。对于这种车门保护功能，主要是保证在列车停站开门后，牵引逆变器线路接触器断开，使牵引逆变器与接触网处于断开状态，从而保障在乘客上、下车时列车不能启动。5）气制动起动联锁保护分类：城市轨道交通地铁制动系统包括电制动和气制动，其中常用制动以电制动为主，在电制动力不足，或低速停车时（8km/h），才施加气制动。环节设置目的：为了防止在列车牵引时气制动不能缓解而对轮对造成危害，必须对列车气制动状态随时进行检测。单节车气制动检测控制电路，如图3--39所示。图3-39单节车气制动检测控制图分别为一节车两个转向架的气制动压力检测开关气制动监控继电器单节车气制动施加继电器本节车气制动缓解继电器本节车全部制动缓解监控继电器其动作值为：当气制动压力大