地铁信号与车辆接口的研究

陈静

（南昌轨道交通集团有限公司运营分公司）

摘 要： 信号系统作为地铁机电设备的主要基础设备，是保证列车和乘客的安全，实现列车快速、高密、有序运行的关键系统之一。结合实际，分析正线与车辆段信号系统联锁接口方案，对保证列车运营的安全性和可靠性具有十分重要的作用。

关键词： 信号；地铁；接口

1.背景

为了实现列车自动控制，信号与车辆接口问题成为了影响调试进度的重要因素。广州地铁4号线于2006年12月28号全线开通，列车运营至今日已逾11年之久，期间发生多次信号与车辆接口方面的故障，使列车晚点，影响运营服务质量。用过其中的典型事例分析，希望能对今后地铁车辆与信号接口方面的维修、设计工作提供参考。

2.信号系统与车辆系统的接口

2.1 电源

由车辆提供4路DC110V电压给车载信号设备，在77-143V的电压范围之内设备可正常工作，短时间的低于或高于此电压范围不会影响设备的工作。车辆提供的4路DC110V通过自动保险开关后接到车载设备的分线端子上，经过转换，分别提供给ATO设备、ATP设备、110V外设和24V外设。

2.2 ATP车载单元的外部静态输入

2.2.1 主控钥匙

ATP车载单元向列车驾驶室的主控钥匙接点送110V电压，当主控钥匙打开，接点闭合，送回110V电压给ATP车载单元，如果主控钥匙没打开，接点没闭合，就没有110V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断主控钥匙是否打开。

2.2.2 门控接点

ATP车载单元向车辆左右门锁闭继电器的接点送24V电压，当左右两边车门全部都关闭，两锁闭继电器的接点闭合，送回24V电压给ATP车载单元，当其中有一个门没关；对应的左门或右门锁闭继电器的接点就不闭合，没有24V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断车门是否关闭。

2.2.3 ATO启动按钮

ATP车载单元向列车驾驶台上的ATO启动按钮接点送24V电压，当按压ATO启动按钮，接点闭合，送回24V电压给ATP车载单元。当没有按压按钮，接点不闭合，没有24V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断有无按压ATO启动按钮。

2.2.4 ATO释放

ATP车载单元向列车驾驶台上的方向手柄和主控手柄的串联接点送110V电压，放方向手柄在向前和主控手柄在零位时，110V电压送回给ATP车载单元，当方向手柄不再向前或主控手柄不在零位，没有110V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断是否能达到ATO释放。

2.2.5 RM按钮

ATP车载单元向列车驾驶台上的RM按钮接点送24V电压，当按压RM按钮，接点闭合，送回24V电压给ATP车载单元，当没有按压按钮，接点不闭合，没有24V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断有无按压RM按钮。

2.2.6 强行开门按钮

ATP车载单元向列车驾驶台上的强行开门按钮接点送24V电压，当按压强行开门按钮，接点闭合，送回24V电压给ATP车载单元，当没有按压按钮，接点不闭合，没有24V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断有无按压强行开门按钮。

2.2.7 车辆的紧急制动状态

输入由车辆到ATP车载单元，当电压是110V时，非紧急制动状态，当电压是0V时，为紧急制动状态。ATP车载单元通过检测该电压，来判断车辆是否产生了紧急制动。

2.2.8 自动折返按钮

ATP车载单元向列车驾驶台上的自动折返按钮接点送24V电压，当按压自动折返按钮，接点闭合，送回24V电压给ATP车载单元，当没有按压按钮，接点不闭合，没有24V电压送回。ATP车载单元通过检测该电压，来判断有无按压自动折返按钮。

2.3 车载ATP到车辆的静态输出

2.3.1 紧急制动

从车辆给110V电压到ATP车载单元，经ATP的K6、K7继电器接点后，送回给车辆，如果ATP没有启动紧急制动，继电器接点闭合，送回车辆的是110V电压，车辆不会实施紧急制动。当ATP启动紧急制动，继电器接点断电，110V电压不能送回给车辆，车辆实施紧急制动。

2.3.2 门释放（左门释放和右门释放）

ATP车载单元送电压给车辆的相关继电器，当送的是110V电压，車辆相关继电器接点吸起，车门允许打开，当电压为0V，车辆相关继电器接点落下，车门不允许打开。

2.3.3 ATP安全责任

当ATP车载单元已承担列车的安全责任，从ATP送110V电压，点亮车辆驾驶台RM按钮上的ATP安全责任灯。

3.接口问题分析与处理

3.1 电磁兼容问题

广州地铁4号线采用的是直线电机系统，这项新技术带来的诸多好处的同时，也提高了对车载设备电磁兼容的要求。

4号线正线运营中，车载信号系统在列车辅助逆变器工作的情况下，多次出现ATP自动保护和车载应答器死机，即车载应答器无法启动，不能正常收到线路上的应答回复。通过对应答器输入干扰电平的多次测量，发现列车辅助逆变器对应答器启动干扰输入已经达到了20DB。调查中发现批量生产的列车辅助逆变器内的晶闸管曾进行换型改造，加大了逆变器的输出功率，改造后的列车电磁兼容性能不能满足设计初期的要求。

3.2 列车车门控制方式接口问题

地铁车辆是采用的电控电动的塞拉门，其控制功能由门控器EDCU来完成。门控器EDCU的控制逻辑是：

（1）开门列车线持续接收110V电压超过500ms以上，执行开门动作。

（2）关门列车线持续接收110V电压超过500ms以上，执行关门动作。

为实现列车ATO驾驶时能够自动开门，在门控器的开门指令线上，并联了车载信号控制的开门继电器触点，而在车载信号的车门控制逻辑中，开门继电器常开触点动作后将持续闭合，直到检测到司机按下关门按钮指令，该常开触点才会断开。

这样的控制逻辑将引发一个问题，当车门发生故障且车门打开情况下，需要司机先手动关门再切除车门，车门关到位后，由于EDCU的开门指令线持续得电，开门命令有效，门控单元再次持续执行开门动作，车门将重新打开，无法进行正常关门操作。唯一的解决办法是关闭门控单元EDCU的控制电源，切除电动控制，再手动关门。这样的后果是浪费正线处理故障时间，容易造成列车晚点。

通过对该问题的深入研究，笔者认为解决此问题可通过两种途径。途径已是信号方更改继电器控制逻辑，控制信号的开门继电器触点闭合500ms后，将其关断，使开门指令线失电，便可以模拟司机人工开门时的操作。途径二是通过更改车门控制器EDCU的逻辑，增加车门状态的记录功能，只检测开关门信号的上升沿，便可以有效地屏蔽来自车载信号控制的持续开门电平。

3.3 列车制动力不稳的问题

地铁列车采用电制动与空气制动联合作用的混合制动方式，在列车进行ATO自动驾驶调试时出现过制动减速率不稳定，影响了ATO停车精度。

4.结语

车辆信号接口不仅在设计初期应周全考虑，在设备维护期间也是管理的一大难题，接口联络和设计工作质量优劣直接影响到后期车辆运营情况，期望本文能够对城市轨道地铁车辆设计，运营维护工作提供现场经验和帮助。

参考文献

[1]城市轨道交通-信号系统接口管理技术探讨.李海川.电力机车与城轨车辆.2003.