全自动驾驶电客车自复位装置的故障分析及升级优化.pdf
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1、运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 1010引言截至2021年底,北京、上海、广州、南宁、深圳和重庆等14个城市开通了全自动运行系统线路,共计23条线路554km,全自动运行技术已成为国内外城市轨道交通发展的主流趋势1。南宁轨道5号线采用无人值守的列车自动运行 goa4等级设计与建设,是广西及华南地区第一条轨道交通全自动运行地铁线路,电客车采用6节编组的 B型列车,2021年12月16日正式开通载客运营。自复位装置是全自动运行轨道交通线路的特有装置,是一种能自动复位的开关。自复位装置的用途是当电客车的相关空气开关意外分闸后,电客车的网络控制
2、系统(TCMs)可控制自复位装置动作,尝试自动合闸复位。目前南宁轨道交通5号线电客车的自复位开关主要安装在包括牵引制动控制、司机室占有、安全回路、列车控制、气制动监视、辅助逆变、紧急通风、走行部检测等控制电路的关键继电器正下方,每列车共安装有38个自动复位装置。复位装置的复位功能为电客车提供列车控制电路的断路器状态检测硬线通道及复位硬线控制通道,TCMs 通过扫描(单通道扫描或矩阵扫描)实时监视列车控制电路断路器状态,在无人驾驶模式下,当断路器开关跳闸时,TCMs 可通过列车控制电路断路器复位硬线控制通道控制自复位装置,通过自复位装置对跳闸断路器进行自复位控制。自复位装置为免维护产品,理论动作
3、寿命次数为1万次,实际使用过程中该装置动作极少。文章以某品牌自复位装置为研究对象,分析自复位装置 MosFET 的 gs/Ds(栅极与源极/漏极与源极)被击穿短路的原因,并制定升级优化方案及措施,避免同类故障再次发生,影响正线运营安全。1 故障现象及原因分析1.1 故障现象2022年2月5日11:18,南宁地铁5号线0519车运行至新秀公园至广西大学上行区间出清站台约10m 处,多职能组员报列车发生紧急制动,信号屏“DMi”显示红手掌、红方块,车辆屏“hMi”显示“无司机室激活下占有故障”。oCC 指令多职能组员接管列车并按照故障处理指南处理,11:26,经多职能组员处理后故障不能排除,列车仍
4、无法动车,最后列车退出运营服务,回车辆段进行故障调查,分析和处理。1.2 原因分析电客车回到车辆段后,拔除0159车牵引制动控制自复位装置(=32-M109)外部接线,用万用表欧姆挡测量自复位装置各个引脚之间的电阻,如图1所示,发现其内部电源正极引脚与接地引脚互相导通(正常阻值应为无穷大)。恢复牵引制动控制自复位装置(=32-M109)外部接线并启动电客车后,因牵引制动控制自复位装置(=32-M109)内部短路接地,从而导致整条列车控制电路接地,控制回路上游空开(=24-F105)一直处于断开状态,TCMs 采集到“车辆紧急制动状态”为低电平,TCMs 认为此时车辆处于紧急制动状态,向牵引系统
5、(DCU)发出制动指令进行牵引封锁,故在列车全自动驾驶(FaM)模式和列车自动防护下的人工驾驶(CM)模式下,车辆摘要全自动驾驶电客车因自复位装置内部点位短路接地,造成电客车控制电路处于接地状态,车辆施加紧急制动,并向牵引系统发出制动指令进行牵引封锁,进而导致车辆在列车全自动驾驶模式和列车自动防护下的人工驾驶模式下均不响应牵引指令,车辆无法动车。经过对自复位装置拆解分析,故障原因为复位装置 MOSFET 的 GS/DS 被击穿短路,MOSFET 长时间带电使得线圈长期通电,最后线圈过热烧毁,自复位装置失效。经与主机厂联合攻关,完成了对自复位装置内部控制电路升级改造,提高了自复位装置的抗干扰能力
6、、耐压能力和信号质量。经过现场测试和装车试用,自复位装置满足现场使用要求,自复位装置内部短路问题得到了有效解决。关键词全自动驾驶;电客车;自复位装置;击穿短路中图分类号U231+.6 文献标志码A全自动驾驶电客车自复位装置的故障分析及升级优化明洪,谢喜佳,韦忠潮,黄凯宇,肖辉胜(南宁轨道交通运营有限责任公司,广西南宁530029)运行与维护 Running and Maintenance 102 今日制造与升级 2023.6均不响应牵引指令,车辆不能动车。尝试将该接地线路拔除后,列车紧急制动缓解,故障原因指向确定。2月5日晚,经更换自复位装置后0519车功能恢复正常,已满足上线运营条件。主体装
7、置:含电子阀、电子元器件等电源正极+接地-脉冲控制+动作机构图1 自复位装置结构组成拆解牵引制动控制自复位装置(=32-M109),测量故障件的正极引脚与接地引脚之间的阻值为0.4,测量结果见图2,判断为该故障复位装置内部的 MosFET 击穿,进而导致列车整条控制回路接地,车辆施加紧急制动无法动车。图2 复位装置MOSFET内阻测量2 故障临时应对措施为防止类似故障再次发生,组织对电客车的特别关键的继电器、接触器及5号线自复位装置开展全面普查。特别关键继电器、接触器是指发生故障后可能导致列车紧急制动、无法牵引、无法制动、制动无法缓解、断激活等严重影响列车正线运行安全事件的装置,其中复位装置是
8、全自动运行线路5号线特有装置。经排查,电客车各关键继电器、接触器状态良好,发现6个自复位装置阻值存在异常,现已全部更换完毕,更换后自复位装置工作状态正常。同时,因发生短路的位置是空开自复位装置(=32-M109)的电源正负极之间,为了避免同样的故障再次发生,需要在复位装置升级优化前将 TC 车、MP 车、M 车空开自复位装置供电电源相关接线拔除,并做好防护,待后期隐患消除后进行恢复。本次临时取消自复位装置功能后,不影响车辆正常供电和控制功能,相关空开状态监视和显示功能保持正常,影响的仅是车辆空开自复位装置将不具备自复位功能。车辆监控所有空气开关状态,当有空开跳闸后,车辆 hMi 屏事件信息提示
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