地铁列车能耗分析

摘要: 通过对广州地铁一号线列车在正常运营时牵引系统能量消耗的分析, 表明: 目前地铁列车再生反馈制动的节能效果明显, 在运营行车密度足够大的情况下, 通过制动电阻消耗的能量是很有限的。

关键词: 地铁列车; 能耗; 反馈制动; 制动电阻; 节能

0 引言

近年来, 随着我经济水平的迅猛发展, 各主要城市地铁事业正在迅速发展, 在未来的几年我国将会有更多的地铁线路和更多的地铁列车投入运营。便利的城市轨交通为市民的出行带来了极大便利的同时, 也带来了电能消耗的迅速增加。众所周知, 现代经济的迅速发展必须依靠能源, 而我国又是一个能源相对比较缺乏的国家。因此, 研究地铁列车的能源消耗情况, 分析并研究地铁列车节能途径是一件迫在眉睫的工作。

1 地铁列车反馈制动的使用

城市轨道交通列车的特点就是线路的站间距短, 列车运行时频繁地起动、制动, 就广州地铁而言, 现有线路基本上在列车达到最高速时很快就会制动。同时, 为了让列车能够准确地按照运行图来运行, 城市轨道车辆在

ATO( 自动驾驶) 模式下都是采用巡航方式来运行。目前,我国地铁列车大都采用接触网 / 轨直流供电, 牵引系统大都是变压变频的交流传动系统。列车牵引时从电网吸收能量, 制动时采用反馈制动把制动能量反馈回电网, 当电网电压升高到一定程度( 1 800 V) 时采用电阻制动。基于地铁车辆快速起动、快速制动、全线以精确的预设速度运行的特点, 列车在起动时会消耗大量的电能, 在制动时就必然要产生相当大的制动能量。反馈制动把动能转化为电能送入电网供其它列车使用, 这极大地降低了列车的实际能量损耗。

但是, 由于列车运行图及整个线路多种因素的影响,列车配置了制动电阻来消耗列车制动时线路其它列车不能吸收的制动能量。广州地铁现有 4 条地铁线路, 制动电阻的使用情况如表 1 所示。

而制动电阻的使用有以下弊端: 1) 制动电阻消耗电能, 制动能量被浪费; 2) 有强迫风冷的制动电阻, 列车必须提供强迫风, 这也是一种电能的浪费; 3) 车载的制动电阻增加了列车重量, 同时增加了列车的造价; 4) 制动电阻发热对列车其它设备和隧道内其它设备造成影响。

基于以上使用制动电阻弊端的考虑, 近年来有人提出了采用超级电容的方案来代替制动电阻。而且超级电容也分车载和地面放置两种方案来考虑。对于地铁列车有没有必要采用超级电容, 笔者认为需要从节能效果和制造维修成本等方面来考虑。为了能够得到比较准确的列车能量消耗的数据, 我们对广州地铁一号线列车在正常运营时的能量消耗情况进行了测量。通过对测量数据的分析, 明确了广州地铁一号线列车能耗的实际情况, 为综合考虑地铁列

车节能方案提供依据。

2 数据的采集

2.1 数据采集的时间( 见表 2)

由于城轨列车在运营的不同时段列车间隔是不同的, 而不同间隔下列车制动时反馈电能被其它列车吸收的情况也可能不同。因此, 我们测量了列

车分别在高峰和低峰运行下的能量消耗。

广州地铁一号线列车牵引控制单元( DCU) 信号处理板上有相应信

号测量的接口, 这为我们此次测量带来了极大的方便, 表 3 中 A327 指的是DCU 的一块信号处理板, PB115 指的是测量接口。由于我们所采集的这些信号

最终是用来进行列车控制矢量计算的信号, 此处取得的信号值是非常准确的。

因此不考虑测量误差。

3 计算采用的概念

鉴于此前我们并没有看到完全针对地铁列车能量消耗进行的测量、计算和分析, 因此, 本文定义以下几个概念, 主要目的是为了能够完全清晰地

描述列车能量的消耗情况。

1) 列车牵引系统输入能量: 列车在区间运行时牵引系统从电网取

得的总电能, 其值是运行时间内对电容电压和正向线电流乘积的积分。

2) 再生制动馈入电网电能: 列车在区间运行时通过再生制动反馈

进电网的能量, 其值是制动时间内对电容电压和反向线电流乘积的积分。

3) 制动电阻能耗: 制动斩波相开通时在制动电阻上消耗的能量,

其值是制动时间内对电容电压和斩波相电流乘积的积分。

4) 列车实际牵引电能: 列车在区间运行时牵引系统实际消耗的电能。列车实际牵引电能 = 列车牵引系统输入能量 - 再生制动馈入电网电能。

简要地说, 在列车牵引期间, 列车从电网吸收了能量, 这就是“列车牵引系统输入能量”; 列车在进行制动时, 在电制动满足列车制动要求的情

况之下, 列车向电网反馈了电能, 这部分电能就是“再生制动馈入电网电能”;在列车制动期间, 当电网电压由于列车反馈制动的原因升高到 1 800 V 以上时, 列车不能再继续进行反馈制动,此时, 列车制动电阻投入使用, 在制动电阻上消耗的电能就是“制动电阻能耗”; 列车在正线运营期间, 不管电能是列车加速

时消耗的, 还是制动期间消耗在了制动电阻上,对电网而言, 都是对电能的消耗, 因此我们定义一个“列车实际牵引电能”的概念。从电网对列车的能耗输出这

一角度来看“,列车实际牵引电能”包括了“制动电阻能耗”。

为了能够对列车在区间运行时电能的去向有一个比较直观的认识, 我们采用以下两个概念进行分析。

1) 再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的比率

其表达公式如下:

再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的

地铁列车在加速牵引时牵引系统会有大量的电能转换为列车动能, 而在制动时也会有相当一部分列车动能通过牵引逆变器的转换以电能的形式反馈回电网。通过对“再生制动馈入电网电能”和“列车牵引系统输入能量”两个量进行定量的比较分析, 我们可以直观的认识到列车牵引时牵引系统吸收电网电能转化为列车动能再在制动期间把列车动能转化为电能的这一过程中能量的转移、消耗情况。

对电网而言,“列车牵引系统输入能量”不是真正的消耗, 列车实际牵引电能才是对电网电能的真正消耗, 也就是说“:列车牵引系统输入能

量”剔除了“再生制动馈入电网电能”这一部分, 它才是列车牵引系统对电网电能的真正消耗, 即“列车实际牵引电能”。

2) 制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率,

其表达公式如下:

制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率 =

列车牵引系统在加速牵引阶段吸收了电网大量的电能, 在反馈制动阶段向电网反馈了部分电能。除此之外,从电网的角度来看, 没有能够反馈回电网的电能全部被列车吸收了, 这一部分就是以上所说的“列车实际牵引电能”。但是, 对列车本身而言, 这部分电能大多都用于列车加速牵引、惰行、制动等各运行阶段整个系统的消耗上,如轨道的阻力、风阻、整个牵引系统( 牵引逆变器、牵引电机、线路) 热能消耗、能量形式转换过程中的能量损失等,以上这些能量的消耗与列车行驶的线路、整个线网的运行状态有关, 同时也与列车牵引系统的效率有关, 在此我们不作详细分析。

“列车实际牵引电能”还有一少部分是当电网电压升高到 1 800 V 以上时, 列车制动电阻投入使用, 此时的“制动电阻能耗”有助于我们定量分析讨论列车制动电阻的价值所在, 因此我们通过“制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率”来定量讨论“制动电阻能耗”。

4 能耗测试数据

广州地铁一号线是 6 节编组, 4 个动车 2 个拖车。考虑到一列车4 个动车的牵引系统完全相同, 本次测量仅采集一个动车的牵引系统的信号。

通过对测量数据的计算, 我们得到列车在高峰期间各区间运行时的能量消耗情况, 其汇总表见表 4 与表 5,表中区间号是从始发站开始依次排序。高峰期间, 列车上行时, 再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的比率为 0.524, 制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率为 0.083 4; 列车下行时, 再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的比率为 0.496, 制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率为 0.000 8。

表 6 与表 7 是低峰期间列车在各区间运行时的能量消耗情况的汇总表。低峰期间, 列车上行时, 再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的比率为 0.47, 制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率为

0.000 9; 列车下行时, 再生制动馈入电网电能占列车牵引系统输入能量的比率

为 0.42, 制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率为 0.031 2。

广州地铁一号线出于安全的考虑, 在列车停站开门时牵引系统会开通一次斩波相对电容进行放电。通过对列车采集的信号分析, 制动电阻能耗小于 0.01 kW/h 的记录全部是列车在车站停车且开门的瞬间产生的。因此,小于0.01 kW/h 的记录全部是对电容放电的能量, 并不是制动时的消耗。

5 测量结果分析

1) 列车无论是在高峰还是在低峰期间运行, 电阻制动实际工作的次数非常少。在高峰期只有上行第 13 个区间有一次明显的电阻制动, 制动电阻消耗 10.5 kW/h 电能。低峰期只有下行第 5 个区间有一次明显的电阻制动,制动电阻消耗 3.1 kW/h 电能。

图 2 是低峰期间上行第 6 个区间列车牵引制动的信号, 3 条曲线从上至下依次是 XIN、XUD、XIBS。由于列车在整个牵引制动过程中斩波相没有任何电流, 因此, 列车在此区间运行时没有进行电阻制动。同时,从图中的曲线可以看出, 电容电压迅速下降的同时斩波相电流瞬间增大, 这就是开门瞬间斩

波相开通的记录。

2) 广州地铁一号线目前“列车牵引系统输入能量”在制动时有大约 48% 反馈回了电网用于其它列车消耗, 在“列车实际牵引电能”中有大约2.9%被制动电阻消耗。“列车实际牵引电能”中 97.1%在列车的运行过程中由于线路阻力、风阻、制动时补充的气制动等消耗掉了。因此, 不管采用什么方式来节能, 理论上能够节约的电能不超过目前“列车实际牵引电能”的 2.9%。

3)“制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率”最大的是高峰期上行时, 达到了8.34%, 高峰期下行和低峰期上行期间制动斩波相均没有开通, 低峰期下行时“制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率为3.12% 。两个往返中总的“制动电阻能耗占列车实际牵引电能的比率”是 2.9%。

图 3 是高峰期间上行第 13 个区间列车牵引制动的信号, 可以看出, 斩波相开通时制动电阻的电流非常大, 但此种情况很少发生。列车制动时反馈的电能大约是实际牵引时电能的 48%, 尽管正线运营列车各自起动、制动的时机受多个因素的影响, 但我们可以做一个简化。设正线运营列车总数为m, 制动列车数为 n, 则制动列车制动能量能够被牵引列车正好吸收的等式如下: n×0.48 =( m- n) ×1

结果有: n / m= 0.67

即只要全线制动列车的数量不超过运营列车数量的67%, 在不考虑线路损耗的情况之下, 制动列车反馈的能量能够完全被此时正处于加速状态的列车吸收, 此时列车的反馈制动不会造成电网电压的升高, 列车制动电阻不会投入使用。

在实际的运行中, 出现超过 67%列车在同时进行制动的情况很少, 因此需要进行电阻制动的情况也比较少。当然, 此处分析不考虑有列车在惰行、停止等状态, 仅仅做简化分析。

4) 由于高峰期载客量明显比低峰期大, 载客量对牵引的能耗产生了影响, 低峰期列车行车间隔增大客流减少但制动电阻的使用并没有增加, 即只要列车运行图组织得好, 行车密度足够大, 间隔均匀, 且同一供电区间内各列车起动加速和制动的时机配合恰当, 反馈制动总是能够发挥很好的效果。

6 结论

目前地铁列车反馈制动的节能效果是明显的, 制动电阻消耗的能量是有限的, 这也是为什么有些日本城轨系统不配置制动电阻的原因。当然, 地铁运载系统是一个非常复杂工程, 制动电阻上消耗的电能很有限并不代表制动电阻的作用不大, 也并不代表制动电阻可以取消。是否采用制动电阻, 制动电阻是否要安装在列车上, 以上问题都必须在地铁系统设计时综合考虑。本文通过对地铁列车电能消耗的分析, 明确了广州地铁一号线列车能耗的实际情况, 对综合考虑地铁列车制动电能的吸收装置有借鉴意义。

[1] 西门公司. 广州地铁一号线车辆描述[M]. 柏林: 西门子公司,1998.

地铁列车控制模式

摘要：随着全国各大城市开始大力建设公共交通系统，尤其是具有大容量、高速度和高效率特点的城市轨道交通系统得到了充分的重视和长足的发展。地铁列车控制系统以安全为核心，以保证和提高列车运行效率为目标。系统在保证列车和乘客安全的前提下，通过调节列车运行间隔和运行时分，实现列车运行的高效和指挥管理的有序。关键词：地铁列车控制系统；地铁列车控制模式 1.正常控制模式 1.1 列车进路控制列车进路控制的原则：以联锁表为依据，输出进路控制命令。正常情况下atc系统根据列车运行时刻表进行正线进路的中心ats自动控制或设备集中站车站储存了当日时刻表的车站ats自动控制。必要时中心调度员可介入进行人工控制。在运营需要时中心与设备集中站经过一定的授与权和接受权手续后实现车站人工控制。当车站发现有危及行车安全的情况时，车站值班员可以采取措施，强行进入车站人工控制。运行需要或ats通道设备故障或中心故障时可降级为车站自动控制。车站ats分机可以根据时刻表或接近列车的车次号及目的地号等信息进行列车进路的车站自动控制。通过联锁设备可以办理列车自动进路和自动折返进路。车辆段值班员人工办理进路因轨道空闲检测设备故障而不能办理进路时，可由车站值班员办理引导进路控制列车运行，此时的列车运行安全由司机来保证。 1.2 列车运行调整 ats子系统根据列车运行状态及车地通信设备提供的信息，实时对在线列车进行车次号更新、加车、减车等操作。列车运行偏离运行图时，应能自动对列车进行运行调整或提示调度员对在线列车实施运行调整，其中自动调整的主要手段为ato站间运行时分及atp/ato模式下的站停时分的调整。当因列车发生故障等原因造成运行大规模紊乱时，ats子系统应能提示调度员进行人工调整。人工调整主要包括：站停时分调整；增、减列车；列车始发、终到站变更等。ats子系统故障后，在恢复行车指挥功能的过程中，系统具有自动或辅助调度员使系统尽快投入运用的能力，包括在线列车检测与恢复、时刻表建立、列车跟踪恢复及进路控制恢复等处理。 1.3 列车站间运行及车站定点停车系统根据线路条件、道岔状态、前方列车位置，控制列车以系统确定的安全速度运行或在必须停车的地点前方停车。由于系统判断列车在区间运行，因此由atp限制不能打开车门。若车门误打开，则atp报警并强迫列车停车。ato的停车控制功能可保证列车停在区间分界点前方一定位置或在前方列车或目标地点前方的安全防护距离以外停车。区间停车后，在atp 允许列车运行时，ato自动控制列车启动。列车依靠车站定位装置精确测定运行停车位置，ato控制列车制动，使其精确、平稳地停在设定的停车位置。在atc系统控制列车运行的情况下，列车在站台停稳、并进入规定的停车范围、欲开启车门的方位正确时，atp子系统发送开安全门和允许ato子系统向列车发送开左或右侧车门指令，ato子系统控制允许相应的车门自动打开或向司机提示应该开启的车门。无论是区间停车还是进站定点停车，ato均应保证控制的舒适度、停车过程的快速性。 1.4 车站发车车站停车时间结束时，发车表示器显示0秒，指示司机发车。此时，可由司机控制关闭车门，车门、安全门全部关闭后，ato发车指示灯点亮，司机按压ato启动按钮后，列车自动由车站出发，列车进入区间后，发车表示器熄灭。若车门或安全门没有关闭，按压ato启动按钮动作无效，列车不能启动，发车命令无效。 1.5 行车交路折返站折返

地铁列车门控系统动作原理

门控系统动作原理2011 预备知识信号设备： ATC设备轨旁ATC设备 1．STIB信标Static Train Initial Beaconing 静态列车初始化信标：位于线路中间，长4米，黄色，位于每个站台正方向的头部和折返信号机前方以及自出入库线上从停车场进入正线的信号机前方，STIB信标主要用来对车载SACEM系统进行初始化。 2．MTIB信标Mobile Train Initial Beaconing 动态列车初始化信标：是由两个RB组成，相隔21米，只有区间有。MTIB信标有三个作用：对车载SACEM系统进行初始化；定位列车；标准编码里程器。 3．S-BOND：安装在区间内，用于向列车发送轨旁信息。 4．RB信标Relocate Beaconing 重定位信标：位于线路中间，长53厘米，黄色，站台和区间都有。

RB信标主要为车载SACEM系统进行定位所用。 5．PEP紧急停车按钮Platform Emergency Pushbutton 站台紧急（停车）按钮：位于车站站台上，每侧站台都有2个：头部和尾部各一个。当发生危及行车安全时，由车站站务员敲碎玻璃，将按钮按下，列车紧急停车，确保行车安全。（切除ATC状态下列车不停车）车载ATC初始化在STIB信标上的初始化：当列车停在STIB上方，列车会自动读取STIB信息，此时DDU上的ATP，RMO，ATO三灯会同时闪烁，提示司机等待，2到3秒后，一旦STIB上的初始化步骤完成，DDU上的ATP 灯、ATO灯稳定绿色。这时如果信号机开放，司机可以根据速度表上的目标速度以ATO模式驾驶列车。但如果在车站STIB上初始化时ATO方式发车无效，此时司机须以ATP手动方式驾驶到下站后才能将模式开关拨到ATO档，按压启动控制按钮，列车自动驾驶。在MTIB信标上的初始化：列车的初始化还可以在MTIB信标上进行。列车以RMO模式越过第一个MTIB信标。几秒后，一旦初始化步骤完成，DDU上的ATP灯亮稳定绿色，ATO灯绿闪，这时候司机继续以RMO方式运行，当列车越过前方的S-Bond后，DDU上的ATO灯亮稳定绿色，RMO灯灭灯。司机可以ATP模式继续驾驶列车。到下一站后将模式开关拨到ATO档，按压启动控制按钮，列车自动驾驶。开关门作业及发车当列车对准位后（其精度为士0.5m）相对应站台侧的开左门或开右门灯点亮，此时司机可以按下该侧的开门按钮开门。如允许开左/右门灯不亮司机可以使用洗车模式开门。当车站发车表示器白色灯光闪烁时，司机可以关门，同时DDU面板发车灯也绿色闪烁。当列车门关好后，DDU面板发车灯变成绿色稳定，此时司机可以以ATO或ATP手动发车。当车站发车表示器不亮，同时DDU面板发车灯也红色，则代表列车扣车，此时司机不能发车，须等到车站发车表示器白色灯光闪烁时，司机才可以关门动车。

城市轨道交通列车驾驶模式

城市轨道交通列车驾驶模式一、全自动驾驶模式——ATO模式 1、司机将模式开关1转换至“ATO”位置，在此模式下，列车的起动、加速、巡航、惰行、制动、精确停车、开门及折返等由车载信号设备自动控制，不需要司机操作。 2、列车在站台停稳，车载信号设备给出门允许信号后，车门及安全门自动打开。 3、停站时间结束后，需要人工关闭车门，门关好后，按下ATO发车按钮，列车启动。 4、车载信号设备连续监控列车的速度，并在超过规定速度时自动实施常用制动，在超过最大允许速度时自动实施紧急制动。 5、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。二、速度监控下的人工驾驶模式——ATP模式 1、司机将模式开关1转换至“ATP”位置，在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动在车载信号设备限制下由司机操作。 2、开关车门由司机人工控制，但开车门仅在车载信号设备给出门允许信号时才允许操作。 3、车载信号设备连续监控列车速度，并在超过规定速度时实施常用制动。在超过最大允许速度时实施紧急制动。 4、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。三、限速人工驾驶模式——RM模式 1、司机将模式开关1转换至“RM”位置，在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动由司机人工控制。 2、车载信号设备不提供门允许信号，开关车门时需转至NRM模式。 3、车载信号设备仅对列车特定速度（25 km/h）进行超速防护，列车超速（大于25 km/h）时自动施加紧急制动。 4、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。

四、点式ATP模式——IATP模式点式ATP模式作为最常用的后备模式在CBTC系统无法启用的条件下使用，此时车载通信系统不能实现连续数据传输，依靠固定点式设备进行车地间的点式通信。 1、司机将模式开关1转换至“IATP”位置，司机得到行车调度员可以动车的指令后，按下驾驶台上的IATP释放按钮。在此模式下，列车的速度、监控、运行及制动由司机人工控制。 2、开关车门由司机人工控制，但开车门仅在车载信号设备给出门允许信号时才允许操作。 3、司机应根据操作规程注意控制进站对位时间及出站速度，防止出现紧急制动。 4、所有必要的驾驶信息将在司机室TOD屏上显示。五、非限制人工驾驶模式——NRM模式 1、司机将电气柜内模式开关转换到“NRM”位置，司机操纵台模式开关处于“OFF”模式位置。此模式下信号被切除，列车的速度、监控、运行及制动由司机人工控制，列车没有信号防护。 2、此模式在车载信号设备故障或有特殊运行需要时使用。列车安全完全由司机人工控制。六、无人自动折返模式——ATB模式 1、司机将模式开关1转换至“ATB”位置，车载信号系统设备处于上电等待状态，不再接收司机室内的驾驶操作命令。 2、当列车两端模式开关处于该模式时，两端车载信号设备处于工作状态；当一端车载信号设备完成自动折返时，它发送一个安全信息给另一端的车载信号设备以实现换端功能；另一端车载信号设备被激活后与轨旁通信，之前的车载信号设备断开。一旦所有条件都满足CBTC系统运行条件，CBTC驾驶模式将被授权允许新的车载信号设备控车。 3、列车无人自动折返时，司机须按压自动折返按钮，将驾驶模式转换为ATB，拔出钥匙锁好车门下车。

地铁列车应急牵引允许控制电路的设计

1 车辆概况南京地铁采用A 型车辆，其牵引、制动分别系统采用阿尔斯通和克诺尔公司的产品。车辆单元分为带驾驶室的控制车A、带受电弓的动车B 和不带受电弓的动车C 三种类型。6车编组，每一列车由２个单元构成，即为A—B —C —C —B —A，A 车头采用自动车钩，两单元之间采用半自动车钩，单元内部车钩用半永久性连接杆连接。 2 影响车辆正常牵引的故障 2006年3月9日，2122列车在奥体中心站启动时，车辆不能正常牵引，制动缓解指示灯无显示(不亮)，司机显示单元DD U 显示22A车制动缓解故障，降下受电弓推牵引，制动缓解指示灯无显示，仍不能正常牵引。下车查看发现，22A车的制动闸瓦实际已经缓解，因此，分析此车为制动缓解控制电路故障，现场无法处理，只能按特殊情况下应急低速牵引（3 km/h）回库。回库后更换制动压力控制开关触点BCPS ，试车线试验正常。此种故障运营１年以来已发生多次，此种故障的偶然性、突发性特别强，有时能自动恢复，在运行中不易找到故障的原因，从而，导致车辆不能正常牵引。3 控制原理根据牵引允许控制原理分析（图1），牵引允许时要激活１个牵引允许继电器MA R，通过M A R 接点可以激活牵引指令列车线并启动牵引逆变器电源，列车可正常牵引。在正常情况下激活M A R 得电通路条件是：（1）110 V 供电正常且钥匙闭合，司机室激活继电器COR3 常开点闭合；（2）所有的门都关闭，车门互锁继电器DIR_A1 和DIR_A2 常开点闭合；（3）所有停放制动都缓解，所有停放制动缓解继电器A P BR R 常开点闭合；（4）所有常用空气制动缓解，所有常用空气制动缓解继电器ABRR或制动未缓解延时继电器BNRDYR常开点闭合；（5）没有常用制动指令，制动需求继电器BDR 在常开点位置，接通回路；（6 ）紧急制动接触器E B K 1 、EBK2是得电状态（没有紧急制动)，EBK1 和EBK2 的常开触点均闭合。这样，MAR 就得电激活了，牵引指令列车线也就可以激活，列车就可以正常牵引。在列车没有开动之前，所有制动缓解继电器A B R R 是不得电的，M A R 不能靠A B R R 来激活。而是需要制动未缓解继电器B N R D Y R的常开触点临时激活一段时间。 4 致车辆不能正常牵引的原因空气制动的制动“施加”与“缓解”２根列车线串入每辆车制动缓解控制器BRG 中的压力开关触点BCPS（图2)，其中空气制动施加列车线（Brake applied trainline)串入的是常开触点，当它闭合时，则激活所有空气制动施加继电器ABAR ；空气制动缓解列车线（Brake re-leased trainline)串入的是常闭触点，要激活的所有空气制动缓解继电器（ABRR）。在BRG 开关内，若施加了空气制动，则开关压力会高于0.7 bar，然后开关触点动作，BRG状态发生翻转，制动施加指示列车线导通，

地铁闭塞模式

闭塞模式固定闭塞、移动闭塞和准移动闭塞两站之间的线路成为区间。列车在区间运行，必须区间空闲，而且必须杜绝其对向和同向同时有列车运行的可能，即必须从列车的头部和尾部进行防护。这种为确保列车在区间运行安全而采取一定措施的方法为行车闭塞法，简称闭塞。城市轨道交通，列车间隔控制（及闭塞）均由列车运行自动完成，故为自动闭塞。闭塞设备由ATP系统完成。城轨交通闭塞分为：固定闭塞、移动闭塞和准移动闭塞。移动闭塞和准移动闭塞可实现较大通过能力，技术水平高，有较大发展前景；固定闭塞技术水平相对较低，但可满足2分钟通过能力要求，价格低廉，较为实用。准移动闭塞式和移动闭塞式ATC系统可以实现较大的通过能力，对于客运量变化具有较强的适应性，可以提高线路利用率，具有高效运行节能等作用。（1）固定闭塞将线路划分为固定的区段，前后列车的位置、间距均由地面设备检测和表示，速度控制模式为分级控制（台阶式）。采用轨道电路来实现。（2）准移动闭塞（也可称为半固定闭塞）是预先设定列车的安全追踪间隔距离，根据前方目标状态设定列车的可行车距离和运行速度、介于固定闭塞和移动闭塞之间的一种闭塞方式。它前、后列车的定位方式不同的。前行列车的定位采用固定闭塞方式，而后续列车的定位则采用连续的或称为移动的方式。采用轨道电路辅以环线或应答器来实现。准移动闭塞速度模式既有无级特点，又有分级性质。在控制安全间隔上比固定闭塞进步，但其后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用区间的外方，并没有完全突破轨道电路的限制。

（3）移动闭塞是一种新型的闭塞制式。列车安全追踪间隔距离不预先设定，而随着列车的移动不断移动并变化的闭塞方式。它不设固定闭塞区段，前、后两列车都采用移动式的定位方式。借助感应环线或无线通信的方式实现。

轨道交通列车司机控制器的功能及故障模式

轨道交通列车司机控制器的功能及故障模式发表时间：2019-08-27T14:09:19.457Z 来源：《当代电力文化》2019年第7期作者：边少佳，陈腾 [导读] 对轨道交通车辆司机控制器设备的形式，功能，输入输出类型，进行了详细介绍。天津凯发电气股份有限公司天津 300392 摘要：对轨道交通车辆司机控制器设备的形式，功能，输入输出类型，进行了详细介绍。同时对司机控制器在运营过程中容易出现的故障现象进行归纳分析，针对故障原因提出预防和解决的措施，对列车车辆功能选型，运营维护有借鉴及参考意义。关键词：司机控制器，主控手柄司机控制器是一种手动电气设备，用于机车唤醒、换向、调速的控制命令输入及输出，是控制车辆驾驶的核心设备，类似于汽车的钥匙启动，方向盘和挡位控制器。常见的高铁，普铁列车，司机控制器常安装于控制台面，部分有轨电车为便于司机频繁操作，会将其小型化，安装于驾驶座椅扶手，使司机在坐姿下便于操作。司机控制器的钥匙开关，其主要作用为给列车控制回路通电，同时闭锁对侧司机控制器开启。列车两端的驾驶系统，只允许一端处于激活状态。常用的闭锁方式有两种，电磁机械闭锁或通过电气节点进行软件闭锁。钥匙开关常有两个位置：“开位”和“关位”。在锁具选型上，锁的可靠性是主要要求，锁直接影响到车辆的激活启动。目前大部分司机控制器均为合资品牌，采用IKON或KABA品牌的安全锁。这类锁具其特点是强度高，精度好，缺点是锁具精密，当频繁使用钥匙插拔发生钥匙磨损或形变，则开启不畅。为解决这一矛盾，衍生出两种解决思路，1）定制锁具和钥匙；2）将常规锁具进行改造，尽保留2—3个弹簧弹子。经验证，两种方式均有较好效果，在国内列车上均有使用。司机控制器的另一核心设备为“方向开关“，其主要功能是控制列车的行进方向，有“向前”，“向后”，和“0挡”共三个位置。其输出信号为节点信号。司机控制器的，钥匙开关，方向手柄，和调速手柄三者之间存在闭锁关系。其闭锁关系如下。 1）当且仅当方向开关位于“0档”，方可操作调速主控手柄。 2）当且仅当钥匙开关位于“开位”，方可操作方向手柄。 3）当且仅当主控手柄位于“0档“，方可操作方向手柄。司机控制器的另一个核心设备为“主控手柄“，主控手柄的有4个输出区域：“牵引区“、”惰行区“、”制动区“、”快速制动区“。 1）牵引区：有极输出，手柄在不同位置对应不同的牵引力。最大角度对应最大牵引力，最小角度对应最小牵引力。 2）惰行区：无级输出，在该位置输出型号唯一。 3）制动区：有极输出，手柄在不同位置对应不同的制动力。最大角度对应最大制动力，最小角度对应最小制动力。 4）快速制动区：无极输出，为节点信号，用于紧急情况下的快速制动，启动车辆最大的制动能力。主控手柄的输出信号模式有2种。一种是通过主控手柄带动滑动变阻器，通过滑动变阻器的分压原理输出3——8V（项目不同有差异）的直流电压。另一种是通过角度传感器，输出电压或电流信号。角度传感器是一种新型的电子模拟量输出设备。其原理是通过磁场感应并通过程序控制方式输出模拟信号，其特点是有源器件，带载能力强，其输出曲线通过软件编程设置，其输出特性可进行定制化设计。根据器件选型不同，其输出模式有电压输出，也有电流输出。随着自动化程度的提高，牵制制动系统对输入信号的类型有不同需求，出现输出占空比的方波信号，以及格雷码的数值输出信号。占空比及格雷码均为多级可平滑过渡的数字信号。其优点是可降低模拟信号输出受外部干扰的影响。在输出占空比信号及格雷码信号时，有两种方案，其一在司机控制器就近位置安装编码器，司机控制器依旧输出电压或电流的模拟信号，通过编码器的转换功能进行信号的转换。另一种方案是选用集成式的格雷码传感器或占空比信号输出的传感器。

浅谈现代城市轨道交通信号的控制方式

浅谈现代城市轨道交通信号的控制方式发表时间：2019-04-02T13:20:49.423Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：徐渊段斌 [导读] 轨道交通信号控制方式对轨道列车安全行驶起到极为重要的影响作用。浙江省杭州市 310000 摘要：轨道交通信号控制方式对轨道列车安全行驶起到极为重要的影响作用。通过对控制方式的分析研究，将影响与决定轨道列车行驶速度与进站制动的具体因素进行逐一剖析，通过功能分析、理论研究等手段对现代城市轨道交通信号的控制方式进行论述，为轨道列车的安全稳定通行奠定坚实基础。文中对现代城市轨道交通信号的控制方式进行了分析。关键词：城市轨道交通；交通信号；控制方式 1导言城市轨道交通系统中，信号系统的控制是保证轨道交通安全的重要部分，现代城市交通一般会采用列车的自动控制系统ATC，ATC系统包含三个方面，分别是列车指挥系统，列车运行的控制系统和列车运行综合化，主要包含三个子系统：列车自动监控系统ATS，列车自动运行系统ATO，列车自动防护系统ATP。 2基本构成其组成部分主要包括三方面，第一部分即联锁设备，第二部分即自动控制系统，最后一部分即轨道电路，其中，第二部分的作用主要是有序指导列车运行方向，确保列车能够自动化运行，同时，列车运行速度也会渐渐提升，列车安全能够得到保证，这会大大减轻工作人员的工作压力，全面提升交通通行能力。自动控制系统细分为三部分，分别为自动防护、运行，以及监控。该系统保护列车安全的过程中，常用两种方式，第一种方式即轨旁ATP，第二种方式即车载ATP，确保列车间隔控制在合理距离，避免列车因间隔过大或者过小出现安全事故。其中，自动运行系统主要负责操控列车运转，确保列车处于良好的运转状态，根据操作行为传递相应的信号信息；自动监控系统主要监督列车运行状态，具体包括运转调整、全面监督、时刻表生成、数据计算、线路显示等内容。 3现代城市轨道交通信号控制的重要性城市轨道交通更是现代化城市发展与建设的重要基础前提，对百姓日常生活、工业生产建设具有极为重要的现实意义。而在轨道列车进行运行中，交通信号控制可以起到进站引导、闭塞区信息传输、行驶速度自动调整等作用。其重要性具体如下： 3.1交通信号的合理、规范控制对轨道列车的稳定运行、安全行驶起到必要性的保障作用城市轨道列车在速度方面多为高速、超速，在整体运行时需要交通信号进行合理控制，这样才能进一步保障列车停靠、通行、加速等环节实施。 3.2交通信号的控制方式选择与应用对轨道列车的性能发挥、设备维护起到间接性保障作用现代城市轨道列车在高速行驶中极易造成相关设备损坏，这与轨道交通信号控制方式选择与应用至关重要。通过轨道交通信号合理控制可以减少对列车元件与设备的消耗损坏。因此，现代轨道交通信号的控制方式选择尤为重要。 4现代城市轨道交通信号的控制方式 4.1 ATS子系统控制方式 4.1.1集中控制型集中控制型主要体现在列车的整体运行，包括列车进站的控制功能和列车的运行计划全部包含在内，这些部分都可以在列车的集中控制中得到体现。集中控制的ATS的系统中，设备与车站的数据传输涉及到列车的运行安全问题，一般会采用光缆的方式来作为传输信息的渠道。这种类型的系统制式较为成熟，相关设备较少，设备的功能集中，使得设备的整体负荷量较大，加之对通信数据要求增加，因此设备易出现故障，而且由于集中性，一旦设备故障，影响范围大，不利于系统的整体运行。 4.1.2集中监控的分散控制型控制中心只对列车的整体运行进行控制，并且对列车的运行设定计划和整体监管，不直接对列车进行全面的控制，列车进站和相应的运行过程由各车站进行控制和监管。这种控制系统的控制中心整体负荷量较小，列车的数据传输不影响列车运行中的安全性，当列车发生故障时，可以使用降级运行的方式，在一定时间内不影响列车的整体运行。 4.1.3自治分散型自治型分散系统是随着计算机的迅速发展而逐渐被投入使用的，在列车正常运行过程中，控制中心可以利用对全线列车的整体监控和管理，车站监控列车的进站和出站的状态，但是中央计算机和车站的计算机处于同等的地位，具有同样的功能，可以对列车进行控制，中央计算机和车站计算机要相互协作，在中心计算机出现故障时车站计算机控制系统就可以代替中心计算机来控制交通线路，对全线交通进行监控。这种系统的优点是灵活性和可靠性都比较强，但是相对来说车站的整体设备较多，操作较为复杂。 4.2 ATP子系统列控方式 4.2.1分级速度信号控制系统现阶段，我国轨道列车运行主要采取分级速度控制系统。该系统多为阶段性逐一加速度流程。其中，ATP设备可以通过地面基地为正在运行的列车提供下一闭塞区域的数据信息。并通过与列车内部设备关联，起到自动调节列车运行速度。将列车运行到下一闭塞区的进、出速度进行提前设置。而闭塞区也可以将相关数据信息传输到列车中，其中包括闭塞区的真实数据、闭塞情况等。使整个轨道列车运行可以根据闭塞区实际情况进行针对性速度调整。 4.2.2目标距离信号控制系统 ATP设备通过地面设施可以为运行中的轨道列车传输相关数据信息，其中包括前行数据信息、入口数据信息等。在采用密保距离信号系统对该轨道列车进行控制时，轨道列车会对其目标距离进行一次标准判断，并调整到适应性行车速度。该适应性行车速度是根据目标距离的合理性标准判断，采取的阶段性速度调整。另外，也可以通过ATP设备向运行列车发出“允许列车运行权限LMA”命令。该命令可以使轨

北京地铁4号线列车空调通风和采暖系统控制方式设计 2008

北京地铁４号线列车空调通风和采暖系统控制方式设计冷庆君（南车四方机车车辆股份有限公司，山东青岛２６６０３１）摘要：介绍了北京地铁４号线列车空调通风和采暖系统控制的设计思想，分析了其网络控制优先和硬线控制为辅的设计特点，并考虑了对辅助电源设备可能造成的影响。关键词：地铁列车；空调；通风；采暖系统；控制中图分类号：Ｕ２６０．４＋３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－１１８７（２００８）０３－００１９－０４Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏＬｉｎｅ４ｖｅｈｉｃｌｅＬＥＮＧＱｉｎｇ－ｊｕｎ（ＣＳＲＳｉｆａｎｇＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＲｏｌｌｉｎｇＳｔｏｃｋＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｔｈｅｍａｉｎｄｅｓｉｇｎｃｏｎｃｅｐｔｏｆＨＶＡＣｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔｒｏＬｉｎｅ４ｖｅｈｉｃｌｅｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｒｏｌｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｐｒｉｏｒｔｈａｎｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎａｕｘｉｌｉａｒｙｐｏｗｅｒｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｒｏｔｒａｉｎ；ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ；ｈｅａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｔｒｏｌ电力机车与城轨车辆ＥｌｅｃｔｒｉｃＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ＆ＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔＶｅｈｉｃｌｅｓ研究开发第３１卷第３期２００８年５月２０日Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３Ｍａｙ２０ｔｈ，２００８收稿日期：２００８－０２－０２作者简介：冷庆君，工程师，１９９６年毕业于西南交通大学电力牵引与传动控制专业，长期从事城轨车辆设计制造工作。 ◆ ◆ 北京地铁４号线车辆空调通风和采暖系统在设计上吸收了香港地铁车辆多年的成熟运用经验和设计理念。该项目在空调通风和采暖系统控制方式的设计上一改传统的“通过操作操纵台上硬线开关控制的方式”，充分利用了列车控制网络优势，凭借先进的列车网络操作平台，简化了司机操纵台的部件、列车布线设计和司机的操作程序，促进了系统进一步集成化；兼顾了网络故障情况下仍可以通过简单的操作（将空调控制开关打“手动”位）使系统按照某一功能方式正常运行，确保了列车的舒适性。同时，也避免了由于人为因素而可能造成的影响；并考虑了在任何情况下同时启动多台空调压缩机可能对辅助电源设备造成的过载冲击。同时该系统还保留了在特殊情况下可启动紧急通风的功能。为司机室设置的“可单独开关控制的通风机和回风机”与传统的“通过风道从客室风道自然引风和通过司机室缝隙自然排风”方式相比，大大改善了司乘人员的工作环境。１空调通风和采暖系统设备组成在每辆车的车顶安装有两台空调机组，客室内部分别设置有风道、幅流风机、空调控制柜和电暖系统；在司机室内为了增加舒适度设置了单独的通风、回风系统和电暖器，由司机通过开关自己控制。２空调通风和采暖系统控制每辆车的空调控制柜内均设置有集控、本控选择开关ＳＷ２。列车正常运行时，选择集控模式，此时整列车所有车辆的空调通风和采暖系统工作状态接受激活司机室指令控制；列车在检修时选择本控模式，车辆将接受本车空调控制柜内功能选择开关的控制，此时空调控制器保持对ＴＣＭＳ（列车监控系统）的通信和状态更新。２．１集控模式将每辆车的空调控制柜内选择开关ＳＷ２设置为集控有效。在司机室继电器柜内设置有一个空调控制开关，该开关设置有３个位置：ＭＭＩ位、手动位、停止位，见图１。２．１．１通过ＴＣＭＳ系统的显示屏ＭＭＩ进行控制将控制开关打到ＭＭＩ位时，操作ＭＭＩ显示器上的触摸键来实现系统的启动、停止、自动、手动、通风、半暖、全暖功能指令控制；ＭＭＩ显示器通过与ＴＣＭＳ（列车监控系－１９－

地铁列车节能优化及行车调度综合控制方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9e9812232.html, 地铁列车节能优化及行车调度综合控制方法作者：王永杰来源：《科学大众》2019年第11期摘; ;要：随着社会经济的不断发展，目前节能环保逐渐成为时代的主色调。地铁是当前人们出行时的便捷工具，一般来说，地铁列车的运营时间越长，消耗的能量则会随之增多，因此，如何有效减少地铁列车的能耗，促使其达成综合控制的目标也就转变为现阶段的重点研究项目。文章从地铁列车的调度控制角度，对其节能优化进行相关讨论。关键词：地铁列车;节能优化;列车调度;时刻表地铁作为人们日常出行的重要工具，其客运量的多少以及运营时间的长短直接决定了列车的耗能。为了响应国家节能减排的号召，促进轨道交通的可持续发展，应及时解决列车的能耗问题。现阶段对列车节能控制策略的研究较多，像很多专家学者对列车的停站时间和惰性时间进行合理安排，从而设计出具备节能作用的时刻表等[1]。总之，纵观当前的各项研究成果，要实现地铁列车的能源节约，最直接可行的方式就是对行车调度方案作出相应改变。本文就将列车整个线路的总能耗作为着手点，探讨了单车节能与多车协同制动节能的策略，用以降低地铁列车的总能耗。 1; ; 地铁列车的节能控制分析进入21世纪之后，人们对城市轨道交通的关注度居高不下，而相关的研究也不断深入，目前研究成果丰硕。关于城市轨道交通节能控制方面，人们更加重视单车的节能技术和多车协同控制时再生制动能的利用。就单车节能而言，主要是通过将现有的列车驾驶策略进行调整与优化来实现节能，比如合理控制列车到站的加速、巡航和惰性运行等。研究结果显示：当运行时间确定时，列车借助均匀牵引的方式需要克服阻力所做的功最小，而使用最大加速度完成加速也可以减少一部分阻力。因此，列车可以采用最大功率制动，下坡时应避免制动，尽量充分利用列车自身的重力势能。就再生制动节能而言，目前在各个国家已经有了广泛的应用。其机制主要体现在列车的制动过程中，此时电机转子的转速很容易反超电机定子产生的旋转磁场转速，而二者的旋转方向不统一时，会使牵引电动机原本的性质转变为发电机，从而将所产生的电能回收。一般而言，城市轨道交通运输的站点间距较短，因而列车会经常性处于制动状态，如果制动过程中所产生的能力能够被回收再利用，能大大增加能量的使用效率[2]。 2; ; 地铁列车的行车调度理论分析 2.1; 行车调度时刻表

广州地铁三号线ATO模式下的列车控制机制

广州地铁三号线ATO模式下的列车控制机制广州地铁三号线新车是SIMENS公司和中国南车集团株洲电力机车有限公司合作制造的，是中国首列120公里时速的最快地铁列车。本文介绍了广州地铁三号线在ATO的运营模式下，通过列车自动运行、列车到站自动开、关门和列车终端自动折返来描述列车自动驾驶的控制机制。广州地铁三号线采用的信号系统为阿尔卡特SelTrac S40移动闭塞列车自动控制系统。系统日常运行时，所有列车都处于自动模式。在自动模式下，所有列车功能都是自动的，如加速、惰行、减速、停站和开、关门；列车无需任何人工干预，甚至毋须司机在车上的情况下，从一个车站开往下一个车站，折返运行也毋须司机。系统组成该系统主要由下面四部分组成： · 中心设备包括：系统管理中心(SMC)及车辆控制中心(VCC)。 ·轨旁设备包括：感应环线通信系统、转辙机、PSD、接近传感器、计轴 · 车站设备包括：车站控制器(STC) ·车载设备包括：车载控制器(VOBC)、接/发收天线、测速电机、加速度计、对位天线。 ATO 模式下的列车控制机制以一列投入运营的列车为例，从自动运行、到站自动开/关门、终端自动折返来描述列车自动驾驶的控制机制。列车自动运行控制机制如图：

列车自动运行控制机制 SMC根据时刻表（已经事先为该列车设定了发车和到站时间）生成一条给VCC的进路请求；VCC验证请求进路上的道岔没有被预留；道岔区没有被其他列车占用；道岔状态锁闭良好，然后向相应的STC发送道岔移动命令。 STC验证VCC道岔移动命令的合法性之后，发送一个道岔移动信号，使轨旁转辙机移动到正确位置；道岔移动后状态被返回给STC；然后STC生成一个转辙机移动到正确位置并锁闭的响应报文给VCC，指示当前状态。 VCC为该列车更新目标点，并通过感应环线连续通信发送到VOBC，VOBC 将根据移动授权计算出监控速度曲线，并确定为达到目标速率所需施加的牵引命令，列车开始加速。 VOBC微处理器通过测速电机和加速度计的输出信号计算速率、位置和行车方向，且通过感应环线交叉时检测到信号相位的变化，并以此来进行其定位计算（列车定位的分辨率为6.25米）；接着VOBC以响应报文的形式向VCC报告当前列车的速率和位置。