姚茂军

南京康尼电子科技有限公司 江苏南京 210038

1 安全互锁回路作用及组成

1.1 安全互锁回路的作用

正常情况下，门关闭锁好或被操作隔离装置后，其安全互锁回路闭合；门打开或被操作紧急解锁装置后，其安全互锁回路断开。每个门的安全互锁回路串联构成整车安全互锁回路。整车安全互锁回路闭合，列车才能牵引发车，因此，安全互锁回路是监控门系统是否全部关闭锁好的重要手段，对于保护乘客安全至关重要。

1.2 安全互锁回路的组成

门在关门过程中，先触发关到位开关（X4），表明门已关好，再触发锁到位开关（X1），表明门已锁好。若乘客操作紧急解锁装置会触发紧急解锁开关（X3）。门系统发生故障后，操作隔离装置机械锁定门扇会触发隔离开关（X2），让此门退出服务，同时旁路此门的安全互锁回路。目前，门系统安全互锁回路的主流组成主要有两种：

一种是将X1开关与X4开关串联放在一条安全互锁回路中，如图1a所示。另一种是将X1开关与X4开关分开，形成锁到位安全互锁回路和关到位安全互锁回路两条回路，如图1b所示。列车上每个门的（关/锁到位）安全互锁回路串联后构成整车的（关/锁到位）安全互锁回路。4个开关各有2对触点，一对触点接入门安全互锁回路，另一对触点接入控制器输入口。A、B及C、D为安全互锁回路2端的监控点。

图1 门内部安全互锁回路组成示意图

4个开关各有2对触点，一对触点接入门安全互锁回路，另一对触点接入控制器输入口。A、B及C、D为安全互锁回路2端的监控点，均接入控制器的不同输入口。

两条安全互锁回路相对于一条安全互锁回路的好处，在于车辆控制相对灵活，在保证安全的情况下，减少安全互锁回路故障对运营的影响：在列车运行时，若出现锁到位安全互锁回路断开，关到位安全互锁回路仍然闭合的情况，可以不施加制动，维持运行[1]。

2 安全互锁回路失效模式

2.1 开关失效模式

（1）无法触发/无法释放。此失效模式主要由开关自身卡滞或机械触发部件运动卡滞导致，此时开关对于安全互锁回路的通断状态，可以通过开关接入控制器的另外一对触点判知。此失效模式不能通过安全互锁回路故障诊断，但可以通过防挤压故障或开关恒有效故障进行诊断。

（2）意外释放/意外触发。此失效模式主要由开关自身接触不良或机械触发部件抖动导致，此时开关对于安全互锁回路的通断状态，可以通过开关接入控制器的另外一对触点判知。此失效模式不能通过安全互锁回路故障诊断，但可以通过未经许可离开关锁到位位置故障进行诊断。

（3）触点动作不一致。此失效模式主要由开关自身失效（如弹簧力衰减或簧片变形等）导致，此时开关对于安全互锁回路的通断状态，无法通过开关接入控制器的另外一对触点判知。此失效模式可以通过安全互锁回路故障进行诊断。

2.2 接线脱落或虚接

此失效模式主要由接线不可靠导致，若为开关接线不可靠，那么开关接入安全互锁回路的通断状态，无法通过开关接入控制器的另外一对触点判知。此类似于开关触点动作不一致失效模式，可以通过安全互锁回路故障进行诊断；若是门与门之间的安全互锁回路接线不可靠，其无法通过单门的安全互锁回路故障进行诊断，需要结合相邻门的监控信号才能诊断[2]。

3 安全互锁回路故障诊断逻辑设计

3.1 单门安全互锁回路故障诊断

（1）单门安全互锁回路当断开未断开故障。根据开关接入控制器的一对触点信号判断，开关的另一对触点使得安全互锁回路处于断开状态，在不考虑列车双向供电的情况下，A、B（或C、D）各监控点的电压可以同时为低电平，但不能同时为高电平，据此，当检测到A、B（或C、D）各监控点的电压同为高电平，可判断为安全互锁回路故障。若考虑列车双向供电的情况，必须引入司机占有端信号进行补充判断。单门此类故障不会影响列车的功能，但可以提前发现故障，及时处理，避免其进一步引发其它故障。

（2）单门安全互锁回路当闭合未闭合故障。根据开关接入控制器的一对触点信号判断，开关的另一对触点使得安全互锁回路处于闭合状态，则A、B（或C、D）各监控点的电压相同，因此，当检测到A、B（或C、D）各监控点的电压不同，则判断为安全互锁回路故障。由于个别门安全互锁回路因故障无法闭合而影响发车，应立即诊断出并显示在HMI上，以便司乘人员第一时间隔离此门，接通该门安全互锁回路，从而保证整车安全互锁回路闭合。以一路安全互锁回路为例，说明回路故障判定情形如下表1，其中，X表示开关状态为闭合或断开。两路安全互锁回路故障判定原理与之同。

表1 一路安全互锁回路故障判定

3.2 门与门之间安全互锁回路故障诊断

对于车厢门系统为主从组网方式通讯时，例如一主多从或两主多从，主门控制器通过内网总线收集同车厢所有门的A、B（或C、D）各监控点的状态，根据门与门之间安全互锁回路连线方式，判定相连的2个监控点的电平状态，若不同，则判断为故障，并将该状态通过车辆总线上报车辆网络。对于车厢门系统采取单一网络，不区分主从时，则上述主门控制器的诊断工作可由车辆网络来完成。

3.3 时间参数设计

4个开关以及A、B（或C、D）各监控点分别接入控制器不同的输入口，控制器对这些信号应采用相同的滤波时间以及滤波时基，并将滤波函数放在连续的程序段执行，以避免程序执行上的时序差。正常开关信号抖动时间不超过20ms，考虑一定的安全裕度，可设置各输入口滤波时间为30ms。单门安全互锁回路故障的诊断时间应大于滤波时间，同样考虑留有一定的安全裕度，可设置为70ms。门与门之间的安全互锁回路故障诊断时间应较通讯故障诊断时间长1～2个轮询周期。时间设置太短，冗余性低，易误报故障，时间设置太长，无法诊断出瞬间故障，比如列车运营过程中开关抖动等瞬间出现又消失的故障，若诊断时间太长，可能列车已经紧制，却不知故障点位置。这些参数可根据线路的实际运营情况进行调整。

3.4 故障上报及存储

故障诊断出来后，应立即上报并存储，存储时设置故障子码，区分不同的故障类型，同时对故障时的环境数据同步存储，用于列车回库后进一步分析故障点。由于安全互锁回路故障可以自消除，对于其瞬间故障（产生及消除可能发生在同一秒），考虑到故障上报到HMI显示出故障存在延时，对于瞬间故障一定要进行自保持，自保持时长不低于系统传输延时，否则，也会发生列车已经紧制，却不知故障点位置的情况[3]。

4 结语

目前，对于安全互锁回路故障诊断主要是诊断逻辑不全面，诊断时间不合理，以至于实际运营中的某些故障诊断不出来。当项目要求故障点必须具体到某一个开关时，那么还需要在开关之间增加新的监控点。本文主要从门系统角度进行了探讨，若从车辆角度考虑，还可以对相邻车厢间的安全互锁回路进行诊断，以及可以对开关触发时序与回路时序进行数据自学习，数据积累后可进一步设计故障预诊断方案。