淺析地鐵列車的兩種受電弓控制方式及差異

徐梅

摘 ?要：文章介紹了南京地鐵列車兩種受電弓升降控制的原理，分析各自控制方法的可靠性和不同之處，簡要說明列車在救援模式下和正常模式下如何控制受電弓，以及在不同模式下受電弓的工作要求。

關(guān)鍵詞：受電弓;網(wǎng)絡(luò);硬線救援模式

中圖分類號：U231+.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0061-01

1 ?地鐵車輛受電弓概述

受電弓（Pantograph）也稱集電弓，還稱之為輸電架，是讓電氣化軌道列車從架空裸導(dǎo)線取得電能的設(shè)備。

南京地鐵一號線和十號線列車均為6節(jié)車編組，一列車共包含兩個單元，每個單元有帶司機室的拖車（A）、帶受電弓的動車（B）和動車（C）組成。受電弓安裝在每個單元的B車，通過受電弓和接觸網(wǎng)的作用，使列車獲得穩(wěn)定的1 500 V直流電源，從而使列車能夠正常運行。地鐵列車所有的牽引逆變器、高壓列車線和輔助逆變器均由受電弓為主體的高壓系統(tǒng)供電。輔助逆變器通過高壓列車線供電，一旦列車供電有高壓輔助逆變器就投入使用。輔助逆變器將其逆變?yōu)橹袎海?00/230 VAC），用于列車所有中壓設(shè)備供電，輔助逆變器也可將高壓逆變整流成為列車低壓設(shè)備所需的低壓（110 VDC）。

2 ?網(wǎng)絡(luò)信號控制受電弓

南京地鐵南延線列車的受電弓控制使用受電弓控制開關(guān)PCS選擇升降弓位，傳達(dá)的控制信號必須通過TCMS（列車監(jiān)控系統(tǒng)）的遠(yuǎn)程輸出輸入模塊來傳遞，如圖1和圖2所示。當(dāng)受電弓控制開關(guān)PCS切換到1，降雙弓;當(dāng)受電弓控制開關(guān)PCS切換到2，升前弓;當(dāng)受電弓控制開關(guān)PCS切換到3，升雙弓;當(dāng)受電弓控制開關(guān)PCS切換到4，升后弓。

2.1 ?升弓控制

舉例說明升雙弓時的控制原理，當(dāng)PCS切換到3時，即升雙弓位，如圖1所示，有2路直流信號110 V輸入到TCMS設(shè)備遠(yuǎn)程輸入輸出模塊RIOM，再由RIOM輸出2路升弓信號通過LPTDYR（lower pantograph delay relay）常閉觸點給受電弓控制盒升弓信號，如圖2所示。升弓到位后，控制盒向TCMS報告已升弓到位狀態(tài)。

2.2 ?降弓控制

采取降雙弓舉例說明，當(dāng)PCS切換到1時，即降雙弓位，如圖1所示，通過TCMS（RIOM設(shè)備）接通降弓延時模塊LPTDYM（lower pantograph delay module）和降弓延時繼電器LPTDYR，通過LPTDYR常開觸點吸合給受電弓控制盒降弓信號，并切斷升弓信號，如圖2所示。降弓到位后，控制盒向TCMS報告已降弓到位狀態(tài)。

2.3 ?救援模式升降弓控制

該項目涉及到救援模式時，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)崩潰的情況下，TCMS不可用，此時升降弓如何實現(xiàn)？當(dāng)啟用救援模式時，救援模式開關(guān)RMS切換到RCM位，如圖1所示，此時救援列車線立即得電，通過該列車線接通RCMR并給受電弓控制盒升弓信號，如圖2所示，同時RCMR常閉觸點打開切斷網(wǎng)絡(luò)對受電弓的降弓控制。就此可以實現(xiàn)救援模式時必然處于升弓狀態(tài)，保證列車的正常供電。

網(wǎng)絡(luò)崩潰，怎么實現(xiàn)降弓？將RMS切換到LP降弓位，降弓列車線得電，接通LPTDYM和LPTDYR，通過LPTDYR常開觸點吸合給控制盒降弓信號，通過LPTDYR常閉觸點斷開切斷升弓信號（如圖2所示）。

3 ?列車線硬線控制受電弓

十號線列車受電弓控制開關(guān)PCS與南延線項目PCS開關(guān)的升降弓檔位一致。但從控制原理上分析有很大不同，PCS輸出有5路列車線信號，分別為“升前弓列車線”、“降前弓列車線”、“升后弓列車線”、“降后弓列車線”、“升前弓列車線”、“降雙弓通知列車線”，如圖3所示。這5路硬線信號直接控制受電弓前后弓的升降功能。

3.1 ?升弓控制

采取升雙弓控制舉例說明，當(dāng)PCS切換到3時，即升雙弓位，如圖3所示，“升前弓列車線”、“升后弓列車線”均得電?！吧肮熊嚲€”給本端的升弓列車線繼電器RPTR供電，其常開觸點閉合，實現(xiàn)RPTR繼電器線圈得電自鎖，保證了升弓狀態(tài)的穩(wěn)定性;同時其常開觸點閉合，將升弓命令送入受電弓控制盒，執(zhí)行升弓，如圖4所示。當(dāng)升弓到位后，受電弓控制盒切斷電機的電源，輸出一個信號給TCMS，表示受電弓升弓到位。同理，“升后弓列車線”將升弓指令送入后弓的電控盒實施升弓。

3.2 ?降弓控制

采取降雙弓舉例說明，當(dāng)PCS切換到1時，即降雙弓位，如圖3所示，“降前弓列車線”、“降后弓列車線”、“降雙弓通知列車線”均得電?！敖惦p弓通知列車線”得電時給列車各個牽引控制單元報告此時已降弓。此時“降前弓列車線”得電使降弓延時模塊LPTDYM和降弓延時繼電器LPTDYR得電，其常閉觸點斷開，切斷升弓繼電器RPTR線圈的供電，升弓命令消失;而LPTDYR常開觸點閉合，降弓命令送入受電弓控制盒內(nèi)，實施降弓，如圖4所示。

當(dāng)降弓到位后，受電弓控制盒切斷電機的電源，輸出一個信號給TCMS，表示受電弓降弓到位，同時接通升弓內(nèi)部升弓回路，為下次升弓做準(zhǔn)備。同理，“降后弓列車線”得電將降弓指令送入后弓的電控盒實施降弓。

4 ?兩種受電弓控制原理的可靠性分析

①南延線項目中受電弓控制的主電路更大程度地依賴網(wǎng)絡(luò)TCMS判斷和傳輸升降弓指令。十號線列車受電弓控制主電路主要依賴硬線線路的控制，從硬線上來講十號線受電弓控制更穩(wěn)定，其控制不受網(wǎng)絡(luò)的影響。

②從布線上來看，南延線項目使用的受電弓控制電路更簡潔，沒有使用過多的硬線和繼電器，對于硬件消耗更少。十號線列車受電弓的控制使用列車線硬線，所以對線路的穩(wěn)定性要求更高，并在升弓控制上使用了RPTR繼電器，所以加大了對繼電器和硬線穩(wěn)定性的依賴。

③南延線項目對受電弓的控制雖然依賴于網(wǎng)絡(luò)，但其做出了緊急情況下即網(wǎng)絡(luò)崩潰時的備用方案，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)和硬線的結(jié)合。而十號線列車受電弓不受網(wǎng)絡(luò)控制，所以在網(wǎng)絡(luò)崩潰的情況下依然可以正常實現(xiàn)升降弓功能。

5 ?結(jié) ?語

對于各種電路的設(shè)計和功能實現(xiàn)，軟件和硬件設(shè)計相輔相成，每個環(huán)節(jié)都存在一定的穩(wěn)定性和風(fēng)險性。上述2種受電弓控制原理均存在各自的優(yōu)勢，我們盡量使各個環(huán)節(jié)穩(wěn)定，對于環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，能有備案，做到安全冗余。作為軌道交通的運輸?shù)闹黧w，車輛的穩(wěn)定至關(guān)重要，僅僅作為列車供電的環(huán)節(jié)，就需要在設(shè)計和實現(xiàn)功能時做出種種預(yù)想，目的就是確保列車安全高效運行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟凡浩.淺談輕軌車輛受電弓自動降弓故障原因分析及對策[J].城 ? 市建設(shè)理論研究，2013（34）.