地鐵車輛高壓設(shè)備互鎖設(shè)計(jì)

石東海

摘 要：針對孟買1號線地鐵先進(jìn)、可靠的要求，為其量身設(shè)計(jì)了一套包含各種互鎖邏輯的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)相對于前期公司引進(jìn)的國外技術(shù)而言更加安全、可靠。目前，孟買1號線作為國內(nèi)首次整車地鐵出口項(xiàng)目，已得到廣泛好評。

關(guān)鍵詞：地鐵；高壓設(shè)備；控制系統(tǒng)；互鎖裝置

中圖分類號：U270.38 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.061

國內(nèi)很多城市的地鐵在運(yùn)行過程中時(shí)常發(fā)生受電弓故障。如果得不到及時(shí)解決，故障可能會進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至?xí)压╇娋W(wǎng)刮斷，造成無法想象的損失。一般而言，如果在系統(tǒng)回路中增加一些互鎖控制，就會大大提升受電弓的安全、可靠性，降低受電弓的故障率，提高地鐵運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。下面分別介紹各種互鎖邏輯在地鐵受電弓控制回路中的應(yīng)用。

1 受電弓與緊急制動電氣互鎖

在地鐵車輛出現(xiàn)緊急情況時(shí)，司機(jī)會觸發(fā)車輛緊急制動，車輛此時(shí)會獲得較大的制動力，使列車在最短的時(shí)間內(nèi)停下來。在車輛觸發(fā)緊急制動時(shí)，如果車輛受電弓還處于升弓狀態(tài)，使高壓始終與車輛相連，就會無形中提高故障率。從安全角度考慮，我們會把緊急制動的命名添加到受電弓的降弓回路中，即在司機(jī)觸發(fā)緊急制動的瞬間，列車會把緊急制動信號傳遞給降弓列車線，這樣會使全列車受電弓在緊急制動時(shí)立刻降下，有效抑制故障的出現(xiàn)。具體控制邏輯如圖1所示。

如圖1所示，當(dāng)司機(jī)按下緊急制動按鈕（EMPB），回路從上到下被導(dǎo)通，DC110 V控制電源瞬間存在于整個(gè)回路，從而使受電弓降弓列車線被激活，促使整列車的受電弓瞬間降下。通過在受電弓降弓回路中串聯(lián)一個(gè)緊急制動按鈕的常開觸點(diǎn)，就可實(shí)現(xiàn)受電弓與緊急制動互鎖的功能。這種方法既簡單又可靠，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到地鐵車輛的電氣原理設(shè)計(jì)中。

2 受電弓與車間電源電氣互鎖

當(dāng)車輛在車庫里維護(hù)時(shí)，需要接通車間電源。為安全起見，設(shè)計(jì)時(shí)，在受電弓和車間電源控制回路上分別設(shè)置了互鎖功能。例如，車輛放置在車庫里，此時(shí)受電弓處于落弓狀態(tài)，需要接通車間電源進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試。在接通車間電源后，如果有人誤操作旋轉(zhuǎn)升弓開關(guān)，此時(shí)受電弓也不會因此而升起。另一種情況是，當(dāng)車輛放置在車庫里，正常喚醒車輛并旋轉(zhuǎn)升弓開關(guān)將受電弓升起，車輛正常輸入高壓電源，此時(shí)如有人將車間電源插頭插入車輛端，車間電源也不會接入車輛。以上互鎖控制提升了車輛的安全、可靠性。具體原理圖如圖2所示。

3 高壓安全連鎖控制

3.1 BSV受電弓連鎖控制盤

許多地鐵車輛上都設(shè)有高壓隔離開關(guān)。此設(shè)備的主要作用是保護(hù)售后服務(wù)人員的人身安全，防止誤操作或漏操作。下面將介紹高壓隔離開關(guān)的工作原理。

圖3為BSV受電弓連鎖控制盤。如圖3所示，當(dāng)控制手柄在“ON”位時(shí)，受電弓氣路被接通，鑰匙A被鎖定在圖示位置；當(dāng)受電弓被降下，需要檢修列車時(shí)，將控制手柄置于“OFF”位，此時(shí)可將鑰匙A旋轉(zhuǎn)90°拔出。鑰匙A被拔出后，控制手柄被鎖定在“OFF”位，此時(shí)受電弓氣路被隔離，無法升弓。維護(hù)完畢后，鑰匙A被插入并旋轉(zhuǎn)至圖示位置，控制手柄才能由“OFF”位轉(zhuǎn)換至“ON”位。

另外，BSV不僅能對受電弓進(jìn)行氣路隔離，還能在電氣回路中進(jìn)行二次隔離，工作原理如圖4所示。

當(dāng)圖3中的手柄被鎖定在“OFF”位時(shí)，BSV的常開觸點(diǎn)將處于閉合狀態(tài)。此時(shí)，圖3中的回路將被導(dǎo)通，DC110 V控制電源將存在于整個(gè)回路，即受電弓降弓列車線被激活，整列車的受電弓同時(shí)被降下。當(dāng)BSV從“ON”位轉(zhuǎn)換到“OFF”時(shí)，無形之中使受電弓在氣路和電路上獲得了雙重隔離，這就保證了檢修車輛時(shí)的安全性。

3.2 接地隔離開關(guān)

接地隔離開關(guān)連鎖控制如圖5所示。維護(hù)車輛時(shí)，將鑰匙A從BSV設(shè)備中拔出后插入到接地隔離開關(guān)設(shè)備中，并旋轉(zhuǎn)90°。此時(shí)可將操作手柄轉(zhuǎn)到“接地”位，然后將鑰匙B旋轉(zhuǎn)90°拔出，則操作手柄被鎖定在“接地”位，同時(shí)鑰匙A將被鎖定，不能被拔出。當(dāng)設(shè)備維護(hù)完畢后，將鑰匙B插入并旋轉(zhuǎn)90°回到原位，此時(shí)操作手柄可以由“接地”位轉(zhuǎn)到“受電弓”位，然后將鑰匙A旋轉(zhuǎn)90°拔出，并放回BSV受電弓連鎖控制盤，此時(shí)接地隔離開關(guān)將鎖定在“受電弓”位不能轉(zhuǎn)動。

3.3 連鎖控制鑰匙箱

連鎖控制鑰匙箱連鎖控制如圖6所示。在維護(hù)車輛時(shí)，只有將鑰匙B從接地隔離開關(guān)中拔出后插入到連鎖控制鑰匙箱（圖5）中，并旋轉(zhuǎn)90°，其他鑰匙（key）才能被旋轉(zhuǎn)90°并拔出，從而開啟高壓設(shè)備柜門進(jìn)行維護(hù)。只有所有鑰匙（key）被放回并旋轉(zhuǎn)至原位，鑰匙B才能旋轉(zhuǎn)90°并拔出。

3.4 連鎖控制過程

連鎖控制邏輯如圖7所示。

連鎖控制過程為：①正常工作時(shí)，BSV受電弓連鎖控制盤和接地隔離開關(guān)處于工作位，鑰匙A鎖定在BSV受電弓連鎖控制盤，并且鑰匙B鎖定在接地隔離開關(guān)，不能被取出；②正常斷開真空斷路器，降弓；③將BSV受電弓連鎖控制盤控制手柄轉(zhuǎn)至“OFF”位，受電弓氣路和電路被隔離，然后將鑰匙A旋轉(zhuǎn)90°拔出，使BSV受電弓連鎖控制盤控制手柄鎖定在“OFF”位；④將鑰匙A插入接地隔離開關(guān)并旋轉(zhuǎn)90°，將操作手柄轉(zhuǎn)至“接地”位，此時(shí)真空斷路器兩端被短接并接地，然后將鑰匙B旋轉(zhuǎn)90°并拔出，鑰匙A將鎖定在接地隔離開關(guān)不能被拔出，并且接地隔離開關(guān)將鎖定在“接地”位；⑤將鑰匙B插入連鎖控制鑰匙箱并旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)柜門鑰匙（key）可以被旋轉(zhuǎn)90°并取出，當(dāng)至少一個(gè)柜門鑰匙（key）未回到原位，鑰匙B將被鎖定不能拔出；⑥通過柜門鑰匙（key）打開高壓設(shè)備來維護(hù)車輛；⑦車輛維護(hù)完畢后，把所有柜門鑰匙（key）放回連鎖控制鑰匙箱并旋轉(zhuǎn)至正常位，然后將鑰匙B旋轉(zhuǎn)90°并拔出，此時(shí)所有柜門鑰匙（key）將鎖定在連鎖控制鑰匙箱不能拔出；⑧將鑰匙B放回接地隔離開關(guān)并旋轉(zhuǎn)至正常位，然后將接地隔離開關(guān)由“接地”位轉(zhuǎn)至“受電弓”位，此時(shí)可將鑰匙A旋轉(zhuǎn)90°并拔出，同時(shí)鑰匙B將鎖定在接地隔離開關(guān)不能被拔出。⑨將鑰匙A放回BSV受電弓連鎖控制盤并旋轉(zhuǎn)至正常位，然后將BSV受電弓連鎖控制盤手柄由“OFF”位轉(zhuǎn)至“ON”位，此時(shí)鑰匙A被鎖定不能被拔出，同時(shí)受電弓氣路和電路被接通，列車可以正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

綜上所述，在地鐵車輛設(shè)計(jì)過程中增加以上互鎖功能可以大大提高車輛運(yùn)行的安全、可靠性。目前這些互鎖功能已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到各個(gè)地鐵項(xiàng)目中，并一致得到廣大業(yè)主的好評。

〔編輯：王霞〕