廣州地鐵A2型車(chē)控制電路隱患挖掘及電路優(yōu)化研究

黃子愷

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

對(duì)于城軌車(chē)輛電氣系統(tǒng)中的有接點(diǎn)電路，常指的是通過(guò)硬導(dǎo)線、接線端子等進(jìn)行物理連接，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)的信號(hào)控制、傳輸以及保護(hù)檢測(cè)和反饋等功能的一個(gè)模塊或整體的電路簡(jiǎn)稱[1]。A2型車(chē)控制電路在初始設(shè)計(jì)中存在局限性，部分關(guān)鍵回路的元件故障將嚴(yán)重影響列車(chē)控制功能或旁路功能，且沒(méi)有有效的應(yīng)對(duì)措施，導(dǎo)致列車(chē)在正線清客或者救援。因此，有必要對(duì)A2型車(chē)控制電路在初始設(shè)計(jì)方面的隱患點(diǎn)進(jìn)行深入挖掘，并通過(guò)電路改造降低控制電路故障對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)的影響。

1 A2型車(chē)控制電路主要元件

1.1 繼電器

電磁式繼電器為利用輸入電路內(nèi)電路在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產(chǎn)生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。A2型車(chē)控制電路主要通過(guò)電磁式繼電器的接通和斷開(kāi)來(lái)傳遞控制與檢測(cè)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)列車(chē)級(jí)的控制，按功能級(jí)別可分為主電路、牽引制動(dòng)控制、輔助、監(jiān)控信息、照明、空調(diào)、附屬設(shè)備、車(chē)門(mén)控制和車(chē)鉤電路9個(gè)部分[2]。

1.2 二極管

二極管最重要的特性為單方向?qū)щ娦浴６O管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)接通的開(kāi)關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截至狀態(tài)，如同一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)[1]，A2型車(chē)?yán)枚O管此特性，組成各種邏輯電路，多用于列車(chē)牽引、制動(dòng)、緊急牽引、列車(chē)旁路等關(guān)鍵回路。

1.3 行程開(kāi)關(guān)

行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，通過(guò)運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐穂3]，常用于A2型車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)回路、主控鑰匙、司機(jī)控制器等。

2 A2型車(chē)控制電路隱患分析

2.1 繼電器故障隱患分析

繼電器常見(jiàn)故障類(lèi)型為觸點(diǎn)氧化[4]、線圈斷路[5]、動(dòng)作機(jī)構(gòu)卡滯[6]等，易引起繼電器觸點(diǎn)所連接的回路無(wú)法導(dǎo)通。根據(jù)列車(chē)電氣原理圖[7]分析，A2型車(chē)共有2對(duì)觸點(diǎn)不導(dǎo)通將導(dǎo)致關(guān)鍵控制功能失效且無(wú)旁路應(yīng)急措施，有2對(duì)觸點(diǎn)不導(dǎo)通會(huì)造成旁路功能失效，有2對(duì)觸點(diǎn)不導(dǎo)通既影響列車(chē)功能又會(huì)引起旁路失效，如表1所示。

表1 A2型車(chē)?yán)^電器故障隱患分析

表2 A2型車(chē)二極管斷路故障隱患分析

2.2 二極管隱患分析

考慮關(guān)鍵回路二極管斷路的故障影響，A2型車(chē)共有10個(gè)二極管斷路將導(dǎo)致關(guān)鍵控制功能失效，8個(gè)二極管斷路會(huì)造成旁路功能失效，造成在正線運(yùn)營(yíng)時(shí)晚點(diǎn)或救援，存在極大風(fēng)險(xiǎn)，具體影響如表2所示。

2.3 行程開(kāi)關(guān)隱患分析

行程開(kāi)關(guān)常見(jiàn)故障為動(dòng)作不良及破損[8]，若相關(guān)回路的接點(diǎn)不導(dǎo)通，勢(shì)必造成旁路失效或關(guān)鍵控制功能失效的情況。A2型車(chē)共有3個(gè)行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)不導(dǎo)通將導(dǎo)致列車(chē)無(wú)法動(dòng)車(chē)，影響如表3所示。

表3 A2型車(chē)行程開(kāi)關(guān)故障隱患分析

3 A2型車(chē)控制電路優(yōu)化

3.1 關(guān)鍵回路繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)

對(duì)6對(duì)繼電器隱患觸點(diǎn)進(jìn)行觸點(diǎn)并聯(lián)的改造，當(dāng)原來(lái)的觸點(diǎn)不導(dǎo)通時(shí)，新并聯(lián)的觸點(diǎn)仍能保證列車(chē)功能。因2K02、2K04、2K05均為司機(jī)室占有繼電器，所以采取在A車(chē)增加司機(jī)室占有繼電器2K93的方法增加需要使用的觸點(diǎn)，繼電器2K93供電回路原理如圖1所示，在主控鑰匙行程開(kāi)關(guān)S01下級(jí)取電，經(jīng)司機(jī)室占有繼電器2K01的23/24常開(kāi)觸點(diǎn)接至2K93的電源，保證占有司機(jī)室后繼電器2K93保持通電狀態(tài)。

并聯(lián)的觸點(diǎn)均通過(guò)2K93繼電器的觸點(diǎn)導(dǎo)通，如表4所示。

以2K02的43/44觸點(diǎn)并聯(lián)改造為例，在電路上并聯(lián)2K93的13/14觸點(diǎn)，對(duì)應(yīng)電氣原理圖如圖2所示。

3.2 關(guān)鍵回路二極管并聯(lián)

針對(duì)已梳理的18個(gè)關(guān)鍵回路二極管進(jìn)行并聯(lián)改造，使得單個(gè)二極管斷路后控制回路仍然能正常導(dǎo)通，增加列車(chē)電路的可靠性。以緊急牽引二極管02V09并聯(lián)改造為例，在電路上并聯(lián)02V09B二極管，對(duì)應(yīng)電氣原理圖如圖3所示。

3.3 旁路繼電器2K91供電回路改造

為避免因司控器鑰匙行程開(kāi)關(guān)S01的常開(kāi)觸點(diǎn)無(wú)法導(dǎo)通，導(dǎo)致司機(jī)室無(wú)法占有且無(wú)法通過(guò)操作主控繼電器2F91旁路開(kāi)關(guān)進(jìn)行動(dòng)車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)旁路繼電器2K91的供電回路進(jìn)行改造，將2F91旁路開(kāi)關(guān)電源、2K91的14觸點(diǎn)及24觸點(diǎn)改為直接連接在S01的前級(jí)，即改造后操作旁路開(kāi)關(guān)2F91可直接激活司機(jī)臺(tái)，且不改變2F91改造前的主控繼電器關(guān)鍵觸點(diǎn)旁路功能。圖4和圖5分別為旁路繼電器2K91供電回路改造前、后的原理圖。

圖1 A2型車(chē)2K93繼電器供電回路原理圖

表4 A2型車(chē)關(guān)鍵回路繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)改造

圖2 A2型車(chē)2K02的43/44觸點(diǎn)并聯(lián)改造原理圖

圖3 A2型車(chē)02V09并聯(lián)改造原理圖

3.4 增加強(qiáng)制向前旁路

為避免因行程開(kāi)關(guān)S12、S13不導(dǎo)通引起向前方向信號(hào)出現(xiàn)故障，增加強(qiáng)制向前旁路開(kāi)關(guān)2F95，合2F95時(shí)將使向前方向指令線20210線得電，給出向前信號(hào)。如圖6所示，在向前方向指令線增加2F95，該開(kāi)關(guān)電源來(lái)自20201線，該線在司機(jī)室占有繼電器2K05的43/44觸點(diǎn)閉合時(shí)才輸出電源，因此該強(qiáng)制向前信號(hào)只在司機(jī)室占有時(shí)有效。

3.5 控制電路優(yōu)化的實(shí)際運(yùn)用與風(fēng)險(xiǎn)分析

為了驗(yàn)證A2型車(chē)控制電路優(yōu)化方案的可行性，選取廣州地鐵八號(hào)線車(chē)號(hào)為5354的A2型車(chē)進(jìn)行改造，改造完成后試驗(yàn)該列車(chē)控制電路可以實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)功能，證明該優(yōu)化方案操作上具有可行性。

對(duì)該電路優(yōu)化方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與制定應(yīng)對(duì)措施如下：

（1）該項(xiàng)改造由車(chē)輛人員自行作業(yè)，改造中可能出現(xiàn)接線虛接、錯(cuò)接的情況。針對(duì)此種情況，車(chē)輛人員在改造中需嚴(yán)格執(zhí)行互檢、他檢工作，改造后進(jìn)行靜態(tài)有電功能驗(yàn)證、動(dòng)車(chē)有電功能驗(yàn)證、動(dòng)車(chē)旁路功能驗(yàn)證等多項(xiàng)檢查，保證列車(chē)功能正常后再上線運(yùn)營(yíng)。

圖4 A2型車(chē)旁路繼電器2K91供電回路改造前原理圖

圖5 A2型車(chē)旁路繼電器2K91供電回路改造后原理圖

圖6 A2型車(chē)增加強(qiáng)制向前旁路開(kāi)關(guān)2F95原理圖

（2）電路改造后，若故障端已合2F91旁路開(kāi)關(guān)，在更換駕駛端時(shí)未將故障端2F91打下，則非故障端無(wú)法激活司機(jī)臺(tái)。為避免出現(xiàn)此情況，需在車(chē)輛故障處理指南中明確說(shuō)明在合上2F91旁路開(kāi)關(guān)后，運(yùn)行到終點(diǎn)站需退出服務(wù)，同時(shí)，對(duì)司機(jī)開(kāi)展相關(guān)培訓(xùn)，提高正線應(yīng)急處理能力。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)A2型車(chē)進(jìn)行控制電路隱患挖掘并開(kāi)展電路優(yōu)化，降低了控制電路故障對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)的影響，同時(shí)電路改造已現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證可行，并針對(duì)改造的風(fēng)險(xiǎn)制定了應(yīng)對(duì)措施。綜上所述，A2型車(chē)控制電路優(yōu)化改造是有必要且切實(shí)可行的。