無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用

王澤軍 鄭長(zhǎng)瑞

摘 要：新時(shí)期，地鐵成為了人們出行的主要交通工具之一，而隨著軌道交通技術(shù)的發(fā)展，地鐵車輛的性能也在不斷提高，優(yōu)化車輛性能工作也在逐漸深入，在這樣的背景下，本文針對(duì)無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用進(jìn)行全面的研究。本文借用兩個(gè)有觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用故障問題案例，分析有觸點(diǎn)繼電器的問題，并且從無觸點(diǎn)繼電器的硬件、軟件設(shè)計(jì)入手，對(duì)無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：無觸點(diǎn)繼電器;有觸點(diǎn)繼電器;控制回路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.033

0 引言

近年來，國(guó)家各地的地鐵建設(shè)逐漸成熟，隨著地鐵車輛的全面投入，除了給人們帶來更加的便捷出行方式外，地鐵車輛在運(yùn)行中的故障次數(shù)也逐漸增加，在分析地鐵車輛故障的過程中發(fā)現(xiàn)，造成問題的主要原因?yàn)殡姎鈫栴}，而造成電氣問題是因?yàn)橛杏|點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)性能下降和觸電部件故障的現(xiàn)象，對(duì)地鐵車輛的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的阻礙，因此，必須要對(duì)地鐵車輛進(jìn)行優(yōu)化。

1 有觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用故障問題

1.1 案例一：G省地鐵一號(hào)線故障

G省地鐵一號(hào)線的車型相對(duì)較老，屬于上世紀(jì)九十年代的產(chǎn)品，其中A1型車中的110V控制電路主要是采用繼電器控制的有節(jié)點(diǎn)電路，其中有觸點(diǎn)繼電器的數(shù)量達(dá)到了500個(gè)/列車。這樣的情況下需要大量的控制布線，出錯(cuò)的概率較大，也不能夠應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄和診斷，維護(hù)工作較為復(fù)雜，在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的問題：第一，觸點(diǎn)接觸不良;第二，定位銷卡滯;第三，線圈發(fā)熱等。隨著繼電器的使用時(shí)間延長(zhǎng)，性能逐漸下降，故障的次數(shù)不斷增加，但是一旦檢修就要面臨的大量的維護(hù)工作，對(duì)地鐵車輛的正常運(yùn)行造成阻礙。

1.2 案例二：S市地鐵一號(hào)線故障

S市地鐵一號(hào)線故障原因和G省地鐵一號(hào)線故障原因一直都是因?yàn)橛杏|點(diǎn)繼電器的使用，但是在S市地鐵一號(hào)線使用過程中，還存在有如下問題：第一，因?yàn)闆]有冗余，列車在出現(xiàn)故障后，相關(guān)控制回路失效的概率增加;第二，因?yàn)榈貐^(qū)氣候地質(zhì)問題，繼電器長(zhǎng)期處于高溫、潮濕的環(huán)境下，老化速度較快，卡位現(xiàn)象頻繁;第三，在控制回路中，一旦任何一個(gè)有觸點(diǎn)繼電器出現(xiàn)問題，整個(gè)回路都會(huì)出現(xiàn)問題。

2 無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

無觸點(diǎn)繼電器，也被稱為無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)（LCU），近年來這種技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，并且得到了廣泛應(yīng)用，這種無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)有效解決了有觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用故障問題，因此本文對(duì)無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

在對(duì)無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛的應(yīng)用方案進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)之前，首先要明確其中的主要技術(shù)參數(shù)，常用的技術(shù)參數(shù)包括九個(gè)，分別為：（1）工作電源電壓：DC110V（DC77V-DC137.5V）;（2）工作電源保險(xiǎn)規(guī)格：DC110V/20A;（3）額定功耗：<100 W;（4）+5V電源電壓范圍：+4.75V - +5.25V;（5）工作環(huán)境溫度：-25℃ - +70℃;（6）最低存放溫度：-40℃;（7）工作海拔高度：≤2500m;（8）工作相對(duì)濕度：≤90%;（9）任何輸入至輸出的響應(yīng)時(shí)間：≤25ms。通過上文對(duì)S市地鐵一號(hào)線故障原因和G省地鐵一號(hào)線故障原因的分析，針對(duì)故障主要原因，在改造過程中取消了有觸點(diǎn)繼電器的控制，采用無觸點(diǎn)繼電器也就是無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)（LCU），形成了模塊化的邏輯控制方式[1]。其中控制板選擇了雙備份系統(tǒng)，并且設(shè)置了三位轉(zhuǎn)換開關(guān)，形成以A組控制板為主，B組控制板為輔的控制模式，在正常工作的過程中，檢測(cè)A組控制板的樁體，如果A組控制板出現(xiàn)異常，就會(huì)立即切換到B組控制板中。此外，電源插件板也實(shí)現(xiàn)了電源轉(zhuǎn)換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了智能故障診斷功能。如果出現(xiàn)異常，就會(huì)通過控制板給相關(guān)人員提示。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

和有觸點(diǎn)繼電器不同，無觸點(diǎn)繼電器在地鐵車輛應(yīng)用的過程中，需要按照具體的電路情況，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，首先需要了解軟件控制原理，在無觸點(diǎn)繼電器中主要采用的是LCU軟件進(jìn)行控制，而LCU軟件是利用CPU完成的邏輯運(yùn)算、延時(shí)控制、插件保護(hù)等工作，并且根據(jù)地鐵車輛的實(shí)際情況確定輸出的狀態(tài)。地鐵車輛中的電路控制極為復(fù)雜，因此在采用LCU軟件后，要激活司機(jī)臺(tái)的繼電器，以此減少110V有接點(diǎn)電路，提高列車的可靠性，減少維護(hù)成本。

2.3 應(yīng)用效果

通過對(duì)S市地鐵一號(hào)線和G省地鐵一號(hào)線的無觸點(diǎn)繼電器設(shè)計(jì)，可以看出LCU邏輯控制單元在使用過程中，展現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性和節(jié)能性，有效延長(zhǎng)了使用壽命，簡(jiǎn)化維護(hù)過程，減少維護(hù)工作量，和傳統(tǒng)的繼電器控制相比，從根本上解決了有觸點(diǎn)繼電器中存在的高故障率以及維護(hù)工作困難的情況。比如，G省地鐵一號(hào)線在經(jīng)過電源插件板設(shè)計(jì)后，電源從DC110V（77-137.5）轉(zhuǎn)變?yōu)镈C5V電源，不僅可以為地鐵車輛上的其他控制插件板提供DC5V的工作電，也實(shí)現(xiàn)了智能故障診斷等功能。

而S市地鐵一號(hào)線在應(yīng)用了LCU邏輯控制技術(shù)后，維修次數(shù)減少，維修成本降低，LCU邏輯控制技術(shù)每年為S市地鐵一號(hào)線的每列車節(jié)約了大量的經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)約數(shù)額可達(dá)萬(wàn)元。而隨著地鐵列車穩(wěn)定性的提高，地鐵列車的應(yīng)用效益達(dá)到了數(shù)十萬(wàn)元[2]。

3 總結(jié)

綜上所述，無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)（LCU）的可靠性較高、使用壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，具有著有觸點(diǎn)繼電器所沒有的特點(diǎn)，不僅如此，無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)在設(shè)備維護(hù)、故障查找方面也具有著一定的優(yōu)勢(shì)。加強(qiáng)無觸點(diǎn)邏輯控制技術(shù)在地鐵車輛中的應(yīng)用，可以更好地保證地鐵列車的安全性和穩(wěn)定性，讓地鐵車輛在實(shí)際應(yīng)用過程中真正的發(fā)揮出自身的性能，也能夠讓地鐵列車中的電路硬件控制得到推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]李昌強(qiáng).地鐵車輛LCU邏輯控制技術(shù)的應(yīng)用研究[J].技術(shù)與市場(chǎng)， 2017，24（06）：105-106.

[2]黃輝銘.邏輯控制單元在地鐵車輛控制中的應(yīng)用研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016，45（05）：92-95.