UPS在地鐵列車自動清洗機中的應用

史 鳴，劉永強，郭葉星

(洛陽市軌道交通集團有限責任公司 車輛部，河南 洛陽 471000)

0 引言

地鐵列車自動清洗機用來自動清洗列車外表面的灰塵、油污及其他污漬，它主要由電氣系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)及水循環(huán)處理供給系統(tǒng)等組成。UPS作為電氣系統(tǒng)重要組成部分，串聯(lián)在上電回路中，一般用來控制PLC模塊及各弱電部分的供電，一旦損壞將直接導致洗車機供電系統(tǒng)癱瘓，洗車流程無法正常進行。

本文以某地鐵車輛段沃爾新洗車機中UPS(山特C3KS)的使用情況為例，介紹了UPS的組成、工作模式及在洗車流程中的應用，并提出了兩種UPS接線方式的優(yōu)化方案。

1 洗車機UPS介紹

1.1 洗車機UPS組成

UPS即Uninterruptible Power Supply的簡稱，是一種具備儲能裝置的不間斷電源[1]，主要用于市電斷電時給列車自動清洗機提供不間斷電源，保障設備正常運行。如圖1所示，沃爾新洗車機UPS主要由主機、操作面板、外接電源模塊等組成。

圖1 沃爾新洗車機UPS

沃爾新洗車機UPS操作面板如圖2所示，其中，7#為旁路指示燈，此燈亮表示負載電力直接由市電提供；8#為市電指示燈，此燈亮表示市電輸入正常；9#為逆變指示燈，此燈亮表示市電或電池經(jīng)逆變輸出后為負載供電；10#為電池指示燈，此燈亮表示電池電能為負載供電。

圖2 沃爾新洗車機UPS操作面板

1.2 UPS工作模式

UPS的運行模式可分為市電模式、電池模式和旁路模式。

1.2.1 市電模式

市電模式也是正常工作模式，該模式下面板指示燈如圖3所示，此時市電指示燈與逆變指示燈會亮，負載指示燈會根據(jù)所接的負載容量大小點亮。如果市電指示燈閃爍，表示零、火線接反或者沒有接大地，UPS仍工作于市電模式；若同時電池指示燈亮，表示市電的電壓或頻率已超出正常范圍，UPS已經(jīng)工作在電池模式下。

圖3 市電模式 圖4 電池模式 圖5 旁路模式

1.2.2 電池模式

當突然斷電沒有市電供給時，電池模式啟用，該模式下運行的面板指示如圖4所示，此時電池指示燈和逆變指示燈亮。電池容量指示燈會根據(jù)電池容量的大小點亮。

1.2.3 旁路模式

通過WinPower設置UPS使其工作在旁路狀態(tài)。旁路模式下運行的面板指示如圖5所示，市電指示燈與旁路指示燈亮，負載指示燈會根據(jù)所接負載容量大小點亮。UPS工作在旁路模式下時，不具備后備功能，此時負載所使用的電源是直接通過電力系統(tǒng)經(jīng)濾波供應的。

2 UPS在洗車機中的應用

洗車機UPS串聯(lián)在洗車機上電回路中，主要用來給PLC及控制柜里各中間繼電器供電，UPS控制電路如圖6所示。UPS上電單獨由Q1控制，通過操作臺“控制電源”開關的鑰匙SA1實現(xiàn)對低壓電源模塊AC24 V及DC24 V的供電控制，直流24 V電源模塊通過斷路器Q2控制洗車機各中間繼電器線圈的供電，從而控制洗車機各信號燈顏色、水池液位顯示、壓力報警等；交流24 V電源模塊通過斷路器Q3控制洗車機PLC模塊的供電，PLC相當于洗車機的大腦，指揮洗車機每一步動作，包括刷組噴水、旋轉、擺出、擺回等等。MK1～MK4為控制柜門開關，HD1、HD2為控制柜前后門燈，門打開時燈亮。SM1～SM4為控制柜頂端風扇，控制電源SA1打開，風扇運行。括而言之，如果UPS損壞直接影響PLC及各中間繼電器的供電，導致洗車過程中斷，設備無法進行。

圖6 UPS控制電路

3 UPS接線優(yōu)化設計

洗車機UPS串聯(lián)在洗車機上電回路中的弊端明顯，一旦發(fā)生故障直接導致洗車機無法工作，洗車作業(yè)無法進行。為既滿足市電斷電后UPS可以提供不間斷電源，又實現(xiàn)UPS整機故障后線路的無縫切換，保障正常洗車過程順利進行，提出以下兩種線路優(yōu)化方案[2]：

(1)負載由主控路供電，UPS接在應急回路中，電路連接方式如圖7所示。其中，L1接總電源220 V電，AK0接UPS電源模塊供電。正常工作時，L1接總電源220 V電，KM9線圈得電，KM9主觸點閉合，220 V電-Q9-KM9主觸點-總輸出；同時，KM9常閉觸點斷開，KM10線圈不得電，KM10主觸點不閉合，UPS通過Q10持續(xù)給自身電源組充電。當市電突然斷電時，KM9線圈失電，KM9常閉觸點閉合，UPS電源模塊經(jīng)過AK0使KM10線圈得電，KM10主觸點吸合，此時自動切換為UPS模塊為負載供電。

圖7 UPS接應急電路線路

(2)負載由主控路供電，UPS接在主控回路中，電路連接方式如圖8所示。其中，L1接總電源220 V電，AK0接UPS電源模塊供電。正常工作時，UPS電源模塊經(jīng)AK0給線圈KM9供電，KM9主觸點閉合，220 V電-Q9-UPS-KM9主觸點-總輸出；同時，KM9常閉觸點斷開，KM10線圈不得電，KM10主觸點不閉合，應急回路不通。當UPS整機故障時，KM9線圈失電，KM9主觸點斷開，KM9常閉觸點閉合，KM10線圈得電，KM10主觸點閉合，應急回路接通，繼續(xù)給負載供電。

圖8 UPS接主控電路線路

4 結語

本文通過對沃爾新洗車機UPS組成、工作模式及其在電氣回路中應用的分析，結合UPS串聯(lián)在回路中的工作缺點，設計出兩種優(yōu)化方案，實現(xiàn)了故障發(fā)生后線路無縫對接，克服了UPS故障時洗車流程中斷的難題，保障了洗車作業(yè)的正常進行。