蓄電池機車控制蓄電池充電方式設計優(yōu)化

汪 湧

（廈門軌道交通有限公司運營分公司，福建廈門 361000）

0 引言

地鐵車輛的維護保養(yǎng)是行業(yè)內(nèi)的重點生產(chǎn)任務之一，安全有效的對機車進行保養(yǎng)作業(yè)是保障生產(chǎn)的前提。機車的控制蓄電池是作為關鍵維護保養(yǎng)部件，目前ZER3 型蓄電池機車的控制蓄電池在維修保養(yǎng)時主要采用以下兩種方式進行充電：

（1）蓄電池機車閉合主斷情況下，通過牽引蓄電池（400/480 A·H）對控制蓄電池（105 A·H）進行充電。此方法將一定程度影響牽引蓄電池的所剩電量，間接影響蓄電池的續(xù)航能力，若控制蓄電池虧電嚴重時，將出現(xiàn)機車牽引封鎖，控制蓄電池電壓值過低無法滿足閉合機車主斷的條件，無法對控制蓄電池充電。

（2）通過外接電源接入機車自身在控制電源柜內(nèi)部預留的充電接口，此方式需人工對正負極進行接線，操作空間有限，對維修人員操作水平要求較高，同時需注意正負極線拆接等安全問題，耗時費力且存在安全隱患。

綜合考慮充電方式的利弊，為了更好的對控制蓄電池保養(yǎng)，提升操作安全可靠度，設計將低壓控制柜內(nèi)的端子排上的控制蓄電池正負極線引出至車體兩側(cè)，加裝DC 110 V 充電插座，并對外部充電設備的充電線改造，加裝配對的插頭，對DC 110 V 控制蓄電池進行充電。在檢修時，通過插頭插座的形式以此提升安全系數(shù)，充電式方便快捷，又可確保控制蓄電池保養(yǎng)要求，防止安全事故發(fā)生。

1 設計方案

在機車車體兩側(cè)分別加裝一個DC 110 V 充電口（插座），改造外部充電設備充電線，配備對應的充電插頭，檢修時，直接利用外部充電設備對110 V 控制蓄電池充電。具體方案如下：

1.1 充電電路設計

在控制電源柜內(nèi)將正負極線引至機車兩側(cè)，在機車兩側(cè)分別加裝插座=32-X11（=32-X12）。在正極線路上加裝保護熔斷器=32-F11（=32-F12），主要用于輸入線路短路保護。二極管=32-V01 主要用于防反保護，防止DC110 V 庫內(nèi)電源正負極接反產(chǎn)生環(huán)流。當為接入外部充電設備電源，經(jīng)插座再經(jīng)手動開關=32-S03，再經(jīng)電流傳感器=32-B02、斷路器=32-F01 為控制蓄電池充電。充電電路控制原理如圖1 所示。

圖1 充電電路電氣原理

1.2 布線設計

起始點為DC 110 V 插座，終點為控制電源柜內(nèi)端子（正負極點位），電纜首先由DC 110 V 插座、熔斷器接好線后，經(jīng)控制線槽布線，然后進入控制電源柜內(nèi)部，布線路徑如圖2 所示。

圖2 布線路徑

1.3 物料準備

充電電路改造所需物料見表1。

表1 充電電路改造物料

2 使用方法及效果

2.1 使用方法

扣修保養(yǎng)需要使用外部充電設備對控制蓄電池充電時，主要操作步驟如下：

（1）將外部DC 110 V 電源插頭接至車底兩側(cè)的充電插座=32-X11 或=32-X12。

（2）將控制電源柜內(nèi)的手動開關=32-X03 轉(zhuǎn)至庫內(nèi)位。

（3）閉合司機室開關柜上的總開關=32-F01，同時斷開開關柜內(nèi)其他所有DC 110 V 負載電源。

（4）設置好外部充電設備參數(shù)，即可進行充電。

采用DC 110 V 插座充電時，充電電壓和充電電流由DC 110 V電源設備控制。DC 110 V 充電插座如圖3 所示，DC 110 V 充電插頭如圖4 所示。

圖3 DC 110 V 充電插座

圖4 DC 110 V 充電插頭

2.2 實施效果

（1）有效提高操作安全性、可靠性。原先未增設插座和改造外部電源插頭時需手動將外部電源正極和負極線接入控制電源柜內(nèi)端子排的正負極點位中，操作上容易錯接正負極線，且拆接過程存在安全隱患。經(jīng)設計優(yōu)化，以插頭插座形式配套使用，充電時只需將外部電源插頭接至DC 110 V 插座上即可實現(xiàn)充電，操作方便，且檢修人員無需直接接觸電源線，避免操作過程的安全隱患。充電時狀態(tài)如圖5 所示。

圖5 DC 110 V 插座充電

（2）有效提升工作效率。原先操作充電時接線和充電完畢后的拆線工作約總耗時30 min，優(yōu)化后僅需5 min 即可完成。

（3）實用性強、成本低。由于采用通用電器元件，造價便宜并且接線可靠，充電時操作方便簡單，并且改造成本低，滿足經(jīng)濟性和實用性的原則。

（4）通用性強。由于布線路徑精簡，安全可靠，且插頭插座接線簡單，因此可根據(jù)實際機車數(shù)量進行改造。

（5）插座設有保護蓋和鎖緊卡槽，防塵效果佳。

3 結(jié)語

目前ZER3 蓄電池機車控制蓄電池充電方式設計優(yōu)化實驗完成。對比改善前工效顯著提升，主要消除檢修時對控制蓄電池充電過程拆接電極線的安全隱患，通過此充電方式的設計優(yōu)化提高安全性，更有利于現(xiàn)場的作業(yè)需求，實用性較強。經(jīng)優(yōu)化改造，現(xiàn)已將此設計投入使用，并在廈門地鐵后續(xù)線路上推廣。