地鐵車輛無法斷激活問題分析及電路設計優(yōu)化

趙 杰，高周瑜，曾憲威，傅雪峰

（廈門軌道交通集團有限公司，福建 廈門 361000）

列車激活回路作為地鐵電客車車輛的主要弱電部分，涉及列車牽引、制動、車門和網(wǎng)絡等多個子系統(tǒng)的功能控制，而繼電器作為激活電路的關鍵節(jié)點，承擔著狀態(tài)反饋、聯(lián)鎖控制等關鍵功能。因此，對于激活回路中繼電器各觸點的設計應用應考慮全面，在確保回路關鍵節(jié)點設置熱備冗余的同時，需結合電氣元件性能充分考慮其應用合理性。

1 列車激活原理

廈門地鐵3號線激活回路開啟或關斷主要由=22-S01列車激活開關控制，該開關是自復位開關，共設置有“OFF、0、ON”3種檔位，如圖1所示。當=22-S01處于0位的時候11-12觸點是導通的，23-24觸點是斷開的；=22-S01處于ON位時，11-12觸點與23-24觸點都是導通的；=22-S01處于OFF位時，11-12觸點與23-24觸點都是斷開的。

圖1 列車激活開關

當操作激活旋鈕至“ON”位時，在列車激活的瞬間，110 V電源經(jīng)過=22-F01（列車激活供電斷路器）、=22-S01（列車激活開關）的24-23觸點和=22-K04（列車激活保持繼電器）的3-13常閉觸點，使得=22-K01（列車激活繼電器）、=22-K03（列車激活繼電器）的線圈得電，=22-K01的3-13常閉觸點斷開，如圖2所示。激活電路保持采用尾車通過列車線對激活端進行供電，通過尾車的=22-K01（列車激活繼電器）常閉觸點3-13、22D07列車線、=22-S01（列車激活開關）的11-12觸點、=22-K61（蓄電池保護繼電器）常閉觸點4-14、=22-K01（列車激活繼電器）的4-12觸點和=22-K03（列車激活繼電器）的4R-14R觸點、使得=22-K01和=22-K03線圈保持得電狀態(tài)，構成自鎖電路，如圖3所示。當操作激活旋鈕至“OFF”位時，=22-S01的11-12觸點斷開，激活保持回路供電中斷，使得=22-K01和=22-K03線圈失電，列車斷激活。

圖2 列車激活回路

圖3 列車激活保持回路

2 問題分析

前期發(fā)現(xiàn)多列車將列車激活開關=22-S01打至“OFF”位時，激活無法正常關斷，繼電器存在抖動現(xiàn)象。考慮若列車激活無法正常斷開，在多次操作激活開關關斷激活的過程中，將導致繼電器觸點異常吸合、斷開，易燒灼觸點，損害繼電器，降低使用壽命，因此需要優(yōu)化列車激活電路。

2.1 繼電器分析

經(jīng)過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，故障原因主要由=22-K01、=22-K03 2個繼電器在斷激活過程中未正常失電導致。該項目早期出于冗余考慮，將=22-K01繼電器的4-12、5-7觸點與=22-K03的4R-14R、3L-11L采用并聯(lián)設計，若任意一個繼電器單路觸點故障不會導致整列車激活斷開，提高可用性。列車激活繼電器=22-K01型號為D-U204-CKL，見圖4及表1。繼電器=22-K03型號為D8-U204-CKL，見圖5及表2。2種繼電器僅輔助觸點不同，其他性能參數(shù)基本一致，繼電器觸點吸合時間小于20 ms，釋放時間小于12 ms。

表2 D8-U204-CKL型繼電器參數(shù)

圖5 D8-U204-CKL型繼電器

表1 D-U204-CKL型繼電器參數(shù)

圖4 D-U204-CKL型繼電器

2.2 電路原理分析

在列車斷激活過程中，當2個繼電器釋放動作不一致時，尤其是=22-K01的釋放動作稍快一點而=22-K03的4R-14R觸點還未斷開的的情況下，就會發(fā)生本車的=22-K01繼電器線圈失電后，=22-K01的3-13常閉觸點恢復閉合狀態(tài)、經(jīng)過蓄電池保護繼電器=22-K61常閉觸點4-14、=22-K03的4R-14R觸點，使=22-K01繼電器線圈恢復得電，而=22-K01繼電器得電后，繼電器線圈的觸點閉合情況下存在彈跳時間，進而導致繼電器頻繁動作抖動的情況。

3 優(yōu)化方案

3.1 電氣方案設計

綜上分析，此故障是由于列車激活繼電器存在釋放不一致的情況，當=22-K01的釋放動作稍快時，將導致=22-K03、=22-K01頻繁發(fā)生自鎖故障。根據(jù)原理圖進行分析，若取消=22-K01繼電器與=22-K03的繼電器的觸點并聯(lián)設計，可避免無法正常斷激活現(xiàn)象發(fā)生。但是該節(jié)點為激活電路關鍵節(jié)點的熱備冗余，若去除后發(fā)生繼電器觸點阻值過大或其他異常情況將導致列車激活電路在該處斷開失電且無法再次激活，整列車弱電控制系統(tǒng)將會處于癱瘓狀態(tài)，對正線行車產(chǎn)生嚴重影響。經(jīng)綜合考慮，最終在保留=22-K01繼電器與=22-K03的繼電器的觸點并聯(lián)設計情況下，采用在=22-K01繼電器3-13常閉觸點后串聯(lián)=22-K03的3L-13L常閉觸點，原理圖變更如圖6所示。

圖6 激活電路原理圖變更

3.2 實施方案

將=22-K01的3口接線22D03-401拆下，接入=22-K03的3R口，即=22-K03的3R口與=22-S01的12口相連；將=22-K01的3口接線22D03-402拆下，接入=22-K03的3R口，即=22-K03的3R口與=22-K61的14口相連；新增=22-K01的5口接線22D06-405連接至=22-K03的3L口；新增=22-K03的11R口接線22D11-401連接至=22-K01的3口。接線表見表3。

表3 接線表

3.3 實施效果

已按上述方案對廈門地鐵3號線車輛的列車激活電路進行了改造，在保持激活電路關鍵節(jié)點的熱備冗余設計的同時，從根本上解決了電客車斷激活時繼電器存在抖動，無法正常斷激活故障，使用效果良好。

4 結論

通過這項升級改造，完善了電客車激活回路設計，從根本上解決了問題。在電路設計中，在對關鍵節(jié)點增設冗余點位的同時，要結合電氣元件性能充分考慮其合理性，不能增加次生隱患。本次問題涉及的功能電路原理具有通用性，對于今后其他地鐵項目的電客車電路設計有著較為實用的參考意義。