電動(dòng)客車控制回路的分析及改進(jìn)

摘要 列車控制回路是列車電路設(shè)計(jì)必不可少的部分。部分電路存在設(shè)計(jì)隱患，為了消除電路設(shè)計(jì)安全隱患，需通過技術(shù)改進(jìn)和技術(shù)措施的實(shí)施得以消除。文章針對(duì)部分電動(dòng)客車控制回路的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行了深入剖析，采取電路原理分析和電路設(shè)計(jì)存在隱患分析，對(duì)整改方案原理及方案進(jìn)行了說明。結(jié)果表明，通過對(duì)控制回路的改進(jìn)，消除了列車安全隱患，從而降低了列車運(yùn)營(yíng)的故障率，進(jìn)一步緩解了維修人員的日常維護(hù)壓力。車輛專業(yè)技術(shù)改進(jìn)和技術(shù)措施的實(shí)施尤為重要，通過電路的分析及改進(jìn)以解決車輛設(shè)計(jì)根源問題，可改善列車運(yùn)營(yíng)的管理環(huán)境。

關(guān)鍵詞 列車激活及完整性；SIV控制；控制回路

中圖分類號(hào) U469 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0019-03

0 引言

地鐵電動(dòng)客車控制電路由多個(gè)系統(tǒng)組成，包括牽引控制、制動(dòng)控制、空壓機(jī)控制、照明控制、客室門控制等。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的控制及監(jiān)控，須建立列車控制回路，達(dá)到人為操作實(shí)現(xiàn)列車各功能及實(shí)時(shí)顯示列車故障的目的。車輛列車控制回路由設(shè)備、按鈕開關(guān)、繼電器、線束等組成，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作控制相關(guān)設(shè)備的啟動(dòng)或停止，這是實(shí)現(xiàn)控制列車功能的關(guān)鍵。

1 列車激活及完整性電路、SIV控制回路的原理分析

1.1 列車激活及完整性電路

（1）列車激活及完整性電路的必要性及原理圖

在對(duì)列車的操控中，規(guī)定只能在列車的操縱端控制車輛的相應(yīng)功能，例如列車的牽引、制動(dòng)，廣播報(bào)站的控制，空調(diào)模式的切換等，這就需要列車在被操控時(shí)自動(dòng)區(qū)分操縱端及非操縱端，防止在兩端司機(jī)室內(nèi)人為同時(shí)操作列車而引起嚴(yán)重沖突[1]。電動(dòng)客車通過列車激活及完整性電路實(shí)現(xiàn)上述功能，其原理圖如圖１所示：

（2）列車激活及完整性電路的功能

列車激活及完整性電路為了實(shí)現(xiàn)乘務(wù)人員在頭車或尾車使用列車激活鑰匙激活列車的功能，通過相關(guān)繼電器的吸合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使車輛區(qū)分出“主控”“從控”兩端，并在列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏TMS上顯示操縱端。

（3）列車激活及完整性電路原理分析

如圖１所示，車輛蓄電池輸出的110 V直流電通過103號(hào)線束進(jìn)入列車激活及完整性電路，通過1號(hào)車IGS

接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地形成回路。司機(jī)室控制斷路器（QFC）正常保持閉合狀態(tài)，而電路中387號(hào)線束相連的KAOA3從控繼電器觸點(diǎn)處于常閉狀態(tài)，當(dāng)乘務(wù)人員使用列車激活鑰匙激活1號(hào)車司機(jī)控制器時(shí)，KS1、KS2、KS3三個(gè)鑰匙開關(guān)同時(shí)閉合形成通路，使KAKS1、KAKS2、KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電。

KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電的同時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，而常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng)乘務(wù)人員使用列車激活鑰匙激活1號(hào)車司機(jī)控制器時(shí)，6號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈未得電，車輛蓄電池輸出的110V直流電通過1號(hào)車401號(hào)、384號(hào)線束去往2號(hào)車，沿384號(hào)線束依次通過2、3、4、5號(hào)車進(jìn)入6號(hào)車，通過6號(hào)車IGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路，使6號(hào)車KAOA1、KAOA2從控鑰匙繼電器線圈得電。

6號(hào)車KAOA1、KAOA2從控繼電器線圈得電的同時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，而常閉觸點(diǎn)斷開。車輛蓄電池輸出的110 V直流電通過6號(hào)車103號(hào)、401號(hào)、382號(hào)線束去往5號(hào)車，沿382號(hào)線束依次通過5、4、3、2號(hào)車進(jìn)入1號(hào)車，通過1號(hào)車IGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路。由于1號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，1號(hào)車KALA1、KALA2、KALA3、KALA4主控鑰匙繼電器線圈均得電[1]。

1.2 SIV控制回路

（1）SIV控制回路的必要性及原理圖

SIV即輔助逆變器，是列車電氣系統(tǒng)極為重要的部件，每列車共有2臺(tái)SIV。SIV可將輸入的750V直流電逆變?yōu)?80V交流電，向列車空氣壓縮機(jī)、空調(diào)機(jī)組、客室照明系統(tǒng)等提供電源，每臺(tái)SIV分別供給3節(jié)車。當(dāng)其中1臺(tái)SIV出現(xiàn)故障停機(jī)時(shí)，列車將自動(dòng)開啟擴(kuò)展供電功能，即由功能完好的SIV向整列車提供380 V電源。SIV控制回路原理圖如圖２所示：

（2）SIV控制回路的功能

SIV控制回路通過KMSIV繼電器觸點(diǎn)控制列車SIV的投入及切除，KMSIV繼電器觸點(diǎn)閉合后列車SIV開啟，其觸點(diǎn)斷開后SIV停機(jī)。乘務(wù)人員可操作SIV控制開關(guān)投入或切除1號(hào)車及6號(hào)車的SIV，在投入SIV后通過“自鎖”電路維持SIV的開啟狀態(tài)，再次操作SIV控制開關(guān)切除位將其停機(jī)。為了保證列車的安全性，在切除SIV的電路中串聯(lián)了主控鑰匙繼電器的常開觸點(diǎn)，并在列車“主控”端司機(jī)室內(nèi)操作SIV控制開關(guān)使SIV停機(jī)。

（3）SIV控制回路原理分析

如圖２所示，109號(hào)、110號(hào)線束通過車下的車間連接器由1號(hào)車司機(jī)室途經(jīng)2、3、4、5號(hào)車貫穿至6號(hào)車司機(jī)室。

當(dāng)乘務(wù)人員在1號(hào)車操縱列車時(shí)，車輛蓄電池輸出的110V直流電通過424號(hào)線束進(jìn)入1號(hào)車的SIV控制回路，通過1、6號(hào)車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路。KASIV繼電器觸點(diǎn)處于常閉狀態(tài)，當(dāng)乘務(wù)人員將1號(hào)車SIV控制開關(guān)置于“投入”位時(shí)，1、6號(hào)車KMSIV繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，形成“自鎖”電路。車輛蓄電池輸出的110V直流電通過1號(hào)車KMSIV觸點(diǎn)，使1、6號(hào)車KMSIV線圈常得電，即正常狀態(tài)下只要KASIV觸點(diǎn)保持常閉狀態(tài)，KMSIV觸點(diǎn)就不會(huì)斷開，1、6號(hào)車SIV保持開啟狀態(tài)。

當(dāng)乘務(wù)人員在1號(hào)車激活列車、列車SIV處于正常工作狀態(tài)時(shí)，KALA2主控繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合。此時(shí)，將1號(hào)車SIV控制開關(guān)置于“切除”位時(shí)，1、6號(hào)車KASIV繼電器線圈得電，其常開觸點(diǎn)斷開，使KMSIV繼電器線圈失電，KMSIV觸點(diǎn)斷開，以致1、6號(hào)車SIV停機(jī)；將6號(hào)車SIV控制開關(guān)置于“切除”位時(shí)，6號(hào)車KALA2主控繼電器觸點(diǎn)為常開狀態(tài)以致斷路，因此無法使1、6號(hào)車SIV停機(jī)。

2 列車激活及完整性電路、SIV控制回路的隱患及其改造

列車激活及完整性電路、SIV控制回路是列車極為關(guān)鍵的兩個(gè)電路，若在列車運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)斷路、短路故障，則必將導(dǎo)致列車晚點(diǎn)、掉線甚至救援事故，給線路安全運(yùn)營(yíng)造成極為嚴(yán)重的影響。[2]

2.1 列車激活及完整性電路

（1）列車激活及完整性電路隱患分析

列車激活及完整性電路原理已在前文進(jìn)行了分析，列車通過操縱端主控繼電器線圈和非操縱端從控繼電器線圈得電，使列車區(qū)分“主控”“從控”端。然而，1號(hào)車及6號(hào)車主控繼電器線圈、從控繼電器線圈均通過100A1號(hào)線束接地則存在隱患。若IGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)出現(xiàn)斷路時(shí)，乘務(wù)人員在1號(hào)車或6號(hào)車激活列車均無法使列車區(qū)分“主控”“從控”端，此時(shí)列車將無法進(jìn)行牽引，必將造成救援事故。

（2）列車激活及完整性電路的改進(jìn)

為了解決主控繼電器線圈、從控繼電器線圈共用同一接地點(diǎn)的隱患，可將從控繼電器接地點(diǎn)由100A1改為100B8。當(dāng)操縱端接地點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，乘務(wù)人員可于非操縱端激活列車，使列車區(qū)分“主控”“從控”端。

以下將以1號(hào)車100A1號(hào)線束、100B8號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路為假設(shè)，分四種情況分析列車激活及完整性電路接地點(diǎn)發(fā)生斷路時(shí)應(yīng)急處理方法的工作原理。

1）1號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100A1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

當(dāng)乘務(wù)人員在運(yùn)營(yíng)中使用列車激活鑰匙激活1號(hào)車司機(jī)控制器操縱列車時(shí)，若1號(hào)車100A1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路，1號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器觸點(diǎn)無法閉合，即1號(hào)車主控繼電器線圈、6號(hào)車從控繼電器線圈均不得電，列車無法區(qū)分出“主控”“從控”端，以至列車無牽引。此時(shí)，乘務(wù)人員可使用列車激活鑰匙激活6號(hào)車司機(jī)控制器、6號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，由于1號(hào)車100B8號(hào)線束接地點(diǎn)未發(fā)生斷路，即1號(hào)車從控繼電器線圈、6號(hào)車主控繼電器線圈相繼得電，列車可區(qū)分出“主控”“從控”端，乘務(wù)人員可通過牽引使列車退行前進(jìn)。

2）1號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100B8號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

此情況不影響列車的激活及完整性電路，列車可區(qū)分出“主控”“從控”端。

3）6號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100A1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

此情況不影響列車激活及完整性電路，列車依然可區(qū)分出“主控”“從控”端。

4）6號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100B8號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

當(dāng)乘務(wù)人員在運(yùn)營(yíng)中使用列車激活鑰匙激活6號(hào)車司機(jī)控制器操縱列車時(shí)，若1號(hào)車100A1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路，6號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器觸點(diǎn)可正常閉合，而1號(hào)車從控繼電器線圈不得電，以致6號(hào)車主控繼電器線圈不得電，列車無法區(qū)分出“主控”“從控”端，造成列車無牽引。此時(shí)，乘務(wù)人員可使用列車激活鑰匙激活1號(hào)車司機(jī)控制器，由于1號(hào)車100A1號(hào)線束接地點(diǎn)未發(fā)生斷路，所以1號(hào)車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，即6號(hào)車從控繼電器線圈、1號(hào)車主控繼電器線圈相繼得電，列車可區(qū)分出“主控”“從控”端，乘務(wù)人員可通過牽引使列車退行前進(jìn)。

2.2 SIV控制回路

（1）SIV控制回路隱患分析

SIV控制回路原理已在前文進(jìn)行了分析，列車通過SIV投入繼電器線圈得電控制SIV的開啟，通過SIV切除繼電器線圈得電而控制SIV的停機(jī)。然而，1號(hào)車及6號(hào)車SIV投入繼電器線圈、SIV切除繼電器線圈均通過100L7號(hào)線束接地存在隱患。當(dāng)1號(hào)車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)出現(xiàn)斷路時(shí)，乘務(wù)人員在1號(hào)車將SIV控制開關(guān)置于“投入”位，列車蓄電池輸出的110 V直流電依次沿111、100L7、110號(hào)線束通過2、3、4、5號(hào)車進(jìn)入6號(hào)車，通過6號(hào)車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路，使1、6號(hào)車SIV切除繼電器線圈得電，導(dǎo)致1、6號(hào)車SIV停機(jī)。6號(hào)車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)出現(xiàn)斷路的情況與上述原理相同。若1、6號(hào)車SIV同時(shí)無法啟動(dòng)，列車空氣壓縮機(jī)將無法工作，從而導(dǎo)致列車失去空氣制動(dòng)功能，必將造成救援事故。

（2）SIV控制回路的改進(jìn)

為了解決SIV投入繼電器和切除繼電器的線圈共用同一接地點(diǎn)的隱患，可將SIV切除繼電器接地點(diǎn)由100L7改為100C1。當(dāng)列車的1臺(tái)SIV停機(jī)時(shí)，另一臺(tái)SIV可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展供電功能，保證列車可正常行駛。改造部分的原理圖如下所示：

以下將以1號(hào)車100L7號(hào)線束、100C1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路為假設(shè)，分兩種情況分析SIV控制回路接地點(diǎn)發(fā)生斷路時(shí)應(yīng)急處理方法的工作原理。

1）1號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100L7號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

若1號(hào)車100L7號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路，乘務(wù)人員在1號(hào)車將SIV控制開關(guān)置于“投入”位，列車蓄電池輸出的110 V直流電沿109號(hào)線束依次通過2、3、4、5號(hào)車進(jìn)入6號(hào)車，通過6號(hào)車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路，使6號(hào)車SIV投入繼電器線圈得電，6號(hào)車SIV開啟，此時(shí)列車檢測(cè)到1號(hào)車SIV故障停機(jī)時(shí)，即開啟擴(kuò)展供電功能，列車可正常行駛。

2）1號(hào)車為操縱端、1號(hào)車100C1號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路

若1號(hào)車100L7號(hào)線束接地點(diǎn)發(fā)生斷路，乘務(wù)人員在1號(hào)車將SIV控制開關(guān)置于“投入”位，列車1、6號(hào)車SIV均可正常啟動(dòng)。當(dāng)乘務(wù)人員在1號(hào)車將SIV控制開關(guān)置于“切除”位時(shí)，1號(hào)車SIV切除繼電器線圈無法得電，即1號(hào)車SIV無法停機(jī)，此時(shí)乘務(wù)人員可使用列車激活鑰匙激活6號(hào)車的司機(jī)控制器，將6號(hào)車SIV控制開關(guān)置于“切除”位使其停機(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)列車控制回路的改進(jìn)與實(shí)施，有效控制了車輛隱患的進(jìn)一步擴(kuò)大，從而降低列車運(yùn)營(yíng)故障率。在列車控制回路的分析、改進(jìn)過程中，要綜合考慮繼電器、開關(guān)、按鈕的功能以及接入電路相應(yīng)觸點(diǎn)開啟、閉合狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)車輛功能的驗(yàn)證，避免因車輛改造引發(fā)的次生隱患。

參考文獻(xiàn)

[1]梁偉.電子電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新路徑分析[J].科技資訊， 2017（11）：115-116.

[2]張舟洋.上海軌道交通3號(hào)線信號(hào)系統(tǒng)改造方案研究[J].鐵道通信信號(hào)， 2021（5）：90-93.

收稿日期：2025-01-07

作者簡(jiǎn)介：楊鑫雨（1992—），男，本科，工程師，研究方向：城市軌道車輛運(yùn)行與維護(hù)。