一種城軌車輛的受流器受流與受電弓受流集成方案的設計與研究

摘 要 文章介紹了城軌車輛的受流方式及特點，并以上海軌道交通16號線項目車輛為例，研究了一種用于城軌車輛的受流器與受電弓集成受流方式的設計與控制方案。

關鍵詞 城軌車輛 受流器 受電弓 控制電路。

一、城軌車輛受流方式簡介及特點

（一）城軌車輛受流方式簡介

目前廣泛應用于城軌車輛的受流方式主要有兩種：

（1）架空接觸網受電弓受流：架空接觸網受電弓受流也有DC750V、DC1200V、DC3000V等電壓等級。

（2）第三軌受流器受流：第三軌受流器受流有DC600V、DC700V、DC1000V、DC1500V等電壓等級。

（二）架空接觸網受電弓受流方式及特點

架空接觸網受電弓受流車輛的運行線路需架設接觸網，架空接觸網根據懸掛方式的不同大致可分為：簡單懸掛接觸網、鏈型懸掛接觸網和剛性懸掛接觸網三種。架空接觸網具有安全性高，傳輸功率大，運行速度高等優點。但同時具有建設成本高，維護檢修不方便，影響城市景觀等缺點。

（三）第三軌受流器受流方式及特點

第三軌受流器受流車輛的運行線路需在軌道旁架設第三軌接觸網，第三軌接觸網根據與車輛受流器的接觸面不同分為：上部接觸式第三軌、下部接觸式第三軌和側部接觸式第三軌。相比架空接觸網，第三軌接觸網具有更多的優點：設備施工安裝較為簡單，維護檢修方便，設備投資及線路建設投資小，供電可靠，使用壽命長，城市景觀效果好等。但同時也具有庫內安全性低、道岔處建設復雜等缺點。

二、上海16號線受流器受流與受電弓受流集成方案設計與分析

（一）主電路方案

傳統的城軌車輛主電路采用單一受流方式，即受電弓受流或者受流器受流。上海16號線主電路原理圖如圖1所示，主電路由受電弓、受流器、避雷器、高壓轉換開關=31-S110、三位置隔離開關、高速斷路器、熔斷器等設備組成。該電路相比傳統主電路增加了一個轉換開關=31-S110，且同時配備有受電弓和受流器，列車既可選擇通過受電弓獲得高壓電源，也可選擇通過第三軌受流器獲得高壓電源。

轉換開關=31-S110用于列車在受流器受流與受電弓受流兩種受流方式之間的切換。當列車處于由第三軌供電線路運行時，可通過操作位于司機室內的控制開關，將轉換開關=31-S110轉換到受流器位，列車可通過受流器獲得高壓運行。當列車處于架空接觸網線路運行時，可通過操作位于司機室內的控制開關，將轉換開關=31-S110轉換到受電弓位，列車可通過受電弓獲得高壓運行。

（二）受流器控制方案

受流器受流是上海16號線項目車輛正線運行的受流方式，是列車主要的受流方式。列車受流器控制電路原理圖如圖2所示。

當列車硬線判斷列車速度為0，司機室占有后，列車三位置隔離開關處于高壓位，列車無緊急停車信號發出，轉換開關=31-S110處于受流器位，列車受電弓處于落弓位，且無脫靴命令發出時，司機可操作司機室臺的升靴按鈕=21-S03，將升靴命令發送給升靴電磁閥，將受流器升起。此時，列車從第三軌獲得高壓運行。

在受流器升起的情況下，只要列車速度為0，司機室占有，司機即可操作司機臺的降靴按鈕=21-S01將受流器降下。若轉換開關=31-S110不在受流器位，或者受電弓不在落弓位，列車都將發出脫靴命令給脫靴電磁閥，將受流器降下。在落弓繼電器=21-K110的33-34觸點處并聯了脫靴落弓旁路旋鈕=21-S02，其作用是在受電弓故障時，將落弓信號旁路，使受電弓的狀態不影響受流器的正常工作。

而在升靴按鈕觸點處并聯的升靴命令繼電器=21-K106的觸點13-14、升靴繼電器=21-K107的觸點31-32和脫靴命令繼電器=21-K108的觸點21-22組成的電路，保證列車所有的受流器升靴到位之后才斷開升靴命令回路，且不需要司機長時間按壓升靴按鈕。

（三）受電弓控制方案

上海16號線列車在庫內動車，或從庫內運行至正線的過程，或需通過上海11號線線路運行至維修廠時，可使用受電弓受流運行。

列車受電弓控制回路如圖3所示。當列車硬線判斷司機室占有，列車無緊急停車信號發出，列車三位置隔離開關處于高壓位，列車受流器全部脫靴到位，轉換開關=31-S110處于受電弓位，且無降弓命令時，司機可操作司機臺的升弓按鈕=21-S06，將升弓命令發送給受電弓控制箱，控制箱控制電機驅動受電弓升起。此時，列車從接觸網獲得高壓運行。

受電弓升起的情況下，只要司機室占有，司機即可操作司機臺的降弓按鈕=21-S06將受電弓降下。緊急情況下，司機可操作司機臺上的緊急停車按鈕，將受電弓緊急降下。若列車休眠，或者列車有受流器不在脫靴位，轉換開關=31-S110不在受電弓位時，列車都將發出降弓命令給受電弓控制箱，將受電弓降下。在脫靴繼電器=21-K102的43-44觸點處并聯了脫靴落弓旁路旋鈕=21-S02，其作用是在受流器故障時，將脫靴信號旁路，使受流器的狀態不影響受電弓的正常工作。

圖3 受電弓控制方案

（四）受流器受流與受電弓受流轉換控制方案

上海16號線列車受流器受流與受電弓受流轉換控制電路原理圖如圖4所示。當列車從車庫使用受電弓受流運行至正線后，需將受流方式從受電弓轉換至受流器受流狀態；當列車從正線運行回庫時，需將受流方式從受流器轉換至受電弓受流狀態。此時，均需使用受流器受流與受電弓受流轉換控制電路控制轉換開關=31-S110動作，使列車選擇正確的受流方式。

（1）第三軌供電切換到接觸網供電

當列車從第三軌供電線路運行至接觸網供電線路時，若列車滿足以下條件：列車速度為0，司機室占有，受流器均在脫靴位，受流器位按鈕沒有被按下。司機可按下司機臺的受電弓位按鈕=21-S08，受電弓位繼電器=21-K120得電，驅動轉換開關電機，將=31-S110的觸點轉換至受電弓位。當觸點轉換至受電弓位的同時，將轉換開關=31-S110的FC12和FC22觸點斷開，以切斷驅動電機的供電回路，保證電機不會出現堵轉燒損的情況。此時，司機可操作司機臺的受電弓控制按鈕，控制受電弓的升降。

（2）接觸網供電切換到第三軌供電

當列車從接觸網供電線路運行至第三軌供電線路時，若列車滿足以下條件：列車速度為0，司機室占有，受電弓均在落弓位，受電弓位按鈕沒有被按下。司機可操作司機臺的受流器位按鈕=21-S09，受流器位繼電器=21-K119得電，驅動轉換開關電機，將=31-S110的觸點轉換至受流器位。當觸點轉換至受流器位的同時，將轉換開關=31-S110的FC11和FC21觸點斷開，以切斷驅動電機的供電回路，保證電機不會出現堵轉燒損的情況。此時，司機可操作司機臺的受流器控制按鈕，控制受流器的升降。

圖4 受流器受流與受電弓受流轉換控制方案

三、結束語

本文研究了一種用于城軌車輛的的受流器受流與受電弓受流集成方案，提高了城軌車輛的通用性，使列車無論在架空接觸網供電線路，還是在第三軌供電線路均能正常運行。有利于城軌車輛用戶靈活選擇供電線路的建設，在車庫架設架空接觸網，保證庫內地面檢修人員的安全。在正線架設第三軌接觸網，降低線路建設成本，提高供電可靠性，美化城市景觀等。

參考文獻：

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（作者單位：南車株洲電力機車有限公司）