無觸點繼電器在地鐵車輛的應用

王澤軍 鄭長瑞

摘 要：新時期，地鐵成為了人們出行的主要交通工具之一，而隨著軌道交通技術(shù)的發(fā)展，地鐵車輛的性能也在不斷提高，優(yōu)化車輛性能工作也在逐漸深入，在這樣的背景下，本文針對無觸點繼電器在地鐵車輛的應用進行全面的研究。本文借用兩個有觸點繼電器在地鐵車輛的應用故障問題案例，分析有觸點繼電器的問題，并且從無觸點繼電器的硬件、軟件設(shè)計入手，對無觸點繼電器在地鐵車輛的應用方案進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：無觸點繼電器;有觸點繼電器;控制回路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.033

0 引言

近年來，國家各地的地鐵建設(shè)逐漸成熟，隨著地鐵車輛的全面投入，除了給人們帶來更加的便捷出行方式外，地鐵車輛在運行中的故障次數(shù)也逐漸增加，在分析地鐵車輛故障的過程中發(fā)現(xiàn)，造成問題的主要原因為電氣問題，而造成電氣問題是因為有觸點繼電器在地鐵車輛的應用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)性能下降和觸電部件故障的現(xiàn)象，對地鐵車輛的正常運行造成了嚴重的阻礙，因此，必須要對地鐵車輛進行優(yōu)化。

1 有觸點繼電器在地鐵車輛的應用故障問題

1.1 案例一：G省地鐵一號線故障

G省地鐵一號線的車型相對較老，屬于上世紀九十年代的產(chǎn)品，其中A1型車中的110V控制電路主要是采用繼電器控制的有節(jié)點電路，其中有觸點繼電器的數(shù)量達到了500個/列車。這樣的情況下需要大量的控制布線，出錯的概率較大，也不能夠應用計算機系統(tǒng)故障進行記錄和診斷，維護工作較為復雜，在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)以下幾個方面的問題：第一，觸點接觸不良;第二，定位銷卡滯;第三，線圈發(fā)熱等。隨著繼電器的使用時間延長，性能逐漸下降，故障的次數(shù)不斷增加，但是一旦檢修就要面臨的大量的維護工作，對地鐵車輛的正常運行造成阻礙。

1.2 案例二：S市地鐵一號線故障

S市地鐵一號線故障原因和G省地鐵一號線故障原因一直都是因為有觸點繼電器的使用，但是在S市地鐵一號線使用過程中，還存在有如下問題：第一，因為沒有冗余，列車在出現(xiàn)故障后，相關(guān)控制回路失效的概率增加;第二，因為地區(qū)氣候地質(zhì)問題，繼電器長期處于高溫、潮濕的環(huán)境下，老化速度較快，卡位現(xiàn)象頻繁;第三，在控制回路中，一旦任何一個有觸點繼電器出現(xiàn)問題，整個回路都會出現(xiàn)問題。

2 無觸點繼電器在地鐵車輛的應用方案設(shè)計

無觸點繼電器，也被稱為無觸點邏輯控制技術(shù)（LCU），近年來這種技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，并且得到了廣泛應用，這種無觸點邏輯控制技術(shù)有效解決了有觸點繼電器在地鐵車輛的應用故障問題，因此本文對無觸點繼電器在地鐵車輛的應用方案設(shè)計進行分析。

2.1 硬件設(shè)計

在對無觸點繼電器在地鐵車輛的應用方案進行硬件設(shè)計之前，首先要明確其中的主要技術(shù)參數(shù)，常用的技術(shù)參數(shù)包括九個，分別為：（1）工作電源電壓：DC110V（DC77V-DC137.5V）;（2）工作電源保險規(guī)格：DC110V/20A;（3）額定功耗：<100 W;（4）+5V電源電壓范圍：+4.75V - +5.25V;（5）工作環(huán)境溫度：-25℃ - +70℃;（6）最低存放溫度：-40℃;（7）工作海拔高度：≤2500m;（8）工作相對濕度：≤90%;（9）任何輸入至輸出的響應時間：≤25ms。通過上文對S市地鐵一號線故障原因和G省地鐵一號線故障原因的分析，針對故障主要原因，在改造過程中取消了有觸點繼電器的控制，采用無觸點繼電器也就是無觸點邏輯控制技術(shù)（LCU），形成了模塊化的邏輯控制方式[1]。其中控制板選擇了雙備份系統(tǒng)，并且設(shè)置了三位轉(zhuǎn)換開關(guān)，形成以A組控制板為主，B組控制板為輔的控制模式，在正常工作的過程中，檢測A組控制板的樁體，如果A組控制板出現(xiàn)異常，就會立即切換到B組控制板中。此外，電源插件板也實現(xiàn)了電源轉(zhuǎn)換，同時實現(xiàn)了智能故障診斷功能。如果出現(xiàn)異常，就會通過控制板給相關(guān)人員提示。

2.2 軟件設(shè)計

和有觸點繼電器不同，無觸點繼電器在地鐵車輛應用的過程中，需要按照具體的電路情況，進行軟件設(shè)計，首先需要了解軟件控制原理，在無觸點繼電器中主要采用的是LCU軟件進行控制，而LCU軟件是利用CPU完成的邏輯運算、延時控制、插件保護等工作，并且根據(jù)地鐵車輛的實際情況確定輸出的狀態(tài)。地鐵車輛中的電路控制極為復雜，因此在采用LCU軟件后，要激活司機臺的繼電器，以此減少110V有接點電路，提高列車的可靠性，減少維護成本。

2.3 應用效果

通過對S市地鐵一號線和G省地鐵一號線的無觸點繼電器設(shè)計，可以看出LCU邏輯控制單元在使用過程中，展現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性和節(jié)能性，有效延長了使用壽命，簡化維護過程，減少維護工作量，和傳統(tǒng)的繼電器控制相比，從根本上解決了有觸點繼電器中存在的高故障率以及維護工作困難的情況。比如，G省地鐵一號線在經(jīng)過電源插件板設(shè)計后，電源從DC110V（77-137.5）轉(zhuǎn)變?yōu)镈C5V電源，不僅可以為地鐵車輛上的其他控制插件板提供DC5V的工作電，也實現(xiàn)了智能故障診斷等功能。

而S市地鐵一號線在應用了LCU邏輯控制技術(shù)后，維修次數(shù)減少，維修成本降低，LCU邏輯控制技術(shù)每年為S市地鐵一號線的每列車節(jié)約了大量的經(jīng)濟成本，節(jié)約數(shù)額可達萬元。而隨著地鐵列車穩(wěn)定性的提高，地鐵列車的應用效益達到了數(shù)十萬元[2]。

3 總結(jié)

綜上所述，無觸點邏輯控制技術(shù)（LCU）的可靠性較高、使用壽命也相對較長，在實際應用的過程中，具有著有觸點繼電器所沒有的特點，不僅如此，無觸點邏輯控制技術(shù)在設(shè)備維護、故障查找方面也具有著一定的優(yōu)勢。加強無觸點邏輯控制技術(shù)在地鐵車輛中的應用，可以更好地保證地鐵列車的安全性和穩(wěn)定性，讓地鐵車輛在實際應用過程中真正的發(fā)揮出自身的性能，也能夠讓地鐵列車中的電路硬件控制得到推廣。

參考文獻：

[1]李昌強.地鐵車輛LCU邏輯控制技術(shù)的應用研究[J].技術(shù)與市場， 2017，24（06）：105-106.

[2]黃輝銘.邏輯控制單元在地鐵車輛控制中的應用研究[J].機電工程技術(shù)，2016，45（05）：92-95.