有軌電車用電控三位置轉換開關控制方案*

臧曉艷，曹春偉，潘 碩，岳成林，李 碩

（中車唐山機車車輛有限公司產品研發中心，河北唐山 063035）

現代有軌電車作為公共交通的一種，在國外，尤其歐洲國家發展已較成熟；國內處于發展初期，但呈現出強勁的發展勢頭[1-3]。

現代有軌電車多為低地板設計，旅客上下車非常便捷[4]。但同時造成車下安裝空間極其有限，主要車載設備箱體布置于車頂。車輛高壓電路設置三位置轉換開關箱，在運行或段內維護、檢修時，通過將三位置開關置于運行、接地或庫用位，實現對車輛供電干線進行供電或接地保護的功能。目前三位置轉換開關箱只能安裝于車頂，且為手動操作。每次操作時，人員必須登頂，操作不便，且有安全隱患。

本方案設計一種電控三位置轉換開關裝置及相關控制電路，應用于有軌電車，操作人員在司機室即可實現遠程控制。

1 開關箱設計

電控三位置轉換開關箱（以下簡稱開關箱）安裝于車輛頂部，箱體內包含一臺轉換開關，來自受電弓和車體接地點以及庫用插座的電纜引入轉換開關箱，分別接到“運行”、“接地”、“庫用”3個位置上，由電機帶動開關觸頭(位置見圖1)在各位置間轉換，實現切換功能。當車輛使用受電弓供電時，將觸頭轉至“運行”位，受電弓電纜與車輛干線接通，由接觸網為牽引和輔助系統供電；當車輛使用庫用插座時，將觸頭轉至“庫用”位，庫用插座電纜與車輛干線接通，為輔助電源系統供電；車輛斷電維護時，將觸頭轉至“接地”位，保證人員和車輛的安全。

開關箱外部未設置手動操作手柄，對外接口只有電纜連接器，箱體上部設有檢查門，方便接線操作以及檢查維護。

開關箱內部轉換開關結構示意如圖1所示，通過車輛控制電路，控制箱體內電機的正轉或反轉，實現轉換開關觸頭在運行位、接地位、庫用位3個位置之間轉換，箱體內部裝有轉動扳手，在控制電路故障或斷電情況下，還有冗余的手動功能。需要手動操作的時候，打開檢修門，取出轉動扳手，套在手動操作接口上，即可手動操作。

2 控制邏輯

電控箱的控制邏輯為依據接收到的司機指令，判斷當前轉換開關所處位置，從而驅動開關電機正轉、反轉或不動作。圖2所示為車輛接收到接地指令對應的控制邏輯圖，運行位指令和庫用位指令類似。

3 控制方案

車輛控制方案如圖3所示。圖中，虛線框中為開關箱。虛線框外為車輛控制電路部分。

車輛控制電路包括：在司機操作臺設置一個三位置旋鈕（帶保護蓋），司機通過操作旋鈕，分別發出運行、接地、庫用3種指令到轉換開關；車輛電氣柜內設置有斷路器、接觸器、繼電器，用以實現對轉換開關的控制和對電路的保護。3種位置指令和狀態反饋接入TCMS的IO，用以監控轉換開關的實際狀態。

操作司機臺上的控制旋鈕，將旋鈕置于運行位，3種位置轉換開關接收到運行位指令時，開關可能處于3種狀態之一。如果開關箱已經置于運行位，則開關箱內運行位常閉觸點斷開，電機不動作。如果轉換開關處于接地位或庫用位，則開關箱內運行位常閉觸點閉合，車輛電氣柜內運行位接觸器Q01得電，兩組常開觸點1、2和3、4閉合，電機反轉帶動觸頭接通運行位。當觸頭轉動到位時，限位開關常閉觸點打開，作為轉換開關運行位到位反饋，切斷運行位接觸器Q01的供電，電機停止轉動，觸頭鎖閉。

操作司機臺上的控制旋鈕，將旋鈕置于庫用位或接地位時，電機動作控制過程類似，此處不再贅述。

圖3 控制方案圖

4 結束語

設計一種應用于有軌電車的電控三位置轉換開關裝置及其控制方法，操作人員不必登頂進行操作，在司機室通過旋鈕開關便可實現遠程電動轉換功能。主要解決以下問題：

（1）使用遠程電動控制，操作方便快捷，無需登頂操作。

（2）轉換開關箱為封閉式設計，密封性好，維護周期長，檢查門設在箱體上部，便于檢查維護。

以受電弓車輛為例進行了介紹，該方案同樣適用于車載儲能、氫燃料電池、感應式非接觸供電等其他供電方式的有軌電車。本方案已應用于某有軌電車項目，并成功完成試驗驗證。