電動客車控制回路的分析及改進

摘要 列車控制回路是列車電路設(shè)計必不可少的部分。部分電路存在設(shè)計隱患，為了消除電路設(shè)計安全隱患，需通過技術(shù)改進和技術(shù)措施的實施得以消除。文章針對部分電動客車控制回路的設(shè)計缺陷進行了深入剖析，采取電路原理分析和電路設(shè)計存在隱患分析，對整改方案原理及方案進行了說明。結(jié)果表明，通過對控制回路的改進，消除了列車安全隱患，從而降低了列車運營的故障率，進一步緩解了維修人員的日常維護壓力。車輛專業(yè)技術(shù)改進和技術(shù)措施的實施尤為重要，通過電路的分析及改進以解決車輛設(shè)計根源問題，可改善列車運營的管理環(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 U469 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0019-03

0 引言

地鐵電動客車控制電路由多個系統(tǒng)組成，包括牽引控制、制動控制、空壓機控制、照明控制、客室門控制等。為了實現(xiàn)對列車的控制及監(jiān)控，須建立列車控制回路，達(dá)到人為操作實現(xiàn)列車各功能及實時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，從而實現(xiàn)手動操作控制相關(guān)設(shè)備的啟動或停止，這是實現(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，廣播報站的控制，空調(diào)模式的切換等，這就需要列車在被操控時自動區(qū)分操縱端及非操縱端，防止在兩端司機室內(nèi)人為同時操作列車而引起嚴(yán)重沖突[1]。電動客車通過列車激活及完整性電路實現(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)繼電器的吸合實現(xiàn)自動控制，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號線束進入列車激活及完整性電路，通過1號車IGS

接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地形成回路。司機室控制斷路器（QFC）正常保持閉合狀態(tài)，而電路中387號線束相連的KAOA3從控繼電器觸點處于常閉狀態(tài)，當(dāng)乘務(wù)人員使用列車激活鑰匙激活1號車司機控制器時，KS1、KS2、KS3三個鑰匙開關(guān)同時閉合形成通路，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，其常開觸點閉合，而常閉觸點斷開。當(dāng)乘務(wù)人員使用列車激活鑰匙激活1號車司機控制器時，6號車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號車401號、384號線束去往2號車，沿384號線束依次通過2、3、4、5號車進入6號車，通過6號車IGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路，使6號車KAOA1、KAOA2從控鑰匙繼電器線圈得電。

6號車KAOA1、KAOA2從控繼電器線圈得電的同時，其常開觸點閉合，而常閉觸點斷開。車輛蓄電池輸出的110 V直流電通過6號車103號、401號、382號線束去往5號車，沿382號線束依次通過5、4、3、2號車進入1號車，通過1號車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號車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，1號車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、空調(diào)機組、客室照明系統(tǒng)等提供電源，每臺SIV分別供給3節(jié)車。當(dāng)其中1臺SIV出現(xiàn)故障停機時，列車將自動開啟擴展供電功能，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繼電器觸點控制列車SIV的投入及切除，KMSIV繼電器觸點閉合后列車SIV開啟，其觸點斷開后SIV停機。乘務(wù)人員可操作SIV控制開關(guān)投入或切除1號車及6號車的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。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，并在列車“主控”端司機室內(nèi)操作SIV控制開關(guān)使SIV停機。

（3）SIV控制回路原理分析

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

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

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

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)鍵的兩個電路，若在列車運營過程中出現(xiàn)斷路、短路故障，則必將導(dǎo)致列車晚點、掉線甚至救援事故，給線路安全運營造成極為嚴(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號車及6號車主控繼電器線圈、從控繼電器線圈均通過100A1號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，乘務(wù)人員在1號車或6號車激活列車均無法使列車區(qū)分“主控”“從控”端，此時列車將無法進行牽引，必將造成救援事故。

（2）列車激活及完整性電路的改進

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的隱患，可將從控繼電器接地點由100A1改為100B8。當(dāng)操縱端接地點出現(xiàn)問題時，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號車100A1號線束、100B8號線束接地點發(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發(fā)生斷路時應(yīng)急處理方法的工作原理。

1）1號車為操縱端、1號車100A1號線束接地點發(fā)生斷路

當(dāng)乘務(wù)人員在運營中使用列車激活鑰匙激活1號車司機控制器操縱列車時，若1號車100A1號線束接地點發(fā)生斷路，1號車KAKS3主控鑰匙繼電器觸點無法閉合，即1號車主控繼電器線圈、6號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，乘務(wù)人員可使用列車激活鑰匙激活6號車司機控制器、6號車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，由于1號車100B8號線束接地點未發(fā)生斷路，即1號車從控繼電器線圈、6號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。

2）1號車為操縱端、1號車100B8號線束接地點發(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號車為操縱端、1號車100A1號線束接地點發(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號車為操縱端、1號車100B8號線束接地點發(fā)生斷路

當(dāng)乘務(wù)人員在運營中使用列車激活鑰匙激活6號車司機控制器操縱列車時，若1號車100A1號線束接地點發(fā)生斷路，6號車KAKS3主控鑰匙繼電器觸點可正常閉合，而1號車從控繼電器線圈不得電，以致6號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，乘務(wù)人員可使用列車激活鑰匙激活1號車司機控制器，由于1號車100A1號線束接地點未發(fā)生斷路，所以1號車KAKS3主控鑰匙繼電器線圈得電，即6號車從控繼電器線圈、1號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。

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。然而，1號車及6號車SIV投入繼電器線圈、SIV切除繼電器線圈均通過100L7號線束接地存在隱患。當(dāng)1號車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)出現(xiàn)斷路時，乘務(wù)人員在1號車將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號線束通過2、3、4、5號車進入6號車，通過6號車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號車SIV切除繼電器線圈得電，導(dǎo)致1、6號車SIV停機。6號車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號車SIV同時無法啟動，列車空氣壓縮機將無法工作，從而導(dǎo)致列車失去空氣制動功能，必將造成救援事故。

（2）SIV控制回路的改進

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的隱患，可將SIV切除繼電器接地點由100L7改為100C1。當(dāng)列車的1臺SIV停機時，另一臺SIV可實現(xiàn)擴展供電功能，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號車100L7號線束、100C1號線束接地點發(fā)生斷路為假設(shè)，分兩種情況分析SIV控制回路接地點發(fā)生斷路時應(yīng)急處理方法的工作原理。

1）1號車為操縱端、1號車100L7號線束接地點發(fā)生斷路

若1號車100L7號線束接地點發(fā)生斷路，乘務(wù)人員在1號車將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號線束依次通過2、3、4、5號車進入6號車，通過6號車LGS接地開關(guān)箱內(nèi)的接地開關(guān)接地而形成回路，使6號車SIV投入繼電器線圈得電，6號車SIV開啟，此時列車檢測到1號車SIV故障停機時，即開啟擴展供電功能，列車可正常行駛。

2）1號車為操縱端、1號車100C1號線束接地點發(fā)生斷路

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

3 結(jié)束語

對列車控制回路的改進與實施，有效控制了車輛隱患的進一步擴大，從而降低列車運營故障率。在列車控制回路的分析、改進過程中，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)觸點開啟、閉合狀態(tài)，加強對車輛功能的驗證，避免因車輛改造引發(fā)的次生隱患。

參考文獻

[1]梁偉.電子電路設(shè)計的創(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號線信號系統(tǒng)改造方案研究[J].鐵道通信信號， 2021（5）：90-93.

收稿日期：2025-01-07

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