廣州地鐵A2型車控制電路隱患挖掘及電路優化研究

黃子愷

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

對于城軌車輛電氣系統中的有接點電路，常指的是通過硬導線、接線端子等進行物理連接，實現控制系統、診斷系統的信號控制、傳輸以及保護檢測和反饋等功能的一個模塊或整體的電路簡稱[1]。A2型車控制電路在初始設計中存在局限性，部分關鍵回路的元件故障將嚴重影響列車控制功能或旁路功能，且沒有有效的應對措施，導致列車在正線清客或者救援。因此，有必要對A2型車控制電路在初始設計方面的隱患點進行深入挖掘，并通過電路改造降低控制電路故障對列車運營的影響。

1 A2型車控制電路主要元件

1.1 繼電器

電磁式繼電器為利用輸入電路內電路在電磁鐵鐵芯與銜鐵間產生的吸力作用而工作的一種電氣繼電器。A2型車控制電路主要通過電磁式繼電器的接通和斷開來傳遞控制與檢測信號，從而實現列車級的控制，按功能級別可分為主電路、牽引制動控制、輔助、監控信息、照明、空調、附屬設備、車門控制和車鉤電路9個部分[2]。

1.2 二極管

二極管最重要的特性為單方向導電性。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態，相當于一個接通的開關；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截至狀態，如同一個斷開的開關[1]，A2型車利用二極管此特性，組成各種邏輯電路，多用于列車牽引、制動、緊急牽引、列車旁路等關鍵回路。

1.3 行程開關

行程開關是一種根據運動部件的行程位置而切換電路的電器，通過運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路[3]，常用于A2型車車門開關狀態檢測回路、主控鑰匙、司機控制器等。

2 A2型車控制電路隱患分析

2.1 繼電器故障隱患分析

繼電器常見故障類型為觸點氧化[4]、線圈斷路[5]、動作機構卡滯[6]等，易引起繼電器觸點所連接的回路無法導通。根據列車電氣原理圖[7]分析，A2型車共有2對觸點不導通將導致關鍵控制功能失效且無旁路應急措施，有2對觸點不導通會造成旁路功能失效，有2對觸點不導通既影響列車功能又會引起旁路失效，如表1所示。

表1 A2型車繼電器故障隱患分析

表2 A2型車二極管斷路故障隱患分析

2.2 二極管隱患分析

考慮關鍵回路二極管斷路的故障影響，A2型車共有10個二極管斷路將導致關鍵控制功能失效，8個二極管斷路會造成旁路功能失效，造成在正線運營時晚點或救援，存在極大風險，具體影響如表2所示。

2.3 行程開關隱患分析

行程開關常見故障為動作不良及破損[8]，若相關回路的接點不導通，勢必造成旁路失效或關鍵控制功能失效的情況。A2型車共有3個行程開關觸點不導通將導致列車無法動車，影響如表3所示。

表3 A2型車行程開關故障隱患分析

3 A2型車控制電路優化

3.1 關鍵回路繼電器觸點并聯

對6對繼電器隱患觸點進行觸點并聯的改造，當原來的觸點不導通時，新并聯的觸點仍能保證列車功能。因2K02、2K04、2K05均為司機室占有繼電器，所以采取在A車增加司機室占有繼電器2K93的方法增加需要使用的觸點，繼電器2K93供電回路原理如圖1所示，在主控鑰匙行程開關S01下級取電，經司機室占有繼電器2K01的23/24常開觸點接至2K93的電源，保證占有司機室后繼電器2K93保持通電狀態。

并聯的觸點均通過2K93繼電器的觸點導通，如表4所示。

以2K02的43/44觸點并聯改造為例，在電路上并聯2K93的13/14觸點，對應電氣原理圖如圖2所示。

3.2 關鍵回路二極管并聯

針對已梳理的18個關鍵回路二極管進行并聯改造，使得單個二極管斷路后控制回路仍然能正常導通，增加列車電路的可靠性。以緊急牽引二極管02V09并聯改造為例，在電路上并聯02V09B二極管，對應電氣原理圖如圖3所示。

3.3 旁路繼電器2K91供電回路改造

為避免因司控器鑰匙行程開關S01的常開觸點無法導通，導致司機室無法占有且無法通過操作主控繼電器2F91旁路開關進行動車的風險，對旁路繼電器2K91的供電回路進行改造，將2F91旁路開關電源、2K91的14觸點及24觸點改為直接連接在S01的前級，即改造后操作旁路開關2F91可直接激活司機臺，且不改變2F91改造前的主控繼電器關鍵觸點旁路功能。圖4和圖5分別為旁路繼電器2K91供電回路改造前、后的原理圖。

圖1 A2型車2K93繼電器供電回路原理圖

表4 A2型車關鍵回路繼電器觸點并聯改造

圖2 A2型車2K02的43/44觸點并聯改造原理圖

圖3 A2型車02V09并聯改造原理圖

3.4 增加強制向前旁路

為避免因行程開關S12、S13不導通引起向前方向信號出現故障，增加強制向前旁路開關2F95，合2F95時將使向前方向指令線20210線得電，給出向前信號。如圖6所示，在向前方向指令線增加2F95，該開關電源來自20201線，該線在司機室占有繼電器2K05的43/44觸點閉合時才輸出電源，因此該強制向前信號只在司機室占有時有效。

3.5 控制電路優化的實際運用與風險分析

為了驗證A2型車控制電路優化方案的可行性，選取廣州地鐵八號線車號為5354的A2型車進行改造，改造完成后試驗該列車控制電路可以實現方案設計功能，證明該優化方案操作上具有可行性。

對該電路優化方案進行風險分析與制定應對措施如下：

（1）該項改造由車輛人員自行作業，改造中可能出現接線虛接、錯接的情況。針對此種情況，車輛人員在改造中需嚴格執行互檢、他檢工作，改造后進行靜態有電功能驗證、動車有電功能驗證、動車旁路功能驗證等多項檢查，保證列車功能正常后再上線運營。

圖4 A2型車旁路繼電器2K91供電回路改造前原理圖

圖5 A2型車旁路繼電器2K91供電回路改造后原理圖

圖6 A2型車增加強制向前旁路開關2F95原理圖

（2）電路改造后，若故障端已合2F91旁路開關，在更換駕駛端時未將故障端2F91打下，則非故障端無法激活司機臺。為避免出現此情況，需在車輛故障處理指南中明確說明在合上2F91旁路開關后，運行到終點站需退出服務，同時，對司機開展相關培訓，提高正線應急處理能力。

4 結論

通過對A2型車進行控制電路隱患挖掘并開展電路優化，降低了控制電路故障對列車運營的影響，同時電路改造已現場驗證可行，并針對改造的風險制定了應對措施。綜上所述，A2型車控制電路優化改造是有必要且切實可行的。