新造地鐵列車項目應用邏輯控制單元（LCU）替代繼電器的可研分析

國明輝　汪佳慧

摘要：本文基于繼電器與LCU的對比分析，并結合實際其他新建地鐵線路車輛LCU的應用情況提出新造地鐵列車項目LCU替代繼電器的合理化建議。

關鍵詞：繼電器;LCU;替代分析

一、背景介紹

（一）地鐵列車繼電器的現狀分析

目前絕大多數地鐵列車110V控制電路是采用繼電器控制的有節點電路，應用的繼電器數量普遍達到100個/列以上。繼電器觸點控制布線多、易出錯等缺點，其故障具有突發性及重復性。一旦出現繼電器故障問題，將對地鐵列車正常運營造成很大影響。

（二）LCU原理簡介

LCU（logfo control unit邏輯控制單元）是專門為在軌道交通環境下應用而設計的數字邏輯控制裝置。用于替代列車控制中的硬接線繼電器回路，并實現其相應的邏輯控制功能。LCU裝置采用熱備冗余模塊化設計，主要由IO、主控制和網絡模塊構成。它采集司機控制器、按鍵開關組、隔離開關、接觸器輔助觸點等電氣信號，經邏輯計算后驅動車輛各類負載，完成指定的時序控制功能。

二、LCU與繼電器的對比分析

（一）系統功能對比

（見表1）

（二）成本對比

（見表2）

（三）綜述

1.LCU無觸點控制方式沒有繼電器卡滯、抖動、觸點接觸不良等先天缺陷。

2.數字控制技術的應用取消了中間繼電器，解決了繼電器的分層驅動問題。

3.熱備冗余技術應用，有效提升了地鐵列車控制電路的整體可靠性。

4.前期一次性投入及后期維護成本LCU較繼電器均節約成本。

三、業內普遍的取代原則

根據各地鐵公司LCU應用經驗，評估繼電器是否取代遵循5個原則：

安全性對等替代：SIL2及以下等級功能回路的繼電器可以被取代。

電壓匹配：LCU的額定工作電壓為110V，若繼電器觸點回路高于110V，則這個繼電器不能被取代。若繼電器觸點回路低于110V，該觸點可用無源節點取代。

永久供電：LCU為非永久供電，在永久供電回路上的繼電器及相關觸點不能被取代。

額定電流：LCU的額定工作電流為2A，繼電器或接觸器觸點回路的電流超過2A，則該觸點不能被取代。

是否供地：與LCU不共地的觸點回路須用無源節點取代。

四、基于沈陽地鐵九號線的替代分析

（一）替代原則

1.安全性對等替代：涉及到ATP信號系統安全輸入輸出SIL4等級的繼電器不替代;緊急制動回路中繼電器不替代。

2.電壓及額定電流匹配：負載電流大于2A的不能替換;動力供電回路的不能替代。

3.永久供電：永久得電繼電器回路不能替代;用于列車上電激活的回路上繼電器不能替換。

（二）替代分析

以沈陽地鐵九號線為例，整車共有94個繼電器，結合上述LCU替代原則，不建議替代的繼電器在緊急制動安全環路及牽引指令線上的繼電器30個，車門控制電路8個，共計38個。剩余可替代繼電器56個。可替代率為57%與目前新地鐵替代比例50-65%比較貼近。

五、結論

綜上所述，無論是在功能，應用還是成本上，LCU都優于傳統繼電器，建議沈陽地鐵新造地鐵列車逐步采用LCU替代傳統繼電器，考慮到各主機廠采用的繼電器數量可能有所不同，故建議參照其他新建地鐵線路車輛，LCU替代比例在50-65%之間。

參考文獻：

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