城市軌道交通車載牽引制動故障控制板測試裝置的研發

張鐵英 紀德壽 廖冠林 王 靜

(上海地鐵維護保障有限公司通號分公司， 200235， 上海∥第一作者， 高級技師)

車載牽引制動故障控制板又稱為非安全型繼電器板，是ATO(列車自動運行)系統的重要組成部分。隨著上海軌道交通1號線車載大修改造項目完成，已換下的車載牽引制動故障控制板急需檢測，以充分利用既有資源，達到節約的目的。另一方面，當列車發生故障不能及時定位時，需要1套測試裝置對換下的車載牽引制動故障控制板進行檢測，確認該板卡是否存在異常狀況，以確保車載系統安全、可靠、穩定地運行。為此，亟需開展車載牽引制動故障控制板測試裝置的研發，為上海城市軌道交通信號車載提供全新的測試設備。此項工作研發難度大、技術指標高、沒有參照標準，上海地鐵維護保障有限公司通號分公司通過1年時間的努力，成功研發出車載牽引制動故障控制板測試裝置。

1 車載牽引制動故障控制板簡介

車載牽引制動故障控制板主要由3個非安全型繼電器組成，分別為牽引繼電器、制動繼電器和故障繼電器，如圖1所示。

圖1 車載牽引制動故障控制板組成示意圖

牽引繼電器和制動繼電器的勵磁組合決定列車在ATO系統控制列車情況下的牽引、制動、惰行的極位選擇，具體的繼電器組合如表1所示。

表1 牽引繼電器和制動繼電器在列車不同狀態下的極位組合關系表

故障繼電器作為信號ATO系統與車輛狀態的接口，當ATC(列車自動控制)子系統存在錯誤時，故障繼電器將提供1個車輛故障表示系統的接口，警告列車司機ATC系統出現故障。導致故障繼電器失磁的ATC系統故障主要包括以下幾種情況：① 速度傳感器信號不正確；② 列車牽引時在5 s內沒有檢測到速度；③ ATO系統與司機手動駕駛安全輸入沖突；④ 6節編組列車與8節編組列車安全輸入沖突；⑤ 開門與關門安全輸入沖突；⑥ 失去ATC系統電源。

2 測試裝置的電路設計

車載牽引制動故障控制板的測試裝置是為了檢測牽引繼電器、制動繼電器和故障繼電器的電氣特性而設計的，該裝置由主回路和控制回路電路組成。如圖2所示，主回路為虛線部分，其余部分為控制回路。主回路的作用是判斷牽引繼電器、制動繼電器和故障繼電器線圈的勵磁情況。控制回路主要是通過各元器件實現主回路的通斷、檢測、顯示等功能，并可檢測牽引繼電器、制動繼電器、故障繼電器的接點電阻，從而判斷接點閉合是否良好。

注：DR——牽引繼電器；F——故障繼電器；BR——制動繼電器。

2.1 主回路電路

主回路工作原理如下：AC 220 V電源通過插頭輸出到A1、N1兩端，A1、N1兩端分別與K1總開關連接，K1的下端子A2與保險絲1RD相連，保險絲下端子與電源指示燈A3端相連。當總開關K1合上時，指示燈A3點亮，開關電源KU1輸入AC 220 V電源，輸出DC 30 V電源。此時通過內部調壓器得到0～30 V可調電壓，其兩端分別接于7J繼電器常閉觸點。7J常開觸點接于檔位開關K2兩端，檔位開關分別連接牽引繼電器線圈、制動繼電器線圈、故障繼電器線圈，同時并聯直流電壓表。

當選擇測試牽引繼電器時，檔位開關K2接通1、24兩端，故障繼電器和制動繼電器斷開。同理，當故障繼電器接通時，牽引繼電器和制動繼電器斷開；當制動繼電器接通時，牽引繼電器和故障繼電器斷開。

2.2 控制回路電路

控制回路工作原理如下：A3、N兩端輸入220 V交流電壓，A3端與1QA按鈕上端子連接，1QA按鈕下端子與1J繼電器線圈上端子連接，1J繼電器線圈下端子與N端連接。并聯2QA按鈕與2J繼電器線圈相連。同理，并聯3QA按鈕與3J繼電器線圈相連，并聯4QA按鈕與4J繼電器線圈相連，并聯5QA按鈕與5J繼電器線圈相連，并聯6QA按鈕與6J繼電器線圈相連，并聯7QA按鈕與7J繼電器線圈相連。

當1QA按鈕閉合時，1J繼電器線圈得電，2組1J常開觸點閉合；當2QA按鈕閉合時，2J繼電器線圈得電，2組2J常開觸點閉合；當3QA按鈕閉合時，3J繼電器線圈得電，2組3J常開觸點閉合；當4QA按鈕閉合時，4J繼電器線圈得電，2組4J常開觸點閉合；當5QA按鈕閉合時，5J繼電器線圈得電，2組5J常開觸點閉合；當6QA按鈕閉合時，6J繼電器線圈得電，2組6J常開觸點閉合；當7QA按鈕閉合時，7J繼電器線圈得電，4組7J常開觸點閉合，2組7J常閉觸點斷開。

在進行牽引繼電器、制動繼電器和故障繼電器接點電阻測試時，電路圖狀態如圖2所示，5 V開關電源正極與DJ繼電器線圈上端子連接，DJ繼電器線圈下端子與8TA按鈕上端子連接，8TA按鈕下端子與8QA按鈕上端子連接，8QA按鈕下端子與5 V開關電源負極連接。DJ繼電器常開觸點與8QA按鈕并聯。

A3、N兩端為AC 220 V開關電源輸入電源，輸出DC 5 V電源，為風扇供電。當A3端與DJ繼電器常開觸點連接時，A3、N兩端為AC 220 V開關電源輸入電源，輸出DC 24 V電源，為電阻表供電。

當8QA按鈕閉合時，DJ繼電器線圈得到5 V電壓，DJ繼電器吸起動作，DJ常開觸點閉合，形成自保電路，2組DJ常閉觸點斷開。此時，A3端的DJ常開觸點閉合，電阻表得到工作電源。

當1QA按鈕閉合時，1J繼電器線圈得電，1J繼電器動作，1J常開觸點閉合，電阻表被測端S-、F-分別與1J常開觸點連接，再與被測牽引繼電器觸點的C1端相連，牽引繼電器另一端引出2根線分別接于F+、S+兩端，此時電阻表上顯示被測牽引繼電器第1個觸點的電阻值。同理，當2QA按鈕閉合時，電阻表上顯示牽引繼電器第2個觸點的電阻值;當3QA按鈕閉合時，電阻表上顯示制動繼電器觸點的電阻值;當4QA按鈕閉合時，電阻表上顯示故障繼電器第1個觸點的電阻值;當5QA按鈕閉合時，電阻表上顯示故障繼電器第2個觸點的電阻值;當6QA按鈕閉合時，電阻表上顯示故障繼電器第3個觸點的電阻值。

牽引繼電器、制動繼電器、故障繼電器線圈電阻測試時電路圖狀態為：7QA按鈕閉合，7J繼電器線圈得電，7J繼電器動作，4組7J常開觸點閉合，再將電阻表F+、S+短接，S-、F-短接分別接于被測端5、7兩端。如圖2所示，當檢測牽引繼電器線圈電阻時，把檔位開關旋轉至BR兩端，此時電阻表上顯示牽引電器線圈的電阻值。同理，檢測故障繼電器線圈電阻時，將檔位開關旋轉至F兩端，此時電阻表上顯示故障繼電器線圈的電阻值;檢測制動繼電器線圈電阻時，將檔位開關旋轉至BR兩端，此時電阻表上顯示制動繼電器線圈的電阻值。

3 測試裝置的應用

測試裝置實物如圖3所示。該裝置體積雖小，但可以進行牽引繼電器、制動繼電器、故障繼電器電氣特性的檢測，也可用于1號線車載牽引制動故障控制板的故障搶修。測試時，操作者基于測試特性選擇測試對象，按下面板按鈕，觸發測試盒進行測試。檢測項目包括牽引繼電器、制動繼電器、故障繼電器的工作值和釋放值，以及接點電阻值、線圈電阻值等。采用該裝置進行測試時，無需焊下繼電器便可直接檢測，平均檢測時間明顯減少，還可減少反復焊接后新故障的發生。應用該裝置后，車載牽引制動故障控制板的人工維護人數從原來的3人縮減至1人。該裝置操作便捷、可靠性高，突破性地解決了該類車載控制板的檢測難題，對于車載牽引制動故障控制板的在線監測技術具有一定的借鑒意義。

圖3 車載牽引制動故障控制板測試裝置實物圖

上海軌道交通1號線車載大修改造項目已換下了102塊車載牽引制動故障控制板，急需對這些板卡進行篩查，以減少不必要的浪費。現場人員通過現有的繼電器數據，結合繼電器維修班組成員的經驗，制定了適用于上海軌道交通1號線非安全型繼電器的內控標準，如表2所示，用以判斷非安全型繼電器是否破損，從而更快速地對板卡進行篩查。

表2 適用于上海軌道交通1號線的非安全繼電器內控標準

1) 經初步篩選,102塊非安全型繼電器控制板中，繼電器罩殼破損3塊，板卡破損1塊，待測98塊。

2) 采用車載牽引制動故障控制板測試裝置對98塊非安全型繼電器控制板進行測試，其工作值為17.1～18.2 V，釋放值為4.1～4.9 V，線圈電阻值為1 623～1 679 Ω。基于表2的內控標準，可得出這98塊繼電器吸合狀態良好的結論。在對接點電阻的測試中發現，98塊非安全型繼電器控制板中接點電阻值大于0.1 Ω的有20塊，合格的有78塊。將檢測合格的78塊板卡插入機籠后，列車線勵磁;而把檢測不合格的20塊板卡插入機籠后，列車線失磁。因此，接點不合格是造成板卡無法使用的主要原因。

4 結語

本文研發的車載牽引制動故障控制板測試裝置推廣到線路班組后，應用效果顯著，解決了現場檢測車載牽引制動故障控制板這一技術盲區，為一線的運營維護提供了全新的測試手段。該測試裝置具有較強的實用性與可靠性，便于對車載牽引制動故障控制板進行分析與數據采樣，為車載牽引制動故障控制板的計劃修提供了可能。采用車載牽引制動故障控制板測試裝置，按每年檢測1次的要求，預計可保證約85%的車載牽引制動故障控制板能夠放心繼續使用，從而避免了重復采購的成本浪費，具有良好的經濟效益和社會效益。