某海外地鐵項目電客車虧電下無法休眠問題的原因分析和改進措施

昝敬偉 袁國文

摘? 要：針對某海外地鐵項目在調試過程中發現電客車在虧電狀態下無法休眠問題進行深入的分析及研究，最終找到問題發生原因，并制定相應的改進措施，使問題得到根本性解決。

關鍵詞：電客車;喚醒;休眠;虧電;原因分析及改進措施

引言

某海外地鐵項目電客車，采用C型車，共計31列車，為3動2拖組成的5節編組列車。每列車由2個相同單元（Tc1-Mp1-M=M- Mp2-Tc2）構成。蓄電池組安裝分別安裝在Tc1車與Tc2車底架，在無高壓供電下為全車提供DC110V電壓，為控制系統、照明系統等負載提供電源。在調試過程中發現電客車在蓄電池虧電至84V-87V情況下喚醒列車，出現車輛110V負載設備不斷得失電，且整車無法正常休眠的現象，為防止問題擴大，影響后續車輛商業運營，聯合供應商開始對該問題進行分析研究。

1 問題描述

當司機或維護人員在不知目標車已經處于虧電的情況下喚醒列車，由于蓄電池有少許浮電（電壓在87V 左右），此時列車是可以被喚醒的。喚醒后列車負載陸續啟動，低壓母線電壓會被逐步拉低，直至低于某些列車設備（如網絡模塊、緊急照明等）最低工作電壓值，設備會陸續停止工作。列車設備停止工作后，低壓母線電壓會上升，直至電壓高于列車設備工作的最小電壓值，設備會再次工作。如此反復，設備不斷得電失電，此時即使按下休眠按鈕SPB，列車仍然無法休眠。

2.原因分析

2.1 車輛虧電自動休眠邏輯

當列車低壓供電母線電壓低于84V時，列車低壓檢測繼電器 LVDR會失電，常閉觸點閉合，同時LVDR會向數字輸入輸出單元DX4_1模塊輸入一個低壓信號。列車網絡控制系統TCMS得到該低壓信號后，經TCMS內部處理后會輸出 O_DRV_Low Voltage信號，進而使得休眠繼電器 SLR 得電，列車休眠。

2.2 低壓負載工作邏輯

低壓：由AC400 V經充電機模塊變換或蓄電池輸出的DC110V電源。

低壓供電有2條母線：一條110V永久供電列車母線，一條110V常用供電列車母線。

110永久供電列車母線直接與蓄電池相連，可以通過一個位于低壓箱的蓄電池隔離開關斷開連接。該母線負責在車輛處于睡眠狀態時將車輛喚醒，以及車輛在睡眠狀態時必要的低壓直流用電。

110V常用供電列車母線通過列車供電接觸器（受睡眠電路控制）與充電機直流輸出 （蓄電池）相連，該母線負責除永久母線供電的其余所有直流負載的供電。喚醒操作之后，控制列車母線得電。

根據列車安全性能的要求，不同的負載采用不同優先級別的供電控制。

1級負載：永久電源由蓄電池隔離開關控制，只要蓄電池有電就總帶電。

主要負載有：喚醒控制部分供電。

2級負載：受列車供電接觸器（TSK）控制，而TSK受列車喚醒按鈕控制。

主要負載有：輔助&牽引逆變器控制電源、制動系統控制電源，司機顯示單元、緊急照明等。

2.3 故障原因

如圖1所示，列車自動休眠必須滿足兩個條件：①.LVDR 失電，②. O_DRV_Low Voltage高電平。當列車檢測到低壓信號時，LVDR 會立馬動作而滿足條件①。但是條件②必須等到列車網絡全部建立，網絡檢測到 LVDR 信號才會有 O_DRV_Low Voltage 信號輸出，此為該問題關鍵。因為列車處于低壓狀態，蓄電池電壓不足以支撐網絡完全建立，所以網絡一直無法輸出 O_DRV_Low Voltage 信號。因此車輛無法自動休眠。同理，由于高壓檢測信號 O_DRV_NOHIVNC 無輸出，所以手動按下休眠按鈕SPB列車也是無法正常休眠。見圖 3：

當電壓繼續拉低至 77V 時，供電接觸器TSK在LVDR的控制下也會不停的得失電，輔助&牽引逆變器控制電源、制動系統控制電源，司機顯示單元、緊急照明等二級負載會不斷啟停。

3.解決方案

查明了電客車在虧電情況下被喚醒網絡無法建立，從而自動休眠和手動休眠控制回路不能導通，是電客車無法自動或手動休眠和一級負載與二級負載不斷啟停的原因。因此可從以下兩方面嘗試解決：

1.軟件變更：變更軟件控制程序，如去除TCMS低壓邏輯圖中第一個邏輯塊中的 ComOK 信號，或者在網絡未自檢完成時默認輸出為 1。從控制邏輯上該方案可行，但也要考慮到TCMS網絡系統為海外供應商直供，軟件變更收費較高且流程繁瑣，周期較長。

2.硬件變更：

a.增加硬線處理：用跳線旁路低壓檢測信號 O_DRV_Low Voltage。

旁路掉該信號是直接讓列車網絡系統TCMS不參與列車蓄電池虧電自動休眠。存在的風險是單個低壓檢測繼電器LVDR故障會導致列車自動休眠，假如列車在正線會導致救援故障。該方案風險較高。

b.硬線處理：用 EMTR 的常開觸點旁路掉高壓檢測信O_DRV_NOHIVNC。

緊急牽引繼電器EMTR有多余觸點且數字輸入輸出DX模塊與EMTR都在控制柜CMEC內，距離比較近。

實施方案b，經驗證當列車網絡建立不完全列車無法休眠時讓列車打到緊急牽引模式，手動按下列車休眠按鈕，列車一級負載與二級負載不會頻繁得失電，列車正常休眠。該方案可行。

4. 結束語

電客車在蓄電池虧電狀態下喚醒，車輛無法休眠同時二級負載不斷啟停問題經常困擾城市軌道列車調試和運營人員。通過深入分析找到問題原因，在不增加軟件變更成本的情況下，找到解決方案，可以有效提高車輛使用效率，并對其他項目具有借鑒意義。

第一作者簡介：

昝敬偉（1995年5月），男，漢，安徽阜陽，售后技術工程師，本科，中車南京浦鎮車輛有限公司，城市軌道交通車輛故障診斷方向。1C0C11B8-032D-47ED-8878-3ADC1056112F