新造地鐵列車項(xiàng)目應(yīng)用邏輯控制單元（LCU）替代繼電器的可研分析

國(guó)明輝　汪佳慧

摘要：本文基于繼電器與LCU的對(duì)比分析，并結(jié)合實(shí)際其他新建地鐵線路車輛LCU的應(yīng)用情況提出新造地鐵列車項(xiàng)目LCU替代繼電器的合理化建議。

關(guān)鍵詞：繼電器;LCU;替代分析

一、背景介紹

（一）地鐵列車?yán)^電器的現(xiàn)狀分析

目前絕大多數(shù)地鐵列車110V控制電路是采用繼電器控制的有節(jié)點(diǎn)電路，應(yīng)用的繼電器數(shù)量普遍達(dá)到100個(gè)/列以上。繼電器觸點(diǎn)控制布線多、易出錯(cuò)等缺點(diǎn)，其故障具有突發(fā)性及重復(fù)性。一旦出現(xiàn)繼電器故障問(wèn)題，將對(duì)地鐵列車正常運(yùn)營(yíng)造成很大影響。

（二）LCU原理簡(jiǎn)介

LCU（logfo control unit邏輯控制單元）是專門為在軌道交通環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)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(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的邏輯控制功能。LCU裝置采用熱備冗余模塊化設(shè)計(jì)，主要由IO、主控制和網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)成。它采集司機(jī)控制器、按鍵開(kāi)關(guān)組、隔離開(kāi)關(guān)、接觸器輔助觸點(diǎn)等電氣信號(hào)，經(jīng)邏輯計(jì)算后驅(qū)動(dòng)車輛各類負(fù)載，完成指定的時(shí)序控制功能。

二、LCU與繼電器的對(duì)比分析

（一）系統(tǒng)功能對(duì)比

（見(jiàn)表1）

（二）成本對(duì)比

（見(jiàn)表2）

（三）綜述

1.LCU無(wú)觸點(diǎn)控制方式?jīng)]有繼電器卡滯、抖動(dòng)、觸點(diǎn)接觸不良等先天缺陷。

2.數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用取消了中間繼電器，解決了繼電器的分層驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。

3.熱備冗余技術(shù)應(yīng)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(hù)成本LCU較繼電器均節(jié)約成本。

三、業(yè)內(nèi)普遍的取代原則

根據(jù)各地鐵公司LCU應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，評(píng)估繼電器是否取代遵循5個(gè)原則：

安全性對(duì)等替代：SIL2及以下等級(jí)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(diǎn)回路高于110V，則這個(gè)繼電器不能被取代。若繼電器觸點(diǎn)回路低于110V，該觸點(diǎn)可用無(wú)源節(jié)點(diǎn)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(guān)觸點(diǎn)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(diǎn)回路的電流超過(guò)2A，則該觸點(diǎn)不能被取代。

是否供地：與LCU不共地的觸點(diǎn)回路須用無(wú)源節(jié)點(diǎn)取代。

四、基于沈陽(yáng)地鐵九號(hào)線的替代分析

（一）替代原則

1.安全性對(duì)等替代：涉及到ATP信號(hào)系統(tǒng)安全輸入輸出SIL4等級(jí)的繼電器不替代;緊急制動(dòng)回路中繼電器不替代。

2.電壓及額定電流匹配：負(fù)載電流大于2A的不能替換;動(dòng)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(yáng)地鐵九號(hào)線為例，整車共有94個(gè)繼電器，結(jié)合上述LCU替代原則，不建議替代的繼電器在緊急制動(dòng)安全環(huán)路及牽引指令線上的繼電器30個(gè)，車門控制電路8個(gè)，共計(jì)38個(gè)。剩余可替代繼電器56個(gè)。可替代率為57%與目前新地鐵替代比例50-65%比較貼近。

五、結(jié)論

綜上所述，無(wú)論是在功能，應(yīng)用還是成本上，LCU都優(yōu)于傳統(tǒng)繼電器，建議沈陽(yáng)地鐵新造地鐵列車逐步采用LCU替代傳統(tǒng)繼電器，考慮到各主機(jī)廠采用的繼電器數(shù)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。

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