廣州地鐵A2A3型車2K22繼電器及供電優(yōu)化改造

梁日寧

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營事業(yè)總部，廣州 510310）

0 引言

廣州地鐵A2A3型車由長客龐巴迪負(fù)責(zé)制造，2005年起陸續(xù)啟用，目前已使用約15年。采用列車總線控制與有接點(diǎn)控制相結(jié)合的列車控制模式，由列車激活繼電器完成對各個(gè)子系統(tǒng)的供電，各個(gè)子系統(tǒng)在通過總線網(wǎng)絡(luò)與列車的VTCU進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)列車的激活與控制[1]。

2017年1月21日，八號線2A5960車出現(xiàn)2B60車4F01微動開關(guān)跳閘現(xiàn)象，列車無法動車。司機(jī)操作復(fù)位4F01無效，操作TRB模式（緊急牽引）仍不能動車，最終導(dǎo)致救援。最終檢查發(fā)現(xiàn)為2B60車2K22繼電器失效不吸合，如圖1所示，而2K22繼電器同時(shí)負(fù)責(zé)單節(jié)車的診斷系統(tǒng)與制動系統(tǒng)供電，這兩個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了同時(shí)失效，故障疊加，影響司機(jī)判斷。單獨(dú)操作TRB無法動車，需加上切除對應(yīng)車的B09閥門，才能實(shí)現(xiàn)動車。本文通過對故障原因的深入調(diào)查分析，提出了改造方案并全面實(shí)施，同時(shí)修訂了故障處理指南，消除了故障隱患。

圖1 故障檢查結(jié)果

1 故障隱患分析

根據(jù)廣州地A2A3型車車輛控制的原理，目前的列車TCC（列車控制通訊系統(tǒng)）電路供電由單個(gè)微動開關(guān)通過2K22/2K21/2K20繼電器相對應(yīng)觸點(diǎn)提供，當(dāng)單個(gè)繼電器或供電微動開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，列車有可能出現(xiàn)疊加故障現(xiàn)象，影響司機(jī)應(yīng)急處理判斷，最終造成救援。

1.1 A2型車原主電路風(fēng)險(xiǎn)

A2型車的原有TCC激活電路如圖2所示。

圖2 原有TCC激活電路

A2型車原有TCC電路供電主要是通過蓄電池激活端2F14——3K11 43/44腳——2V22——A車2K22＋2K21、B車2K22＋2K20、C車2K22＋2K20——另一單元三節(jié)車的2K22、2K21、2K20。

主電路風(fēng)險(xiǎn)：由于一條激活回路承擔(dān)了所有TCC電源激活繼電器的控制，并沒有冗余和分散的設(shè)計(jì)理念，當(dāng)蓄電池激活端2F14跳閘，造成全列車診斷、制動、牽引、輔助、廣播等系統(tǒng)控制電源斷電，列車功能失效，若不能恢復(fù)，列車需要救援；而當(dāng)蓄電池激活端3K11 43/44腳出現(xiàn)斷開故障，故障現(xiàn)象與2F14開關(guān)斷開一致，列車需要救援[2－3]。

1.2 A2A3型車2K22供電電路風(fēng)險(xiǎn)

A2A3車原有2K22激活電路如圖3所示。

圖3 原有2K22激活電路

A2A3型車的2K22的23/24腳負(fù)責(zé)本節(jié)車的制動系統(tǒng)ECU供電，43/44，53/54，83/84腳負(fù)責(zé)本節(jié)車診斷系統(tǒng)的供電。供電電路風(fēng)險(xiǎn)：2K22繼電器故障會導(dǎo)致單節(jié)車制動系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)同時(shí)失效（A車故障將導(dǎo)致整列車的診斷系統(tǒng)失效），將直接影響司機(jī)對車輛狀態(tài)的判斷，若不能恢復(fù)，列車需要救援[4－5]。

表1所示為各單元車2K22故障的影響與應(yīng)急處理手段。

表1 各單元車2K22故障的影響與應(yīng)急處理手段

故障現(xiàn)象重疊迷惑，當(dāng)司機(jī)判斷為列車網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，將會只打緊急牽引旋鈕，導(dǎo)致列車氣制動無法緩解，列車不能動車，最終救援。

2 改造方案

針對分析中發(fā)現(xiàn)的故障隱患，結(jié)合實(shí)際施工中的難易程度、改造物料和人員工時(shí)，從兩方面進(jìn)行電路改造，分為制動系統(tǒng)的供電分離和TCC繼電器供電優(yōu)化。

2.1 制動系統(tǒng)供電分離改造

改造原理如圖4所示。

圖4 改造原理

A2型車與A3型車制動系統(tǒng)的供電分離改造相同，即將2K22繼電器ECU供電觸點(diǎn)23/24腳接線移至2K21（2K20）繼電器空余83/84腳。從而實(shí)現(xiàn)不在單個(gè)繼電器失效，造成制動和列車診斷兩個(gè)系統(tǒng)的疊加故障[6]。

各單元改造細(xì)節(jié)：（1）A車2K22繼電器ECU供電觸點(diǎn)23/24腳接線移至2K21繼電器空余83/84腳；（2）B車2K22繼電器ECU供電觸點(diǎn)23/24腳接線移至2K20繼電器空余83/84腳；（3）C車2K22繼電器ECU供電觸點(diǎn)23/24腳接線移至2K20繼電器空余83/84腳。

2.2 TCC繼電器供電優(yōu)化改造

改造思路是取消原電路TCC繼電器串聯(lián)供電回路，在原A3車電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，將2K22繼電器分開由每節(jié)車獨(dú)立供電，其中A車將2K22與2K21繼電器分開獨(dú)立供電[7－8]，具體原理如圖5所示。

圖5 繼電器改造原理

各單元改造如下：（1）A2/A3型車A車2K21由激活端3F05供電，串接3K12、3K11，與車輛3K12繼電器得電方式相同，通過列車線實(shí)現(xiàn)兩端供電；（2）A2/A3型車A車2K22繼電器由2F01供電；（3）B/C車2K22由2F40供電；（4）B/C車2K20由新增微動供電。

2.3 改造前后效益風(fēng)險(xiǎn)評估

（1）改造后列車未增加原線路微動開關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，單個(gè)繼電器故障不會導(dǎo)致故障疊加，方便司機(jī)判斷與故障處理。

（2）改造后A車2F01下級增加了2K22繼電器，且為兩端并聯(lián)供電，若出現(xiàn)線圈短路故障，則會引起2F01跳閘，該微動跳閘必救援。2F01下級供電設(shè)備較多，通過電流測量的方式，評估加掛繼電器后的微動工作電流。2F01下級增加掛接1個(gè)3TH42系列8對繼電器后的電流變化情況如圖6所示，蓄電池激活時(shí)沖擊電流為1.9 A，穩(wěn)定后為600 mA，升弓后為1.1 A，推方向手柄后2.2 A，動車時(shí)電流最大值為2.4 A，原2F01額定值為6 A，滿足負(fù)載電流最大值2倍的需求，由此判斷2F01增加一個(gè)繼電器負(fù)載是可行的。

圖6 電流變化情況

（3）改造后A車3F05下級增加了2K21繼電器，多了一個(gè)負(fù)載，需評估改造后工作電流對微動開關(guān)的影響。掛接2K21繼電器后，3F05下級設(shè)備總的負(fù)載電流情況如圖7所示。蓄電池激活時(shí)沖擊電流為131 mA，升弓時(shí)為219 mA，穩(wěn)定后為112 mA，最大值有228.53 mA。原3F05為6 A的微動開關(guān)，滿足負(fù)載電流最大值2倍的需求，判斷3F05增加一個(gè)繼電器負(fù)載可行。

圖7 總的負(fù)載電流情況

通過監(jiān)測電流，評估改造后各微動電流均滿足微動開關(guān)規(guī)格，確認(rèn)改造風(fēng)險(xiǎn)較小，可行性高。

2.4 改造后續(xù)工作

（1）修訂故障處理指南。完成改造后，故障處理將會變得更加清晰簡潔，方便司機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)與掌握。具體的操作如表2所示。

表2 操作指南

（2）明確改造后各微動的功能以及跳閘后的影響，對司機(jī)有針對性地開展培訓(xùn)。確認(rèn)司機(jī)全部接受培訓(xùn)后再安排改造好的車輛上線動車。

3 結(jié)束語

由于廣州地鐵A2A3型車設(shè)計(jì)之初存在一些與實(shí)際運(yùn)營相違背的設(shè)計(jì)思想，供電系統(tǒng)過于集中，且沒有冗余。雖有保底措施仍能保證動車，但對司機(jī)的判斷和業(yè)務(wù)能力有著較高的要求，不適用于運(yùn)營實(shí)際，有重大列車隱患。本文通過對故障原因的深入調(diào)查分析，提出了改造方案并全面實(shí)施，消除了A2A3型車由單個(gè)繼電器故障而引起多個(gè)系統(tǒng)疊加故障的隱患，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了A2A3型車司機(jī)操作指南的統(tǒng)一，方便了司機(jī)記憶與學(xué)習(xí)。保證了A2A3型車控制電路的穩(wěn)定性，同時(shí)也間接提升了司機(jī)列車服務(wù)水平。