【正文】 字母表示 文字符號 字母表示 具有延時動作的限流保護(hù)器件 FR 具有瞬時動作的限流保護(hù)器件 FA 具有延時和瞬時動作的限流保護(hù)器件 FS 晶體管放大器 AD 端子板 XT 過電壓放電器件避雷器 F 電容器 C 光指示器 HL 交流繼電器 KA 照明燈 EL 熔斷器 FU 接觸器 KM 空氣調(diào)節(jié)器 EV 限壓保護(hù)器件 FV 電感器 L 選擇開關(guān) XK 按鈕開關(guān) SB 整流器 U 隔離開關(guān) QS 電阻器 R 控制開關(guān) SA 二極管 V 晶體管 B 晶閘管 KG 插座 XS 電磁閥 YV 端子板 XT 指示燈 HL 蓄電池 GB 斷路器 QF 城市軌道交通控制電路構(gòu)成與各部分電路作用簡介 路構(gòu)成： 城軌交通控制電路包括主電路、輔助電路、控制與信息監(jiān)控電路及門控電路。車輛電氣系統(tǒng)包括車輛 上的各種電氣設(shè)備及其控制電路。按其作用和功能可分為主電路系統(tǒng)，輔助電路系統(tǒng)和電子控制電路系統(tǒng) 3 個部分。 電路作用： 主電路由牽引電機(jī)及與其相關(guān)的電氣設(shè)備和連接導(dǎo)線組成，其作用是將電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕v運行所需的牽引力，當(dāng)在電氣制動時將車輛的動能轉(zhuǎn)換為電制動力。它是車輛上的高電壓、大電流、大功率動力回路。輔助電路系統(tǒng)為保證車輛正常運行必須設(shè)置的輔助設(shè)備 如供某些電器通風(fēng)、冷卻的通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、空調(diào)裝置、車輛照明等 所提供的輔助用電系統(tǒng)。電子與控制電路分為有接點的直流電路和無接點的電子電路，控制電路的作用是控 制主電路和輔助電路各電器的工作，通過司機(jī)操縱主控制器和各按鈕使列車正常運行或由列車自動運行控制系統(tǒng)控制運行。 1．直流斬波控制方式主回路 包括：（ 1）線路輸入濾波部分。 （ 2）牽引 制動回路部分。 （ 3）主要設(shè)備：電機(jī)、斬波器、受電弓、高速斷路器、主控制器、緊急制動開關(guān)等。 車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路，按其功能可分為： 1．主電路：指的是供車輛牽引動力的電路。主要由受流器、牽引箱、牽引電機(jī)、電阻、電抗器及電氣開關(guān)等設(shè)備組成。 2．控制與信息監(jiān)控電路：用于對列車實施牽引 、制動控制等操作，以及對設(shè)備狀況進(jìn)行監(jiān)控、記錄、預(yù)報的電路。 3．輔助電路：通常由逆變器或發(fā)電機(jī)輸出中級電壓供車輛除牽引外電動力設(shè)備使用，應(yīng)急情況由蓄電池維持供電。 4．門控電路：對車門進(jìn)行開、關(guān)控制的電路。 城市軌道交通車輛控制電氣線路的整體介紹 控制（電路圖如圖 11 所示） SA―浪涌吸收器； IES―隔離開關(guān)； HSCB―高速斷路器； LFL―濾波電抗器；CCZ―充電電阻； CCK―充電接觸器； LIK―線路接觸器； VMD―電壓傳感器； DBZ―制動電阻； CMD―電流傳感器； SS―速度傳感器； M1～ M4―交 流電動機(jī)； CBR―差動電流保護(hù)器； FCZ―過壓保護(hù)電阻； LFC―濾波電容器。 圖 11 主電路控制電路 1．工作原理： 牽引時，電網(wǎng)通過受電弓 P、主熔斷器 F、隔離開關(guān) IES、高速斷路器 HSCB、線路接觸器 LIK 及逆變器給牽引電機(jī)供電。在再生制動時以相反的路徑使電網(wǎng)吸收電機(jī)反饋的能量。 LFL 是線路濾波電抗器， LFC 是線路濾波電容器，兩者構(gòu)成線路濾波器。 接觸器 CCK 與電阻 CCZ 構(gòu)成充電限流環(huán)節(jié)。在受電弓升起、高速斷路器閉合后，為防止過大的充電電流沖擊使濾波電容器受損，首先閉合 CCK，待電容電壓達(dá)到一定值 后，閉合線路接觸器 LIK，將限流電阻 CCZ 短接。 T D1～ T D6 構(gòu)成 VVVF 逆變器。在牽引工況將直流電能變換為電壓和頻率可調(diào)的交流電能供給牽引電機(jī)。在電制動工況，電機(jī)作發(fā)電機(jī)運行，逆變器以整流方式將電能反饋給電網(wǎng) 再生制動 或消耗在電阻上 電阻制動 。 T D8 構(gòu)成斬波器， DBZ 為制動電阻。斬波器的主要功能是用于電阻制動，用它來調(diào)節(jié)制動電流的大小。另一個功能是作過電壓保護(hù)之用。如果在逆變器的直流回路中有短時的過電壓，則斬波器工作，通過它對電阻 DBZ 放電，待過電壓消除后斬波器截止。這種過電壓的保護(hù) 環(huán)節(jié)也叫“軟撬杠”。 TZ 是晶閘管， FCZ 是過電壓保護(hù)電阻。當(dāng)直流環(huán)節(jié)發(fā)生過電壓，經(jīng)斬波器放電后仍不能消除，則晶閘管 TZ 導(dǎo)通，直流回路通過 FCZ 放電。因為晶閘管只能觸發(fā)導(dǎo)通，而不能用門極觸發(fā)方式關(guān)斷，因此 TZ 觸發(fā)后必須立即斷開高速斷路器 HSCB，否則會造成直流回路持續(xù)放電。這種過電壓保護(hù)環(huán)節(jié)叫“硬撬杠”。顯然“硬撬杠”的保護(hù)動作整定電壓值比“軟撬杠”的高。 有的主電路中不設(shè)此環(huán)節(jié) 。 Rc 是固定并聯(lián)在濾波電容器 LFC 上的放電電阻。為安全計，要求在主電路斷電后 LFC 兩端電壓在 5min 內(nèi)降到 50V 以下。由此可以 確定放電的時間常數(shù)及放電電阻值。 IES 是隔離／接地開關(guān)，在需要主回路接地時將它轉(zhuǎn)換到接地位置。 CBR 為差動電流傳感器，用以檢測直流回路流入與流出的電流差，以檢測接地等故障。 CMD 為電流傳感器， VMD 為電壓傳感器， SS 為速度傳感器。 2．控制方式： 一臺 VVVF 逆變器給同一輛車四臺相互并聯(lián)的電動機(jī) M1～ M4 供電，這種逆變器與電機(jī)的配置方式叫 1C4M，它們的控制方式叫“車控”方式。 也有一種配置是一臺逆變器給同一轉(zhuǎn)向架上兩臺相互并聯(lián)的電機(jī)供電，這種配置方式叫 1C2M，它們的控制方式叫“架控”方式。 “車 控”或“架控”取決于牽引、制動特性要求，以及逆變器與電機(jī)容量。我國多數(shù)城軌動車采用“車控”方式，但少數(shù)也采用“架控”方式，如廣州地鐵采用了“車控方式”，而天津濱?？焖倬€采用了“架控”方式。如果由一臺逆變器給一臺電機(jī)供電，叫 1C1M，也叫“軸控”。在城軌動車中由于電機(jī)功率較小，沒有必要用軸控 在鐵路干線大功率機(jī)車中才使用 。 3．主電路設(shè)有下列保護(hù)： （ 1）輸入過流保護(hù)：封鎖 IGBT 的門極脈沖、斷開 HSCB 及線路接觸器、顯示并報警、規(guī)定次數(shù)復(fù)位。 （ 2）輸出過流保護(hù)：首先改變 IGBT 的門極脈沖，若在一定時間間 隔內(nèi)仍過流則封鎖 IGBT 門極脈沖、斷開線路接觸器、顯示并報警、規(guī)定次數(shù)復(fù)位。 （ 3）輸入過電壓保護(hù)： 牽引工況：當(dāng)網(wǎng)壓高于設(shè)定值，首先使斬波器觸發(fā)，若網(wǎng)壓繼續(xù)升高，則封鎖 IGBT 觸發(fā)脈沖、斷開 HSCB 和線路接觸器、顯示并報警。網(wǎng)壓下降到規(guī)定值自動復(fù)位。 若主電路中設(shè)有“硬撬杠”過壓保護(hù)環(huán)節(jié)，則在用“軟撬杠”放電仍不能使過壓消除情況下，觸發(fā)晶閘管，使強(qiáng)行持續(xù)放電。同時封鎖 IGBT 脈沖，開斷 HSCB及線路接觸器。設(shè)置“硬撬杠”對于釋放過電壓的能量更有效、快捷。 制動工況：采用再生制動時，當(dāng)網(wǎng)壓高于某設(shè)定值 例如 1800V ，則自動轉(zhuǎn)入電阻制動。若網(wǎng)壓持續(xù)高于某設(shè)定值 例如 1980V 則封鎖 IGBT 脈沖，斷開 HSCB和線路接觸器轉(zhuǎn)入空氣制動。 （ 4）輸入欠壓保護(hù)：低于設(shè)定值 例如 1000V 逆變器停機(jī)，恢復(fù)至某設(shè)定值 例如 1100V 逆變器自動恢復(fù)運行。 （ 5）過熱保護(hù)： VVVF 逆變器溫度超過第一溫度設(shè)定值時，逆變器降功率運行。超過第二溫度設(shè)定值時，逆變器停機(jī)、報警并顯示。 （ 6）逆變器相電流不平衡保護(hù)：當(dāng)不平衡超過設(shè)定值則停機(jī)。 （ 7）牽引電機(jī)過流保護(hù)：保護(hù)動作順序與輸出過流保護(hù)相同。 電系統(tǒng) 輔助供電系統(tǒng)包括 輔助逆變器、低壓電源裝置、蓄電池和相關(guān)的電氣設(shè)備和隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器、故障轉(zhuǎn)換裝置 也稱“擴(kuò)展供電轉(zhuǎn)換裝置” 等。 1．輔助逆變器 輔助逆變器又稱靜止逆變器，是將直流輸入電壓變換為三相交流 380V 電壓，給列車上的輔助設(shè)備供電的設(shè)備。它的主要負(fù)載包括空調(diào)設(shè)備 空調(diào)壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇、蒸發(fā)器風(fēng)扇 、空氣壓縮機(jī)、設(shè)備通風(fēng)機(jī)、客室照明以及擋風(fēng)玻璃除霜器、方便插座、刮雨器等。 有的車上客室照明、雨刮器全用 DC110V 供電；有的車上所有設(shè)備都用自然風(fēng)冷，則不需設(shè)備通風(fēng)機(jī)。 2．輔助逆變器技術(shù)要求 輸入電壓范 圍 輸出電壓波動范圍： 一般要求177。 5％ 輸出電壓波形畸變： 一般要求畸變因數(shù) 10％ 輸出電壓不均衡度： 一般在相間對稱平衡時，要求 1％ 輸出頻率： 50 1+1％ Hz 效率： 一般要求全負(fù)荷時 90％ 噪聲：相距一定距離的分貝 [例如：相距 1m 時小于 70dB A ] 保護(hù)： IP 等級 過載能力：在額定輸出電流下連續(xù)工作時，允許施加非周期性過載，對額定容量小于或等于 100kVA 的裝置，過載能力為 150％時為 1 min ；對額定容量大于 100kVA 的裝置，過載能力為 130％時為 30S。 3．輔助逆變器對負(fù)載啟動的要求 1 負(fù)載順序啟動，以避免啟動沖擊電流疊加。 2 當(dāng)負(fù)荷在一定范圍內(nèi)變化時，要求其輸出電壓瞬間變化在一定范圍內(nèi)，且在限定時間內(nèi)恢復(fù)其額定值。 例如當(dāng)負(fù)荷變化為逆變器額定負(fù)載的177。 30％時，要求其輸出電壓瞬間變化范圍不超過177。 15％，且在 300ms 內(nèi)恢復(fù)其額定值。 3 重復(fù)啟動和停止一定負(fù)載的能力 例如額定負(fù)載的 60％ 。 4 當(dāng)逆變器已帶有部分負(fù)載的情況下，啟動空氣壓縮機(jī)或空調(diào)壓縮機(jī)等負(fù)載，其輸出電壓降在允許范圍之內(nèi) 例如 20％ 。 4．輔助系統(tǒng)主要功能 部分 1 逆變部分：輔助用電設(shè)備大都需要三相 50Hz， 380V／ 220V 交流電源，因而首先要將波動的直流網(wǎng)壓逆變?yōu)楹銐汉泐l的三相交流電。 2 變壓器隔離部分：為了安全必須將電網(wǎng)上的高壓與低壓用電設(shè)備，尤其是常需人工操作的控制電源的設(shè)備，在電氣電位上實現(xiàn)隔離。通常采用變壓器進(jìn)行電氣隔離，同時也可通過設(shè)計不同的匝比以滿足電壓值的需要。 3 直流電源 兼作蓄電池充電器 ：車輛上各控制電器都由直流電源 DC／ DC供電。車輛上蓄電池為緊急用電所需，所以 DC110V 控制電源同時也是蓄電池的充電器。 路 主要是用 來控制車輛的主線路，車輛的起動、運行、調(diào)速、停車、反向等一系列的動作，還包括許多監(jiān)控回路，檢測列車各工況下的參數(shù)，根據(jù)所檢測到的故障參數(shù)，及時發(fā)出指令，控制繼電器動作，切斷主回路中相關(guān)的觸點，起到相關(guān)保護(hù)作用。根據(jù)司機(jī)發(fā)出的指令，控制線路中有關(guān)繼電器得電或失電，使得對應(yīng)的主回路接觸器動作，最終控制牽引電機(jī)的運轉(zhuǎn)，從而控制列車的牽引、制動等工況。 路 包括車門的開啟與關(guān)閉，車門的監(jiān)控回路、列車再開門回路。 城軌車輛控制電路系統(tǒng)故障介紹及其處理 地鐵車輛的故障是指維修計劃之外的故障和事故，包括在檢修基地內(nèi) 進(jìn)行的故障和在地鐵運營線路上的車輛突發(fā)故障。 地鐵車輛故障分為 4 種情況： 1．在線運營車輛發(fā)生故障不能正常運行，但經(jīng)過短時間（ 2～ 3min）修復(fù)或換件處理可以恢復(fù)正常性能維持運行。 2．在線運營車輛發(fā)生故障，但不影響車輛正常運行，這類故障一般繼續(xù)維持運行，待車輛回庫后再對故障進(jìn)行處理。 ，不能維持正常運行，且短時間內(nèi)無法進(jìn)行有效處理，為了不致耽誤車上旅客太長時間和保證地鐵線路的正常運行，有必要進(jìn)行清客，使用地鐵車輛或工程車將其牽引出運營線路退出服務(wù)，進(jìn)行維修。