城轨车辆车间电源供电控制策略研究

摘要;本文统计了城轨车辆在车间电源供电过程中出现的常见故障，概述了车间电源供电的概况及工作原理，并从控制电路原理、作业操作要求等方面提出改进对策，为后续类似问题处置及系统设计提供参考。

关键词;城轨车辆；车间电源供电；处置对策

近年来，随着城市轨道交通的发展，城轨车辆运行速度和载客量不断提升，对车辆运行安全的要求也在不断提高。直流城轨车辆常见高压受流方式有两种，一是通过受电弓自接触网取得直流电压供给牵引及辅助系统，二是通过地面车间电源向辅助系统供电。车间电源供电方式为作业人员开展空调机组等车顶部件的通电检查、调试和维护，提供了更加安全、便利的解决方案。

经统计，在某直流城轨车辆车间电源供电过程中，先后发生了数起车间电源供电不成功、车间电源供电中断的故障现象，汇总如表1所示，故障现象为操作车间电源柜向城轨车辆供电不成功，观察车间电源柜供电指示灯不亮，观察HMI屏幕列车网压为0V；车间电源柜向城轨车辆供电中断，观察车间电源柜供电指示灯闪烁或熄灭，观察HMI屏幕列车网压由正常工作电压DC1500V骤降至0V。

1 车间电源供电工作原理分析

车间电源供电电路作为城轨车辆高压系统和辅助系统的重要组成部分，常见供电制式为DC1500V或DC750V。车间电源柜通过车间电源连接器工装与城轨车辆MP车下安装的高压电气箱连接形成电路，实现高压直流供电，如图1所示。

当车辆采用车间电源供电模式时，城轨车辆在库内不能移动，只进行试验和维护作业。车间电源供电前，需设置车辆高压电气箱上的隔离接地开关为车间供电模式，此时车间电源柜只对辅助系统供电，牵引系统被隔离，高速断路器不能闭合且受电弓不能升起。通常采用单个车间电源装置向列车供电，城轨车辆任意单元辅助系统获取车间电源后，由母线重联装置与其它单元辅助系统贯通，确保全列供电正常。

1.1 车载设备

高压电气箱安装于MP车下部，在高压电气箱前部盖板小窗内设置有隔离接地开关Q1、Q2，在高压电气箱侧设置有供车间电源连接的插座，如下图2所示。

隔离接地开关结构为双刀双掷，每个刀片上有一个手柄，两个刀片机械地连接在一起，开关的组合位置可实现三种不同供电模式，分别为标准模式（接触网供电）、车间供电模式（通过车间供电插座供电）和系统接地模式。刀片之间的机械互锁使它不提供第四种（机械联锁）组合位置。隔离接地开关模式位置如下图3所示。

1.2 地面设备

车间电源连接器工装由移动式线盘、电源电缆组成，其中电源电缆A端装用适配于高压电气箱车间电源供电插座的专用插头，B端设置有高压直流供电连接器和DC110V控制电路连接器，分别连接至地面车间电源柜配套插座箱，如下图4、图5所示。

1.3 车间电源控制电路

高压电气箱车间电源控制电路所需的DC110V电源由车间电源柜提供，自X11：5接入正线、X11：3接入负线，X11：5和X11：3间为车间电源柜供电指示灯HL。

车间电源供电前，操作全列隔离接地开关为车间供电模式，将各车高压电气箱前盖板关闭到位，前盖板接触器A得电。在本单元高压电气箱前盖板关闭到位、高速断路器不动作、隔离接地开关模式正确，其它单元高压电气箱前盖板关闭到位、隔离接地开关模式正确、且其它单元未连接车间电源供电插头的情况下，车间电源供电接触器B1得电，车间电源柜供电指示灯HL常亮，如下图6所示。

操作者根据车间电源柜指示灯HL常亮，确认车间电源供电接触器已吸合，车辆达到供电条件，操作车间电源柜按钮SB1，供电接触器KM吸合，车间电源柜向列车提供DC1500V或DC750V电源。供电结束时，操作车间电源柜停止按钮TA，实现供电接触器KM断开。车间电源柜电路原理如下图7所示。

2 原因分析

结合电路原理，对车间电源供电不成功、车间电源供电中断的故障现象开展调查。

2.1 车间电源供电前操作不规范

检查各系统接线情况发现，操作车间电源柜向城轨车辆供电不成功的2次故障，均为作业者操作不规范导致，分别为车间电源连接器工装B端DC110V插头与车间电源柜插座箱插接不到位、车间供电前高压电气箱前盖板未关闭到位。

2.2 车间电源连接器工装插头缩针

对车间电源供电中断的故障现象开展调查，发现车间电源供电成功一段时间后，车间电源柜供电指示灯存在闪烁和熄灭现象。对各系统接线情况进行检查，发现车间电源连接器工装B端DC110V插头因多次插拔导致X11：3插针轻微变形缩针，插头与插座箱连接后存在接触不良情况。故障时刻车间电源供电接触器B1失电断开，导致车间电源柜供电指示灯HL熄灭，列车网压由正常工作电压DC1500V骤降至0V。

2.3 车间电源控制电路隐患分析

通过对现有车间电源控制电路和车间电源柜电路原理进行分析，发现：

一是操作车间电源柜供电按钮前，需人工观察车间电源柜供电指示灯HL判定车辆是否达到供电状态，工作效率较低。

二是车间电源柜供电指示灯在设备长期使用后，存在指示灯失效风险。

三是供电过程中，遭遇高压电气箱盖板打开或连接器插头接触不良等引起车间电源供电接触器B1失电断开时，车间电源柜需人工干预停止供电，存在操作安全隐患和设备损伤风险。

3 解决措施

针对以上故障原因，结合电路控制原理，拟采取以下措施进行整改。

3.1 电路设计改进

将X11：5和X11：3间设置的车间电源柜供电指示灯HL更换为继电器线圈C，在车间电源柜控制电路KA1常开触点前增加C-1常开触点，在KA2继电器线圈前增加继电器C-2常开触点，如下图8所示。

改进后的车间电源柜电路工作原理为：高压电气箱车间电源供电接触器B1与车间电源柜供电功能实现互锁。车间电源供电前，无需人工观察车间电源柜指示灯判定车辆是否具备供电状态；供电过程中，遭遇高压电气箱盖板打开、隔离接地开关模式误操作或连接器插头接触不良等影响供电的异常情况时，高压直流电源从车间电源柜内切断，有效保证车间电源供电的安全性和可靠性。

电路改进后，经现车多次模拟各种供电异常情况，均能按时触发切断电源的保护动作，说明车间电源柜已具备供电保护功能。同时人工操作车间电源供电效率提高，消除了供电指示灯失效隐患，证明上述处置对策可以从根本上解决问题。

3.2 规范车间电源供电操作要求

为避免车间电源供电过程出现操作不当引起的设备损伤、安全事故，应进一步规范供电操作要求，具体如以下三方面：

1.对车间电源供电操作顺序和作业整备要求进行规范，具体要点包括：一是车间电源送电前激活列车，在HMI屏确认各系统设备状态正常、受电弓处于降弓状态。二是检查全列隔离接地开关模式正确、各车前盖板关闭到位，确认高压电气箱、车间电源连接器工装、车间电源柜各部位连接可靠。三是按操作顺序，实施车间电源柜送电，并在列车HMI屏和车载电压表确认送电正常。四是供电异常中断后，切断高压电气箱电源，确认故障原因已查明并处置后申请再次供电。

2.定期对操作人员进行供电原理、操作方法和异常处置的相关培训及考核，提升作业人员的技能水平和质量意识。

3.定期对车间电源柜及插座箱、车间电源连接器工装进行检查和维护，确保状态良好。

4 结论

本文通过对城轨车辆车间电源供电典型故障进行分析，故障原因：一是供电前操作不规范，车辆未达供电条件；二是车间电源连接器工装插头缩针，导致供电中断；同时暴露出当前常见车间电源供电方式工作效率不足且存在一定操作安全隐患和设备损伤风险。从电路设计改进和规范车间电源供电操作两方面提出解决对策，改进后的车间电源供电电路更具安全性和可靠性，对后续类似问题处置及系统设计提供参考。

参考文献：

[1]杜昭童、朱顺华、石洪、王鲲鹏.城轨车辆24V负载烧损故障原因分析及处理措施[J].机车车辆工艺，2021，6：57-60.

[2]李达、周鲁宁、陈峰.城轨车辆车间电源供电方式在实际应用中问题的分析[J].智能城市，2017，07：34-35.

作者简介：徐文海（1989—），男，学士，高级工程师，主要研究方向为城轨车辆电气工程技术。