浅析地铁列车的两种受电弓控制方式及差异

徐梅

摘  要：文章介绍了南京地铁列车两种受电弓升降控制的原理，分析各自控制方法的可靠性和不同之处，简要说明列车在救援模式下和正常模式下如何控制受电弓，以及在不同模式下受电弓的工作要求。

关键词：受电弓;网络;硬线救援模式

中图分类号：U231+.1     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）35-0061-01

1  地铁车辆受电弓概述

受电弓（Pantograph）也称集电弓，还称之为输电架，是让电气化轨道列车从架空裸导线取得电能的设备。

南京地铁一号线和十号线列车均为6节车编组，一列车共包含两个单元，每个单元有带司机室的拖车（A）、带受电弓的动车（B）和动车（C）组成。受电弓安装在每个单元的B车，通过受电弓和接触网的作用，使列车获得稳定的1 500 V直流电源，从而使列车能够正常运行。地铁列车所有的牵引逆变器、高压列车线和辅助逆变器均由受电弓为主体的高压系统供电。辅助逆变器通过高压列车线供电，一旦列车供电有高压辅助逆变器就投入使用。辅助逆变器将其逆变为中压（400/230 VAC），用于列车所有中压设备供电，辅助逆变器也可将高压逆变整流成为列车低压设备所需的低压（110 VDC）。

2  网络信号控制受电弓

南京地铁南延线列车的受电弓控制使用受电弓控制开关PCS选择升降弓位，传达的控制信号必须通过TCMS（列车监控系统）的远程输出输入模块来传递，如图1和图2所示。当受电弓控制开关PCS切换到1，降双弓;当受电弓控制开关PCS切换到2，升前弓;当受电弓控制开关PCS切换到3，升双弓;当受电弓控制开关PCS切换到4，升后弓。

2.1  升弓控制

举例说明升双弓时的控制原理，当PCS切换到3时，即升双弓位，如图1所示，有2路直流信号110 V输入到TCMS设备远程输入输出模块RIOM，再由RIOM输出2路升弓信号通过LPTDYR（lower pantograph delay relay）常闭触点给受电弓控制盒升弓信号，如图2所示。升弓到位后，控制盒向TCMS报告已升弓到位状态。

2.2  降弓控制

采取降双弓举例说明，当PCS切换到1时，即降双弓位，如图1所示，通过TCMS（RIOM设备）接通降弓延时模块LPTDYM（lower pantograph delay module）和降弓延时继电器LPTDYR，通过LPTDYR常开触点吸合给受电弓控制盒降弓信号，并切断升弓信号，如图2所示。降弓到位后，控制盒向TCMS报告已降弓到位状态。

2.3  救援模式升降弓控制

该项目涉及到救援模式时，假设网络崩溃的情况下，TCMS不可用，此时升降弓如何实现？当启用救援模式时，救援模式开关RMS切换到RCM位，如图1所示，此时救援列车线立即得电，通过该列车线接通RCMR并给受电弓控制盒升弓信号，如图2所示，同时RCMR常闭触点打开切断网络对受电弓的降弓控制。就此可以实现救援模式时必然处于升弓状态，保证列车的正常供电。

网络崩溃，怎么实现降弓？将RMS切换到LP降弓位，降弓列车线得电，接通LPTDYM和LPTDYR，通过LPTDYR常开触点吸合给控制盒降弓信号，通过LPTDYR常闭触点断开切断升弓信号（如图2所示）。

3  列车线硬线控制受电弓

十号线列车受电弓控制开关PCS与南延线项目PCS开关的升降弓档位一致。但从控制原理上分析有很大不同，PCS输出有5路列车线信号，分别为“升前弓列车线”、“降前弓列车线”、“升后弓列车线”、“降后弓列车线”、“升前弓列车线”、“降双弓通知列车线”，如图3所示。这5路硬线信号直接控制受电弓前后弓的升降功能。

3.1  升弓控制

采取升双弓控制举例说明，当PCS切换到3时，即升双弓位，如图3所示，“升前弓列车线”、“升后弓列车线”均得电。“升前弓列车线”给本端的升弓列车线继电器RPTR供电，其常开触点闭合，实现RPTR继电器线圈得电自锁，保证了升弓状态的稳定性;同时其常开触点闭合，将升弓命令送入受电弓控制盒，执行升弓，如图4所示。当升弓到位后，受电弓控制盒切断电机的电源，输出一个信号给TCMS，表示受电弓升弓到位。同理，“升后弓列车线”将升弓指令送入后弓的电控盒实施升弓。

3.2  降弓控制

采取降双弓举例说明，当PCS切换到1时，即降双弓位，如图3所示，“降前弓列车线”、“降后弓列车线”、“降双弓通知列车线”均得电。“降双弓通知列车线”得电时给列车各个牵引控制单元报告此时已降弓。此时“降前弓列车线”得电使降弓延时模块LPTDYM和降弓延时继电器LPTDYR得电，其常闭触点断开，切断升弓继电器RPTR线圈的供电，升弓命令消失;而LPTDYR常开触点闭合，降弓命令送入受电弓控制盒内，实施降弓，如图4所示。

当降弓到位后，受电弓控制盒切断电机的电源，输出一个信号给TCMS，表示受电弓降弓到位，同时接通升弓内部升弓回路，为下次升弓做准备。同理，“降后弓列车线”得电将降弓指令送入后弓的电控盒实施降弓。

4  两种受电弓控制原理的可靠性分析

①南延线项目中受电弓控制的主电路更大程度地依赖网络TCMS判断和传输升降弓指令。十号线列车受电弓控制主电路主要依赖硬线线路的控制，从硬线上来讲十号线受电弓控制更稳定，其控制不受网络的影响。

②从布线上来看，南延线项目使用的受电弓控制电路更简洁，没有使用过多的硬线和继电器，对于硬件消耗更少。十号线列车受电弓的控制使用列车线硬线，所以对线路的稳定性要求更高，并在升弓控制上使用了RPTR继电器，所以加大了对继电器和硬线稳定性的依赖。

③南延线项目对受电弓的控制虽然依赖于网络，但其做出了紧急情况下即网络崩溃时的备用方案，实现了网络和硬线的结合。而十号线列车受电弓不受网络控制，所以在网络崩溃的情况下依然可以正常实现升降弓功能。

5  结  语

对于各种电路的设计和功能实现，软件和硬件设计相辅相成，每个环节都存在一定的稳定性和风险性。上述2种受电弓控制原理均存在各自的优势，我们尽量使各个环节稳定，对于环节出现问题时，能有备案，做到安全冗余。作为轨道交通的运输的主体，车辆的稳定至关重要，仅仅作为列车供电的环节，就需要在设计和实现功能时做出种种预想，目的就是确保列车安全高效运行。

参考文献：

[1] 孟凡浩.浅谈轻轨车辆受电弓自动降弓故障原因分析及对策[J].城   市建设理论研究，2013（34）.