地铁车辆高压设备互锁设计

石东海

摘 要：针对孟买1号线地铁先进、可靠的要求，为其量身设计了一套包含各种互锁逻辑的控制系统。该系统相对于前期公司引进的国外技术而言更加安全、可靠。目前，孟买1号线作为国内首次整车地铁出口项目，已得到广泛好评。

关键词：地铁；高压设备；控制系统；互锁装置

中图分类号：U270.38 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.061

国内很多城市的地铁在运行过程中时常发生受电弓故障。如果得不到及时解决，故障可能会进一步扩大，甚至会把供电网刮断，造成无法想象的损失。一般而言，如果在系统回路中增加一些互锁控制，就会大大提升受电弓的安全、可靠性，降低受电弓的故障率，提高地铁运行的安全性、可靠性和稳定性。下面分别介绍各种互锁逻辑在地铁受电弓控制回路中的应用。

1 受电弓与紧急制动电气互锁

在地铁车辆出现紧急情况时，司机会触发车辆紧急制动，车辆此时会获得较大的制动力，使列车在最短的时间内停下来。在车辆触发紧急制动时，如果车辆受电弓还处于升弓状态，使高压始终与车辆相连，就会无形中提高故障率。从安全角度考虑，我们会把紧急制动的命名添加到受电弓的降弓回路中，即在司机触发紧急制动的瞬间，列车会把紧急制动信号传递给降弓列车线，这样会使全列车受电弓在紧急制动时立刻降下，有效抑制故障的出现。具体控制逻辑如图1所示。

如图1所示，当司机按下紧急制动按钮（EMPB），回路从上到下被导通，DC110 V控制电源瞬间存在于整个回路，从而使受电弓降弓列车线被激活，促使整列车的受电弓瞬间降下。通过在受电弓降弓回路中串联一个紧急制动按钮的常开触点，就可实现受电弓与紧急制动互锁的功能。这种方法既简单又可靠，已经被广泛地应用到地铁车辆的电气原理设计中。

2 受电弓与车间电源电气互锁

当车辆在车库里维护时，需要接通车间电源。为安全起见，设计时，在受电弓和车间电源控制回路上分别设置了互锁功能。例如，车辆放置在车库里，此时受电弓处于落弓状态，需要接通车间电源进行静态调试。在接通车间电源后，如果有人误操作旋转升弓开关，此时受电弓也不会因此而升起。另一种情况是，当车辆放置在车库里，正常唤醒车辆并旋转升弓开关将受电弓升起，车辆正常输入高压电源，此时如有人将车间电源插头插入车辆端，车间电源也不会接入车辆。以上互锁控制提升了车辆的安全、可靠性。具体原理图如图2所示。

3 高压安全连锁控制

3.1 BSV受电弓连锁控制盘

许多地铁车辆上都设有高压隔离开关。此设备的主要作用是保护售后服务人员的人身安全，防止误操作或漏操作。下面将介绍高压隔离开关的工作原理。

图3为BSV受电弓连锁控制盘。如图3所示，当控制手柄在“ON”位时，受电弓气路被接通，钥匙A被锁定在图示位置；当受电弓被降下，需要检修列车时，将控制手柄置于“OFF”位，此时可将钥匙A旋转90°拔出。钥匙A被拔出后，控制手柄被锁定在“OFF”位，此时受电弓气路被隔离，无法升弓。维护完毕后，钥匙A被插入并旋转至图示位置，控制手柄才能由“OFF”位转换至“ON”位。

另外，BSV不仅能对受电弓进行气路隔离，还能在电气回路中进行二次隔离，工作原理如图4所示。

当图3中的手柄被锁定在“OFF”位时，BSV的常开触点将处于闭合状态。此时，图3中的回路将被导通，DC110 V控制电源将存在于整个回路，即受电弓降弓列车线被激活，整列车的受电弓同时被降下。当BSV从“ON”位转换到“OFF”时，无形之中使受电弓在气路和电路上获得了双重隔离，这就保证了检修车辆时的安全性。

3.2 接地隔离开关

接地隔离开关连锁控制如图5所示。维护车辆时，将钥匙A从BSV设备中拔出后插入到接地隔离开关设备中，并旋转90°。此时可将操作手柄转到“接地”位，然后将钥匙B旋转90°拔出，则操作手柄被锁定在“接地”位，同时钥匙A将被锁定，不能被拔出。当设备维护完毕后，将钥匙B插入并旋转90°回到原位，此时操作手柄可以由“接地”位转到“受电弓”位，然后将钥匙A旋转90°拔出，并放回BSV受电弓连锁控制盘，此时接地隔离开关将锁定在“受电弓”位不能转动。

3.3 连锁控制钥匙箱

连锁控制钥匙箱连锁控制如图6所示。在维护车辆时，只有将钥匙B从接地隔离开关中拔出后插入到连锁控制钥匙箱（图5）中，并旋转90°，其他钥匙（key）才能被旋转90°并拔出，从而开启高压设备柜门进行维护。只有所有钥匙（key）被放回并旋转至原位，钥匙B才能旋转90°并拔出。

3.4 连锁控制过程

连锁控制逻辑如图7所示。

连锁控制过程为：①正常工作时，BSV受电弓连锁控制盘和接地隔离开关处于工作位，钥匙A锁定在BSV受电弓连锁控制盘，并且钥匙B锁定在接地隔离开关，不能被取出；②正常断开真空断路器，降弓；③将BSV受电弓连锁控制盘控制手柄转至“OFF”位，受电弓气路和电路被隔离，然后将钥匙A旋转90°拔出，使BSV受电弓连锁控制盘控制手柄锁定在“OFF”位；④将钥匙A插入接地隔离开关并旋转90°，将操作手柄转至“接地”位，此时真空断路器两端被短接并接地，然后将钥匙B旋转90°并拔出，钥匙A将锁定在接地隔离开关不能被拔出，并且接地隔离开关将锁定在“接地”位；⑤将钥匙B插入连锁控制钥匙箱并旋转90°，此时柜门钥匙（key）可以被旋转90°并取出，当至少一个柜门钥匙（key）未回到原位，钥匙B将被锁定不能拔出；⑥通过柜门钥匙（key）打开高压设备来维护车辆；⑦车辆维护完毕后，把所有柜门钥匙（key）放回连锁控制钥匙箱并旋转至正常位，然后将钥匙B旋转90°并拔出，此时所有柜门钥匙（key）将锁定在连锁控制钥匙箱不能拔出；⑧将钥匙B放回接地隔离开关并旋转至正常位，然后将接地隔离开关由“接地”位转至“受电弓”位，此时可将钥匙A旋转90°并拔出，同时钥匙B将锁定在接地隔离开关不能被拔出。⑨将钥匙A放回BSV受电弓连锁控制盘并旋转至正常位，然后将BSV受电弓连锁控制盘手柄由“OFF”位转至“ON”位，此时钥匙A被锁定不能被拔出，同时受电弓气路和电路被接通，列车可以正常运行。

4 结束语

综上所述，在地铁车辆设计过程中增加以上互锁功能可以大大提高车辆运行的安全、可靠性。目前这些互锁功能已经被广泛运用到各个地铁项目中，并一致得到广大业主的好评。

〔编辑：王霞〕