无触点继电器在地铁车辆的应用

王泽军 郑长瑞

摘 要：新时期，地铁成为了人们出行的主要交通工具之一，而随着轨道交通技术的发展，地铁车辆的性能也在不断提高，优化车辆性能工作也在逐渐深入，在这样的背景下，本文针对无触点继电器在地铁车辆的应用进行全面的研究。本文借用两个有触点继电器在地铁车辆的应用故障问题案例，分析有触点继电器的问题，并且从无触点继电器的硬件、软件设计入手，对无触点继电器在地铁车辆的应用方案进行设计。

关键词：无触点继电器;有触点继电器;控制回路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.033

0 引言

近年来，国家各地的地铁建设逐渐成熟，随着地铁车辆的全面投入，除了给人们带来更加的便捷出行方式外，地铁车辆在运行中的故障次数也逐渐增加，在分析地铁车辆故障的过程中发现，造成问题的主要原因为电气问题，而造成电气问题是因为有触点继电器在地铁车辆的应用过程中经常会出现性能下降和触电部件故障的现象，对地铁车辆的正常运行造成了严重的阻碍，因此，必须要对地铁车辆进行优化。

1 有触点继电器在地铁车辆的应用故障问题

1.1 案例一：G省地铁一号线故障

G省地铁一号线的车型相对较老，属于上世纪九十年代的产品，其中A1型车中的110V控制电路主要是采用继电器控制的有节点电路，其中有触点继电器的数量达到了500个/列车。这样的情况下需要大量的控制布线，出错的概率较大，也不能够应用计算机系统故障进行记录和诊断，维护工作较为复杂，在使用过程中经常会出现以下几个方面的问题：第一，触点接触不良;第二，定位销卡滞;第三，线圈发热等。随着继电器的使用时间延长，性能逐渐下降，故障的次数不断增加，但是一旦检修就要面临的大量的维护工作，对地铁车辆的正常运行造成阻碍。

1.2 案例二：S市地铁一号线故障

S市地铁一号线故障原因和G省地铁一号线故障原因一直都是因为有触点继电器的使用，但是在S市地铁一号线使用过程中，还存在有如下问题：第一，因为没有冗余，列车在出现故障后，相关控制回路失效的概率增加;第二，因为地区气候地质问题，继电器长期处于高温、潮湿的环境下，老化速度较快，卡位现象频繁;第三，在控制回路中，一旦任何一个有触点继电器出现问题，整个回路都会出现问题。

2 无触点继电器在地铁车辆的应用方案设计

无触点继电器，也被称为无触点逻辑控制技术（LCU），近年来这种技术逐渐发展成熟，并且得到了广泛应用，这种无触点逻辑控制技术有效解决了有触点继电器在地铁车辆的应用故障问题，因此本文对无触点继电器在地铁车辆的应用方案设计进行分析。

2.1 硬件设计

在对无触点继电器在地铁车辆的应用方案进行硬件设计之前，首先要明确其中的主要技术参数，常用的技术参数包括九个，分别为：（1）工作电源电压：DC110V（DC77V-DC137.5V）;（2）工作电源保险规格：DC110V/20A;（3）额定功耗：<100 W;（4）+5V电源电压范围：+4.75V - +5.25V;（5）工作环境温度：-25℃ - +70℃;（6）最低存放温度：-40℃;（7）工作海拔高度：≤2500m;（8）工作相对湿度：≤90%;（9）任何输入至输出的响应时间：≤25ms。通过上文对S市地铁一号线故障原因和G省地铁一号线故障原因的分析，针对故障主要原因，在改造过程中取消了有触点继电器的控制，采用无触点继电器也就是无触点逻辑控制技术（LCU），形成了模块化的逻辑控制方式[1]。其中控制板选择了双备份系统，并且设置了三位转换开关，形成以A组控制板为主，B组控制板为辅的控制模式，在正常工作的过程中，检测A组控制板的桩体，如果A组控制板出现异常，就会立即切换到B组控制板中。此外，电源插件板也实现了电源转换，同时实现了智能故障诊断功能。如果出现异常，就会通过控制板给相关人员提示。

2.2 软件设计

和有触点继电器不同，无触点继电器在地铁车辆应用的过程中，需要按照具体的电路情况，进行软件设计，首先需要了解软件控制原理，在无触点继电器中主要采用的是LCU软件进行控制，而LCU软件是利用CPU完成的逻辑运算、延时控制、插件保护等工作，并且根据地铁车辆的实际情况确定输出的状态。地铁车辆中的电路控制极为复杂，因此在采用LCU软件后，要激活司机台的继电器，以此减少110V有接点电路，提高列车的可靠性，减少维护成本。

2.3 应用效果

通过对S市地铁一号线和G省地铁一号线的无触点继电器设计，可以看出LCU逻辑控制单元在使用过程中，展现出了较高的稳定性和节能性，有效延长了使用寿命，简化维护过程，减少维护工作量，和传统的继电器控制相比，从根本上解决了有触点继电器中存在的高故障率以及维护工作困难的情况。比如，G省地铁一号线在经过电源插件板设计后，电源从DC110V（77-137.5）转变为DC5V电源，不仅可以为地铁车辆上的其他控制插件板提供DC5V的工作电，也实现了智能故障诊断等功能。

而S市地铁一号线在应用了LCU逻辑控制技术后，维修次数减少，维修成本降低，LCU逻辑控制技术每年为S市地铁一号线的每列车节约了大量的经济成本，节约数额可达万元。而随着地铁列车稳定性的提高，地铁列车的应用效益达到了数十万元[2]。

3 总结

综上所述，无触点逻辑控制技术（LCU）的可靠性较高、使用寿命也相对较长，在实际应用的过程中，具有着有触点继电器所没有的特点，不仅如此，无触点逻辑控制技术在设备维护、故障查找方面也具有着一定的优势。加强无触点逻辑控制技术在地铁车辆中的应用，可以更好地保证地铁列车的安全性和稳定性，让地铁车辆在实际应用过程中真正的发揮出自身的性能，也能够让地铁列车中的电路硬件控制得到推广。

参考文献：

[1]李昌强.地铁车辆LCU逻辑控制技术的应用研究[J].技术与市场， 2017，24（06）：105-106.

[2]黄辉铭.逻辑控制单元在地铁车辆控制中的应用研究[J].机电工程技术，2016，45（05）：92-95.