有轨电车用电控三位置转换开关控制方案*

2021-03-20臧晓艳曹春伟岳成林

铁道机车车辆 2021年1期

臧晓艳，曹春伟，潘硕，岳成林，李硕

（中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心，河北唐山 063035）

现代有轨电车作为公共交通的一种，在国外，尤其欧洲国家发展已较成熟；国内处于发展初期，但呈现出强劲的发展势头[1-3]。

现代有轨电车多为低地板设计，旅客上下车非常便捷[4]。但同时造成车下安装空间极其有限，主要车载设备箱体布置于车顶。车辆高压电路设置三位置转换开关箱，在运行或段内维护、检修时，通过将三位置开关置于运行、接地或库用位，实现对车辆供电干线进行供电或接地保护的功能。目前三位置转换开关箱只能安装于车顶，且为手动操作。每次操作时，人员必须登顶，操作不便，且有安全隐患。

本方案设计一种电控三位置转换开关装置及相关控制电路，应用于有轨电车，操作人员在司机室即可实现远程控制。

1 开关箱设计

电控三位置转换开关箱（以下简称开关箱）安装于车辆顶部，箱体内包含一台转换开关，来自受电弓和车体接地点以及库用插座的电缆引入转换开关箱，分别接到“运行”、“接地”、“库用”3个位置上，由电机带动开关触头(位置见图1)在各位置间转换，实现切换功能。当车辆使用受电弓供电时，将触头转至“运行”位，受电弓电缆与车辆干线接通，由接触网为牵引和辅助系统供电；当车辆使用库用插座时，将触头转至“库用”位，库用插座电缆与车辆干线接通，为辅助电源系统供电；车辆断电维护时，将触头转至“接地”位，保证人员和车辆的安全。

开关箱外部未设置手动操作手柄，对外接口只有电缆连接器，箱体上部设有检查门，方便接线操作以及检查维护。

开关箱内部转换开关结构示意如图1所示，通过车辆控制电路，控制箱体内电机的正转或反转，实现转换开关触头在运行位、接地位、库用位3个位置之间转换，箱体内部装有转动扳手，在控制电路故障或断电情况下，还有冗余的手动功能。需要手动操作的时候，打开检修门，取出转动扳手，套在手动操作接口上，即可手动操作。

2 控制逻辑

电控箱的控制逻辑为依据接收到的司机指令，判断当前转换开关所处位置，从而驱动开关电机正转、反转或不动作。图2所示为车辆接收到接地指令对应的控制逻辑图，运行位指令和库用位指令类似。

3 控制方案

车辆控制方案如图3所示。图中，虚线框中为开关箱。虚线框外为车辆控制电路部分。

车辆控制电路包括：在司机操作台设置一个三位置旋钮（带保护盖），司机通过操作旋钮，分别发出运行、接地、库用3种指令到转换开关；车辆电气柜内设置有断路器、接触器、继电器，用以实现对转换开关的控制和对电路的保护。3种位置指令和状态反馈接入TCMS的IO，用以监控转换开关的实际状态。

操作司机台上的控制旋钮，将旋钮置于运行位，3种位置转换开关接收到运行位指令时，开关可能处于3种状态之一。如果开关箱已经置于运行位，则开关箱内运行位常闭触点断开，电机不动作。如果转换开关处于接地位或库用位，则开关箱内运行位常闭触点闭合，车辆电气柜内运行位接触器Q01得电，两组常开触点1、2和3、4闭合，电机反转带动触头接通运行位。当触头转动到位时，限位开关常闭触点打开，作为转换开关运行位到位反馈，切断运行位接触器Q01的供电，电机停止转动，触头锁闭。

操作司机台上的控制旋钮，将旋钮置于库用位或接地位时，电机动作控制过程类似，此处不再赘述。