城市轨道列车辅助供电并网控制方案研究

刘义 宋扬 李磊

摘 要：本文以武汉地铁7号线为研究对象，对城轨车辆辅助供电系统的并网供电的配置方案及控制逻辑进行了详细分析。

关键词：城市轨道列车;辅助供电;并网控制

1 概述

城市轨道列车是城市轨道交通系统的重要组成部分，也是技术含量较高的机电设备。列车辅助供电系统基本分为扩展供电和并网供电2种，本文主要以武汉地铁7号线为研究对象，对并网供电进行研究分析。

2 配置方案

辅助电源系统的运行独立于牵引系统，为保证辅助电源系统的高可用性及通过断电区时避免电压中断，设置列车DC1500V辅助专用高压母线，通过高压辅助母线将列车4台辅助电源输入端并行连接起来，并设置母线熔断器进行保护。辅助电源系统主要由SIV箱（简称“SIV”）、蓄电池充电机组成。系统配置框图如图1所示。

车辆设置中压母线接触器电路，辅助电源系统的中压母线由并联的SIV供电，中压母线贯穿于整列车给整列车的中压负载同时供电，母线接触器用于将辅助电源与中压母线隔离。正常情况时，母线接触器处于闭合状态并且所有的辅助电源处于并联供电模式;当发生母线短路时，母线接触器可以将故障辅助电源隔离或将短路母线隔离，不需要将整条母线全部隔离。在4个母线接触器全断开的情况下（不采用并网供电的模式下），列车单元内采用交叉供电，关键交流负载不受影响。中压母线上380交流负载，除空调压缩机外的所有交流负载应采用冗余电源，空调压缩机均匀分布在单元内的2台SIV所对应交流母线上。

（1）在交叉供电时。交叉供电指的是4个母线接触器全断开。当1台SIV故障时，本单元内的另1台SIV可保证本单元内的基本负载工作，另1单元不受影响;当分别位于不同单元的1台SIV故障时，本单元内另1台SIV可保证基本负载工作;当位于同一单元的2台SIV故障时，本单元将失去380V电源。当3台SIV故障时，故障2台SIV的单元，将失去380V电源，故障1台的单元，正常工作的1台SIV可保证基本负载工作。

（2）在并网供电时。中压母线无短路时，在1台SIV故障时，车辆负载不减载，在2台故障时，1/4的空调压缩机减载，3台故障时，所有空调压缩机全部减载。

（3）中压母线有短路时。1节母线短路，短路所在单元内的一半空调压缩机不得电，其他负载不受影响;2节母线短路：分布在每单元的一节母线短路，每单元内的一半空调压缩机不得电，整车失去一半空调压缩机负载;在同一单元内的两节母线短路，这一单元所有负载不得电，另一单元不受影响。3节母线短路：在同一单元内的两节母线短路，这一单元所有负载不得电，另一单元一节母线短路，该单元内的一半空调压缩机不得电，整车失去3/4空调压缩机负载，保留整车一半的其他负载。

3 控制方案

中压线接触器的控制逻辑分网络正常和网络瘫痪2种情况，电路原理图见下图：

（1）网络通讯正常时。当TCMS发出一个闭合指令时，继电器K1线圈得点，K1辅助常开触头闭合，KMK1/KMK2线圈得电，KMK1/KMK2主触头吸和，同时KMK1辅助常开触头吸和，形成自锁，并给TCMS状态反馈信号。保证网络信号不稳定的情况下，KMK1/KMK2保持吸和状态。KMK1/KMK2吸和后，要断开，必须有TCMS发出一个断开指令时，继电器K2线圈得点，K2辅助常闭触头断开，KMK1/KMK2线圈失电，KMK1/KMK2主触头断开，并给TCMS状态反馈信号。若任意一个母线接触器发生卡合故障，则所有SIV独立运行。

（2）网络瘫痪时。在网络瘫痪时，要求母线接触器全部断开，将SIV运行模式选择开关有“并联供电模式”打到“隔离运行模式”，通过司机室的“隔离运行模式”信号，断电延时继电器KT线圈得点，KT辅助常闭触头断开，KMK1/KMK2线圈失电，KMK1/KMK2主触头断开。

4 运行测试

武汉地铁7号线辅助供电系统采用了并网供电设计，目前系统运行良好，未有重大故障。

5 总结

本文主要以武漢地铁7号线并网供电系统为样本，研究了城市轨道交通并网供电系统设计要求、系统搭建、控制逻辑，并通过实际应用论证了设计的可靠性。

参考文献：

[1]严刚刚.地铁列车中中压交流并网供电技术的应用浅析[J].建材与装饰，2015（18）：194-195.

[2]阎纯洁.城轨列车辅助系统交流供电方式的分析与比较[J].科技创新与生产力，2015（4）：86-87.

[3]蒋晓东，刘厚林，尚江傲.宁波轨道交通1号线一期工程车辆辅助供电系统[J].电力机车与城轨车辆，2013（1）：25-29.