UPS在地铁列车自动清洗机中的应用
2021-10-11刘永强郭叶星
史 鸣，刘永强，郭叶星
(洛阳市轨道交通集团有限责任公司 车辆部，河南 洛阳 471000)
0 引言
地铁列车自动清洗机用来自动清洗列车外表面的灰尘、油污及其他污渍，它主要由电气系统、压缩空气系统及水循环处理供给系统等组成。UPS作为电气系统重要组成部分，串联在上电回路中，一般用来控制PLC模块及各弱电部分的供电，一旦损坏将直接导致洗车机供电系统瘫痪，洗车流程无法正常进行。
本文以某地铁车辆段沃尔新洗车机中UPS(山特C3KS)的使用情况为例，介绍了UPS的组成、工作模式及在洗车流程中的应用，并提出了两种UPS接线方式的优化方案。
1 洗车机UPS介绍
1.1 洗车机UPS组成
UPS即Uninterruptible Power Supply的简称，是一种具备储能装置的不间断电源[1]，主要用于市电断电时给列车自动清洗机提供不间断电源，保障设备正常运行。如图1所示，沃尔新洗车机UPS主要由主机、操作面板、外接电源模块等组成。
图1 沃尔新洗车机UPS
沃尔新洗车机UPS操作面板如图2所示，其中，7#为旁路指示灯，此灯亮表示负载电力直接由市电提供；8#为市电指示灯，此灯亮表示市电输入正常；9#为逆变指示灯，此灯亮表示市电或电池经逆变输出后为负载供电；10#为电池指示灯，此灯亮表示电池电能为负载供电。
图2 沃尔新洗车机UPS操作面板
1.2 UPS工作模式
UPS的运行模式可分为市电模式、电池模式和旁路模式。
1.2.1 市电模式
市电模式也是正常工作模式，该模式下面板指示灯如图3所示，此时市电指示灯与逆变指示灯会亮，负载指示灯会根据所接的负载容量大小点亮。如果市电指示灯闪烁，表示零、火线接反或者没有接大地，UPS仍工作于市电模式；若同时电池指示灯亮，表示市电的电压或频率已超出正常范围，UPS已经工作在电池模式下。
图3 市电模式 图4 电池模式 图5 旁路模式
1.2.2 电池模式
当突然断电没有市电供给时，电池模式启用，该模式下运行的面板指示如图4所示，此时电池指示灯和逆变指示灯亮。电池容量指示灯会根据电池容量的大小点亮。
1.2.3 旁路模式
通过WinPower设置UPS使其工作在旁路状态。旁路模式下运行的面板指示如图5所示，市电指示灯与旁路指示灯亮，负载指示灯会根据所接负载容量大小点亮。UPS工作在旁路模式下时，不具备后备功能，此时负载所使用的电源是直接通过电力系统经滤波供应的。
2 UPS在洗车机中的应用
洗车机UPS串联在洗车机上电回路中，主要用来给PLC及控制柜里各中间继电器供电，UPS控制电路如图6所示。UPS上电单独由Q1控制，通过操作台“控制电源”开关的钥匙SA1实现对低压电源模块AC24 V及DC24 V的供电控制，直流24 V电源模块通过断路器Q2控制洗车机各中间继电器线圈的供电，从而控制洗车机各信号灯颜色、水池液位显示、压力报警等；交流24 V电源模块通过断路器Q3控制洗车机PLC模块的供电，PLC相当于洗车机的大脑，指挥洗车机每一步动作，包括刷组喷水、旋转、摆出、摆回等等。MK1～MK4为控制柜门开关，HD1、HD2为控制柜前后门灯，门打开时灯亮。SM1～SM4为控制柜顶端风扇，控制电源SA1打开，风扇运行。括而言之，如果UPS损坏直接影响PLC及各中间继电器的供电，导致洗车过程中断，设备无法进行。
图6 UPS控制电路
3 UPS接线优化设计
洗车机UPS串联在洗车机上电回路中的弊端明显，一旦发生故障直接导致洗车机无法工作，洗车作业无法进行。为既满足市电断电后UPS可以提供不间断电源，又实现UPS整机故障后线路的无缝切换，保障正常洗车过程顺利进行，提出以下两种线路优化方案[2]：
(1)负载由主控路供电，UPS接在应急回路中，电路连接方式如图7所示。其中，L1接总电源220 V电，AK0接UPS电源模块供电。正常工作时，L1接总电源220 V电，KM9线圈得电，KM9主触点闭合，220 V电-Q9-KM9主触点-总输出；同时，KM9常闭触点断开，KM10线圈不得电，KM10主触点不闭合，UPS通过Q10持续给自身电源组充电。当市电突然断电时，KM9线圈失电，KM9常闭触点闭合，UPS电源模块经过AK0使KM10线圈得电，KM10主触点吸合，此时自动切换为UPS模块为负载供电。
图7 UPS接应急电路线路
(2)负载由主控路供电，UPS接在主控回路中，电路连接方式如图8所示。其中，L1接总电源220 V电，AK0接UPS电源模块供电。正常工作时，UPS电源模块经AK0给线圈KM9供电，KM9主触点闭合，220 V电-Q9-UPS-KM9主触点-总输出；同时，KM9常闭触点断开，KM10线圈不得电，KM10主触点不闭合，应急回路不通。当UPS整机故障时，KM9线圈失电，KM9主触点断开，KM9常闭触点闭合，KM10线圈得电，KM10主触点闭合，应急回路接通，继续给负载供电。
图8 UPS接主控电路线路
4 结语
本文通过对沃尔新洗车机UPS组成、工作模式及其在电气回路中应用的分析，结合UPS串联在回路中的工作缺点，设计出两种优化方案，实现了故障发生后线路无缝对接，克服了UPS故障时洗车流程中断的难题，保障了洗车作业的正常进行。
