城市轨道交通车载牵引制动故障控制板测试装置的研发

张铁英 纪德寿 廖冠林 王 静

(上海地铁维护保障有限公司通号分公司， 200235， 上海∥第一作者， 高级技师)

车载牵引制动故障控制板又称为非安全型继电器板，是ATO(列车自动运行)系统的重要组成部分。随着上海轨道交通1号线车载大修改造项目完成，已换下的车载牵引制动故障控制板急需检测，以充分利用既有资源，达到节约的目的。另一方面，当列车发生故障不能及时定位时，需要1套测试装置对换下的车载牵引制动故障控制板进行检测，确认该板卡是否存在异常状况，以确保车载系统安全、可靠、稳定地运行。为此，亟需开展车载牵引制动故障控制板测试装置的研发，为上海城市轨道交通信号车载提供全新的测试设备。此项工作研发难度大、技术指标高、没有参照标准，上海地铁维护保障有限公司通号分公司通过1年时间的努力，成功研发出车载牵引制动故障控制板测试装置。

1 车载牵引制动故障控制板简介

车载牵引制动故障控制板主要由3个非安全型继电器组成，分别为牵引继电器、制动继电器和故障继电器，如图1所示。

图1 车载牵引制动故障控制板组成示意图

牵引继电器和制动继电器的励磁组合决定列车在ATO系统控制列车情况下的牵引、制动、惰行的极位选择，具体的继电器组合如表1所示。

表1 牵引继电器和制动继电器在列车不同状态下的极位组合关系表

故障继电器作为信号ATO系统与车辆状态的接口，当ATC(列车自动控制)子系统存在错误时，故障继电器将提供1个车辆故障表示系统的接口，警告列车司机ATC系统出现故障。导致故障继电器失磁的ATC系统故障主要包括以下几种情况：① 速度传感器信号不正确；② 列车牵引时在5 s内没有检测到速度；③ ATO系统与司机手动驾驶安全输入冲突；④ 6节编组列车与8节编组列车安全输入冲突；⑤ 开门与关门安全输入冲突；⑥ 失去ATC系统电源。

2 测试装置的电路设计

车载牵引制动故障控制板的测试装置是为了检测牵引继电器、制动继电器和故障继电器的电气特性而设计的，该装置由主回路和控制回路电路组成。如图2所示，主回路为虚线部分，其余部分为控制回路。主回路的作用是判断牵引继电器、制动继电器和故障继电器线圈的励磁情况。控制回路主要是通过各元器件实现主回路的通断、检测、显示等功能，并可检测牵引继电器、制动继电器、故障继电器的接点电阻，从而判断接点闭合是否良好。

注：DR——牵引继电器；F——故障继电器；BR——制动继电器。

2.1 主回路电路

主回路工作原理如下：AC 220 V电源通过插头输出到A1、N1两端，A1、N1两端分别与K1总开关连接，K1的下端子A2与保险丝1RD相连，保险丝下端子与电源指示灯A3端相连。当总开关K1合上时，指示灯A3点亮，开关电源KU1输入AC 220 V电源，输出DC 30 V电源。此时通过内部调压器得到0～30 V可调电压，其两端分别接于7J继电器常闭触点。7J常开触点接于档位开关K2两端，档位开关分别连接牵引继电器线圈、制动继电器线圈、故障继电器线圈，同时并联直流电压表。

当选择测试牵引继电器时，档位开关K2接通1、24两端，故障继电器和制动继电器断开。同理，当故障继电器接通时，牵引继电器和制动继电器断开；当制动继电器接通时，牵引继电器和故障继电器断开。

2.2 控制回路电路

控制回路工作原理如下：A3、N两端输入220 V交流电压，A3端与1QA按钮上端子连接，1QA按钮下端子与1J继电器线圈上端子连接，1J继电器线圈下端子与N端连接。并联2QA按钮与2J继电器线圈相连。同理，并联3QA按钮与3J继电器线圈相连，并联4QA按钮与4J继电器线圈相连，并联5QA按钮与5J继电器线圈相连，并联6QA按钮与6J继电器线圈相连，并联7QA按钮与7J继电器线圈相连。

当1QA按钮闭合时，1J继电器线圈得电，2组1J常开触点闭合；当2QA按钮闭合时，2J继电器线圈得电，2组2J常开触点闭合；当3QA按钮闭合时，3J继电器线圈得电，2组3J常开触点闭合；当4QA按钮闭合时，4J继电器线圈得电，2组4J常开触点闭合；当5QA按钮闭合时，5J继电器线圈得电，2组5J常开触点闭合；当6QA按钮闭合时，6J继电器线圈得电，2组6J常开触点闭合；当7QA按钮闭合时，7J继电器线圈得电，4组7J常开触点闭合，2组7J常闭触点断开。

在进行牵引继电器、制动继电器和故障继电器接点电阻测试时，电路图状态如图2所示，5 V开关电源正极与DJ继电器线圈上端子连接，DJ继电器线圈下端子与8TA按钮上端子连接，8TA按钮下端子与8QA按钮上端子连接，8QA按钮下端子与5 V开关电源负极连接。DJ继电器常开触点与8QA按钮并联。

A3、N两端为AC 220 V开关电源输入电源，输出DC 5 V电源，为风扇供电。当A3端与DJ继电器常开触点连接时，A3、N两端为AC 220 V开关电源输入电源，输出DC 24 V电源，为电阻表供电。

当8QA按钮闭合时，DJ继电器线圈得到5 V电压，DJ继电器吸起动作，DJ常开触点闭合，形成自保电路，2组DJ常闭触点断开。此时，A3端的DJ常开触点闭合，电阻表得到工作电源。

当1QA按钮闭合时，1J继电器线圈得电，1J继电器动作，1J常开触点闭合，电阻表被测端S-、F-分别与1J常开触点连接，再与被测牵引继电器触点的C1端相连，牵引继电器另一端引出2根线分别接于F+、S+两端，此时电阻表上显示被测牵引继电器第1个触点的电阻值。同理，当2QA按钮闭合时，电阻表上显示牵引继电器第2个触点的电阻值;当3QA按钮闭合时，电阻表上显示制动继电器触点的电阻值;当4QA按钮闭合时，电阻表上显示故障继电器第1个触点的电阻值;当5QA按钮闭合时，电阻表上显示故障继电器第2个触点的电阻值;当6QA按钮闭合时，电阻表上显示故障继电器第3个触点的电阻值。

牵引继电器、制动继电器、故障继电器线圈电阻测试时电路图状态为：7QA按钮闭合，7J继电器线圈得电，7J继电器动作，4组7J常开触点闭合，再将电阻表F+、S+短接，S-、F-短接分别接于被测端5、7两端。如图2所示，当检测牵引继电器线圈电阻时，把档位开关旋转至BR两端，此时电阻表上显示牵引电器线圈的电阻值。同理，检测故障继电器线圈电阻时，将档位开关旋转至F两端，此时电阻表上显示故障继电器线圈的电阻值;检测制动继电器线圈电阻时，将档位开关旋转至BR两端，此时电阻表上显示制动继电器线圈的电阻值。

3 测试装置的应用

测试装置实物如图3所示。该装置体积虽小，但可以进行牵引继电器、制动继电器、故障继电器电气特性的检测，也可用于1号线车载牵引制动故障控制板的故障抢修。测试时，操作者基于测试特性选择测试对象，按下面板按钮，触发测试盒进行测试。检测项目包括牵引继电器、制动继电器、故障继电器的工作值和释放值，以及接点电阻值、线圈电阻值等。采用该装置进行测试时，无需焊下继电器便可直接检测，平均检测时间明显减少，还可减少反复焊接后新故障的发生。应用该装置后，车载牵引制动故障控制板的人工维护人数从原来的3人缩减至1人。该装置操作便捷、可靠性高，突破性地解决了该类车载控制板的检测难题，对于车载牵引制动故障控制板的在线监测技术具有一定的借鉴意义。

图3 车载牵引制动故障控制板测试装置实物图

上海轨道交通1号线车载大修改造项目已换下了102块车载牵引制动故障控制板，急需对这些板卡进行筛查，以减少不必要的浪费。现场人员通过现有的继电器数据，结合继电器维修班组成员的经验，制定了适用于上海轨道交通1号线非安全型继电器的内控标准，如表2所示，用以判断非安全型继电器是否破损，从而更快速地对板卡进行筛查。

表2 适用于上海轨道交通1号线的非安全继电器内控标准

1) 经初步筛选,102块非安全型继电器控制板中，继电器罩壳破损3块，板卡破损1块，待测98块。

2) 采用车载牵引制动故障控制板测试装置对98块非安全型继电器控制板进行测试，其工作值为17.1～18.2 V，释放值为4.1～4.9 V，线圈电阻值为1 623～1 679 Ω。基于表2的内控标准，可得出这98块继电器吸合状态良好的结论。在对接点电阻的测试中发现，98块非安全型继电器控制板中接点电阻值大于0.1 Ω的有20块，合格的有78块。将检测合格的78块板卡插入机笼后，列车线励磁;而把检测不合格的20块板卡插入机笼后，列车线失磁。因此，接点不合格是造成板卡无法使用的主要原因。

4 结语

本文研发的车载牵引制动故障控制板测试装置推广到线路班组后，应用效果显著，解决了现场检测车载牵引制动故障控制板这一技术盲区，为一线的运营维护提供了全新的测试手段。该测试装置具有较强的实用性与可靠性，便于对车载牵引制动故障控制板进行分析与数据采样，为车载牵引制动故障控制板的计划修提供了可能。采用车载牵引制动故障控制板测试装置，按每年检测1次的要求，预计可保证约85%的车载牵引制动故障控制板能够放心继续使用，从而避免了重复采购的成本浪费，具有良好的经济效益和社会效益。