【项目描述】本项目主要介绍城轨道交通车辆牵引控制、受电弓控制等电路的工作原理；控制电路的常见故障现象和原因分析；控制电路的常见故障处理方法及预防措施等。
【学习目标】学习掌握轨道交通车辆牵引控制、受电弓控制等电路的工作原理；掌握控制电路的常见故障现象和发生原因；掌握控制电路的常见故障的处理方法及预防措施等。
【技能目标】能够掌握牵引控制、受电弓控制等电路的工作原理；处理一般的控制电路故障，并进行电路分析说明；掌握控制电路的常见故障的处理方法及日常检查、维护工作。
【活动场景】使用多媒体展示城轨车辆控制电路组成。
【任务要求】通过学习掌握城轨车辆控制电路组成及主要电器元件的作用。
【知识准备】
现阶段城轨车辆大都引入了网络控制，但是由于硬线电路具有极高的可靠性和可维护性，因此，在车辆电气设计中仍然大量采用硬线电路来实现其功能。该电路控制方式，是通过一系列开关元件（主要是继电器）的“接通”和“断开”来传递控制与检测信号，从而实现列车各级的控制。
一般的控制电路电压以DC110V为主，主要电器元件有继电器、行程开关、按钮开关、旋钮开关、微型断路器以及连接用的导线等。
继电器是实现各项逻辑功能的主要部件，通过确定继电器的线圈得电吸合的条件以及其触头开关所关联的功能电路，则可以实现一定逻辑的电路逻辑功能。
按钮就是将操作部位沿其轴向用手按下或拉出开关接点的操作开关。有带指示灯和不带指示灯两种按钮。
微型断路器实际上是一种特殊的保护开关，也称为自动空气开关。可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁启动的电动机，是低压配电中一种重要的保护电器。
①城轨车辆控制电路按系统分为以下几种：
a．司机室控制电路。
b．牵引控制电路。
c．制动控制电路。
d．VVVF牵引逆变器控制电路。
e．空压机控制电路。
f．受电弓控制电路。
g．SIV静止逆变器控制电路。
h．扩展供电电路。
i．照明控制电路。
j．列车监控与诊断系统控制电路。
k．监视及信息控制电路。
l．信号系统控制电路。
m．空调、电热装置控制电路。
n．辅助设备（火灾报警系统、刮雨器、汽笛等）控制电路。
o．车门控制电路。
p．其他设备控制电路。
②城轨车辆在设计时，按照行业相关标准，对车辆系统、电器部件进行了统一的代码设定。由于目前国内在城轨设计标准方面没有统一，不同设计厂家存在一定的差异，以下是长春客车轨道股份有限公司（CRC）的电路相关规定。
（1）车辆系统代码
车辆系统代码见表10．1。
表10．1 车辆系统代码
（2）电器部件的代码
电器部件的代码见表10．2。
表10．2 电器部件的代码
续表
【任务实施】
1．在车辆检修现场识别控制电路相关电器元件。
2．在车辆检修现场对控制电路继电器进行功能讲解。
【效果评价】
评价表
【活动场景】使用多媒体展示城轨车辆控制电路常见故障及原因分析。
【任务要求】理解城轨车辆控制电路的工作原理，对常见故障能进行原因分析。
【知识准备】
城轨车辆控制电路在日常运营中经常发生，按故障原因分为人为造成的接线错误、接线松脱等故障，还有电器部件本身性能方面的故障。电路故障对运营影响较大，尤其在运营中发生的牵引、制动、受电弓、车门控制等故障时将直接会引起列车清客、下线以至于救援等事件发生。
城轨车辆控制电路在日常生活中经常因接线或继电器故障引起列车不能激活、牵引封锁、紧急制动不能缓解以及车门不能打开的故障发生。图10．1为常见的列车继电器。
图10．1 常见的列车继电器
继电器故障主要表现在以下几个方面：
①继电器动作卡滞。
②联锁触头接触不良。
③联锁触头不能分断。
接线的故障有以下几种：
①接线错误。
②虚接。
③线头有毛刺。
下面就电路控制常见故障进行分析讲解：
（1）列车司机台激活控制电路
列车司机台激活控制电路（Bombardier公司生产的A型车），如图10．2所示。
图10．2 列车司机台激活控制电路图
1）电路工作原理
当列车合蓄电池激活开关03S01后，列车控制供电线30 271则有DC110 V电压。当02F01处于合位，司机台主控锁转至启动位，则使02A01的S01行程开关闭合，进而可以使02K01～02K05列车控制继电器得电。
当启动司机室的这些继电器激活后，列车控制线（20107）由继电器02K01触点33—34接通。所以A车的02K07车辆控制继电器通过这条列车控制线被接通。由于该线为贯穿到另一端A车司机室，并直接使另一端A车司机室的02K07得电，使其61—62触点断开，则另一端A车司机室的02K01～02K05不能得电，这样即实现了防止另一个司机室被激活的功能。
在特殊运行模式（自动运行时的折返）时，以上提到的钥匙功能就被04K03触点13—14所取代（只有02K01～02K04被接通）。
2）继电器02K07 61—62触点接线松脱故障分析
继电器02K07 61—62触点接线松脱导致司机台不能激活的故障分析：
根据上面描述的电路工作原理，可以清楚地看到当继电器02K07 61—62触点任一接线松脱，都会导致02K01～02K05列车控制继电器不能得电，司机台无法激活的情况发生。
（2）受电弓控制电路
受电弓控制电路，如图10．3所示。
图10．3 受电弓控制电路图
1）电路工作原理
当需进行升弓操作时，首先按下“受电线升弓”按钮，“受电弓升”列车控制线则被接通；该线将使继电器02K31闭合；而升弓控制继电器02K33通过继电器02K31触点13—14得电并互锁，则继电器02K33通过继电器02K33触点13—14保持不变。而通过触点02K33 23—24触点激活02Y01电磁阀，受电弓就可以被压缩空气推动升弓。当需进行降弓时，在司机室副台按压02S02按钮，“受电弓降”列车控制线被接通，并通过该控制线传递到B车的02K32继电器，使其闭合接；通过触点02K32 21—22和02K32 31—32切断02Y01阀和02K33继电器，这样受电弓就会降到最低的端部位置。同样，当02K19或07K04失电后，受电弓也将降弓。
02K33和02Y01得电的另外需具备的条件如下：
02K19继电器得电（“紧急断开安全回路”没有中断或“紧急停车按钮”没有被按下）；07K04继电器得电（从PH箱单元输出受电弓升弓使能信号）。
2）受电弓不能升起的故障原因分析
①检查MRE（主风缸）压力不足（司机台上的压力表指针是否大于350 kPa）。
②B车车下高压箱的隔离和接地开关不在受电弓供电位使07K04继电器不得电。
③受电弓气路控制阀未打开（电路正常，但气路被关断）。
④司机台“紧急停车按钮”被按下，由于紧急停车按钮与受电弓有联锁，将导致02K19继电器不得电。
以上情况都会导致受电弓不能升起，根据现场情况来综合分析判断。
（3）列车牵引控制电路
列车牵引控制电路如图10．4所示。
图10．4 列车牵引控制电路图
1）牵引电路控制原理
当列车需要建立人工牵引模式时，司机则需将牵引制动手柄推至牵引区，此时由于ATO模式没有激活，4K04断开，其触点61—62闭合，司机需要一直按压警惕按钮，则可使02K06被激活。而自动运行（04K04，触点53—54接通）时，牵引继电器02K06（牵引继电器）被04A06 ATC系统（自动牵引控制）控制接通。在02K06得电吸合后，其33—34触点闭合，同时在主风缸压力值达750 kPa，停放制动处于分位，客室车门均关好，列车各系统均正常，列车VTCU不会给出牵引使能继电器02K30激活信号，则牵引回路构成，并使牵引指令线20417得电，并输入到A车的DX模块及电子制动控制单元，进而建立牵引模式。同时牵引指令大小则由司机控制器通过AX模块传输给VTCU，并由VTCU传递到逆变器输出力矩，进而实现牵引动车。
2）列车不能牵引的故障原因分析
①牵引时警惕按钮未被按压下使02K06不得电导致不能牵引。
②主风缸压力值低于750 kPa使02K56不得电导致不能牵引。
③停放制动未缓解使02K057不得电导致不能牵引。
④客室车门未关好使08K09（左侧门关好继电器）、0810（右侧门关好继电器）不得电导致不能牵引。
⑤VTCU（列车控制单元）的牵引封锁，导致02K30继电器不得电不能牵引。
（4）常见故障
常见故障还有紧急制动不能缓解、车门不能打开等控制电路故障，本书就不再详细列举。
紧急回路采用得电缓解，失电制动的形式。当紧急制动回路断开时，所有车辆的牵引将被切断。任何以下装置的动作均会断开紧急制动回路，使每辆车的紧急制动电磁阀失电，从而施加紧急制动，发生紧急制动时可参考以下内容来分析判断。
①触发司控器中的警惕装置。
②按下司机室控制台上的紧急制动按钮（击打式按钮）。
③列车脱钩。
④总风欠压。
⑤紧急制动电气列车线环路中断或失电。
⑥DC110V控制电源失电。
⑦ATO系统发出紧急制动指令。
⑧ATP系统发出紧急制动指令。
⑨当列车运行时，如方向手柄拉至“0”位，则列车产生紧急制动。
【任务实施】
1．在车辆检修现场能够对受电弓控制电路的故障进行排查。
2．在车辆检修现场对列车牵引控制的故障进行排查。
【效果评价】
评价表
续表
【活动场景】使用多媒体展示城轨车辆控制电路常见故障的处理方法及日常检查事项。
【任务要求】掌握城轨车辆控制电路常见故障的处理方法和日常检查要点。
【知识准备】
城轨车辆控制电路故障的处理首先要懂控制电路的工作原理，懂电工的基本知识，能熟练使用万用表等测量工具测量电路，从而在处理故障时能够清楚地知道是哪个元器件或者线路出现了故障，并及时采取相关的处理方法。
处理控制电路故障，首先要对故障现象进行全面掌握，某个继电器故障可能会引起多个系统的故障。比如零速继电器线圈不得电故障，没有“0速”信号，车门电路使能线为0，车门便打不开；没有“0速”信号，紧急制动无法缓解。因此，如果发生既不能打开车门，又无法缓解紧急制动时，首先应考虑零速继电器的问题。因此，当遇到控制电路方面的故障时，应对列车的功能进行全面的了解后再综合分析考虑。
控制电路有些故障受环境的影响（列车震动、天气潮湿等）时有时无，判断起来比较困难。这种故障要对整个控制电路进行逐项排查，从而找到导致故障的可能原因。
控制电路属元器故障时，可通过更换同型号的新型电器元件来恢复故障。而有些可能是电路本身设计方面的缺陷所导致，这个就要重新更改控制电路，实现必要的功能。在实际运营中，经常遇到继电器的故障，所以对于继电器的更换相当频繁。按钮、旋钮开关基本上为面板或扳键的损坏，也需要更换处理。继电器的故障主要原因有以下几方面：
①异物使继电器铁芯运动受阻导致卡滞现象。
②触头表面氧化或严重烧损导致继电器联锁接触不良，如图10．5所示。
③检验标准不完善不能发现继电器的故障应做到提前预防。
④寿命到期未更换。
⑤工作环境散热差，间隔排列越紧密，温度高导致故障多，如图10．6所示。
图10．5 继电器触头表面氧化
图10．6 继电器排列紧密
综上所述，日常对继电器的检查尤为重要，继电器的故障要提前预防，其基本措施有以下几个方面：
①定期进行吹尘，预防污尘堆积导致的活动部件转动（滑动）不灵活、触点电接触电阻大等故障。
②继电器负载时间越长、排列越紧密，则温度越高，同时故障率越高。继电器在设备箱内紧密排列，无间隔造成热量聚集。参照ABB公司继电器相关要求，环境温度高于20℃时间隙应大于2 mm，环境温度高于40℃时间隙应大于5 mm。所以要适当地调整继电器之间的间隙，保证继电器的散热效果。
③根据上海、广州地铁的维修情况，部分关键继电器使用寿命一般在5年左右，到期必须进行更换处理。
④选型质量更好的继电器进行更换。
列车控制类继电器数量庞大，种类较多，接线复杂，检修频繁容易导致其他人为的故障隐患，目前一般对该方面的检修主要采取专项检查和故障临修相结合的方式进行，做到提前预防。日常检查的要点如下：
a．目视各电器外观良好、安装牢固；
b．端子排接线用手轻轻拨，检查接线无松动、目视无毛刺外露。有毛刺外露时用斜口钳剪掉，有松动异常情况的用螺丝刀进行紧固；
c．继电器、接触器、断路器、开关联锁的安装紧固，安全开关动作可靠、闭合到位；
d．端子排的短接片连接紧固；
e．年检时对关键继电器加电，观察继电器吸合和释放的情况，是否存在过慢或卡滞现象，重点为测试其各触头的接触电阻，对异常部件直接更换，以达到尽早排除故障隐患的目的。
f．加强对司机台关键控制按钮的检查工作，检查接线牢固、各触头的接触电阻正常。
【任务实施】
1．在车辆检修现场对故障继电器进行更换处理。
2．在车辆检修现场对列车继电器进行外观检查。
【效果评价】
评价表
通过本章学习，掌握轨道交通车辆控制电路的组成；掌握主要控制电路常见故障和故障原因；掌握控制电路常见故障处理方法及预防措施等。
1．举例说明轨道交通车辆控制电路常见的故障现象。
2．说明继电器的故障类型及预防措施。
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