电动列车常用电气控制系统及其控制方法

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1. 电动力灭弧
2. 栅片灭弧
第4章 电动列车常用电气控制系统及其控制方法
4.2 常用电气设备符号及其电路图识图
继电器控制线路是综合线路中最复杂的线路,线路图样数量多,有几十个继电器 和大量的开关按钮、指示灯、电磁阀等。面对这样一套错综复杂的线路图,最重 要的就是要利用电工原理,理出一条清晰的思路来,化繁为简,化难为易,学会 识读和分析控制线路。
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4.4 轨道交通车辆初始条件设置控制
4.4.1 列车方向控制 只有当车辆处于静止时才能预先选择车辆的运行方向,如果驾驶员需要设置列 车方向,应在激活的驾驶台将驾驶员控制器方向手柄推向前(F)位或者向后 (R)位,其控制电路如图4-23所示。
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4.1.3 接触器 接触器作为执行元件,是一种用来频繁地接通和分断主电路、辅助电路以及较 大容量控制电路的自动切换的电磁开关。它的特点是能进行远距离自动控制, 操作频率较高,通断电流较大。接触器按主触头通过电流种类的不同,可分为 交流接触器和直流接触器两种。 接触器主要由主触头、传动机构、灭弧装置、辅助接点组成。
1. 机械联锁 2. 电气联锁 (1)串持联锁。
(4)延时联锁。
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4.3 轨道交通车辆激活控制
4.3.1 列车激活(蓄电池接通)控制 城市轨道交通车辆的控制电路电源电压为DC110V,在升弓前由蓄电池提供DC 110V,升弓后由辅助供电系统DC/DC模块提供。启动或激活列车时,必须先接 通列车蓄电池,其控制电路如图4-18所示。将蓄电池开关3S01置接通(ON) 位置。
4.2.1 常用电气设备符号及其说明
(1)各电气设备在电气线路图中除按表内符号表示外,在符号旁边还应标明相 应电气设备在电路中的代号,且在所有该设备的各联锁旁边也标注同一代号。
(2)导线也是电气线路图中的一部分,特别是一些重要的导线应在电路图中标 明导线代号,不同类型和不同作用的导线可用不同字母或汉字表示。
4.4.2 受电弓控制 受电弓控制分为气路控制和电路控制。受电弓电路控制如图4-24所示,由列车 电源线(DC110V)正端30420提供电源,由受电弓和高速断路器控制保护空 气开关2F30进行过电流保护。
1. 升弓控制 当按下升弓开关2S01,电源经由自动空气开关2F31,使升弓启动继电器2K31 得电,控制电路逻辑为: 30420•2F30•2K04• •2S01•2F31•2K31•30400
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4.3.3 列车驾驶台激活控制 1. 驾驶台的激活 城市轨道交通列车有两个驾驶室,为了便于管理和有序的控制,当一个有效激 活后另一个则为无效。
2. ATC(列车自动控制系统)的激活 ATC单元直接和蓄电池连接,但因其内部有电源,能独立于蓄电池工作。激活 驾驶台的同时也激活了ATC设备。
3. 牵引保护(ATP)的激活
4. 列车启动继电器控制 如图4-21所示,列车启动继电器控制由列车电源线正端线30420提供DC110V, 经过列车控制空气自动开关2F01提供给列车线20100,为后续的列车运行方 向、制动控制电路和列车牵引控制电路供电。
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4.4.3 高速断路器控制 高速断路器lQ02的启动控制由列车电源线(DC110V)正端30420供电,由受 电弓和高速断路器控制自动空气开关2F30进行过电流保护,其控制电路如图 4-25所示。
1. 合闸控制 用高速断路器“合”按钮开关2S04来吸合高速断路器(HSCB)1Q02,当该开 关置“合”位,通过2S04的常开联锁(13-14)施加于列车导线21203,使高 速断路器“合”启动继电器2K34得电吸合,控制电路逻辑为: 21100•2K04• •2S04•2F34•2K34•30400
高速断路器1Q02分断或跳闸有两类情况: (1)手动操作。 (2)保护性分闸。
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4.5 轨道交通车辆牵引和制动控制 4.5.1 牵引/制动控制设备 牵引/制动控制设备主要包括驾驶控制器、ATO/ATP、RVC、ECU和DCU,这些 设备在列车上的分布如图4-28所示。
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本章重点 城市轨道交通车辆常用低压电器 常用电气设备符号及电路图识图 电动列车激活控制 电动列车初始条件设置控制 牵引和制动控制电路
4.1 城市轨道交通车辆常用低压电器 城市轨道交通车辆的电气控制主要有两种,一种是传统的有接点电路控制方 式,通过一系列接触器、继电器等器件的“接通”和“断开”来传递控制与检 测信号,从而实现整车的控制,这种控制线路也称为继电器控制线路。另外一 种是总线控制的方法,总线控制是基于计算机技术的控制,包括列车总线系统 WTB和车辆多功能总线系统MVB。
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2. 时间继电器 时间继电器的作用在于能按预定的时间接通或分断电路,实质上是一个定时 器。按结构不同可分为机械式和电子式时间继电器;按工作方式不同可分为通 电延时和断电延时时间继电器。
如图4-3所示为3K15断电延时继电器。如图4-4所示为3K18通电延时继电器。
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1. 牵引方向 列车牵引方向由驾驶控制器方向手柄给定。在列车静止状态,必须先推动方向 手柄确定列车的运行方向。 2. 牵引指令 列车通过牵引控制保护电路输出牵引指令,列车牵引指令控制主要包括驾驶控 制器警惕按钮控制和牵引启动联锁控制。 3. 警惕按钮控制 警惕按钮装是在驾驶控制器主手柄头上的“蘑菇”形按钮。 (1)人工驾驶状态。(2)自动驾驶模式。 4. 牵引指令 牵引/制动控制器(主控制器)2A01-S20必须被设置在牵引槽外面的位置,在 列车启动时激活2K08,运行时该支路由2K08的(15-18)联锁短接,控制电路 如图4-30所示。
其控制过程为: 列车控制继电器3K11的线圈经3S01(23-24)联锁→车辆控制继电器3K12 (61-62)联锁→车辆分断激活继电器3Kl3(22-21)联锁而得电自持
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4.3.2 蓄电池充电与供电控制 蓄电池充电与供电的控制原理如图4-20所示,DC110V控制电源线有两种类 型:一种是电磁电源线(有联锁控制电路电源线),另一种是电子电源线。
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2. 分闸控制 当要分断高速断路器时,可以用高速断路器“分”按钮开关2S03来人为分断 高速断路器(HSCB)1Q02。见图4-25所示,当该开关在“分”位置,通过 2S03联锁(21-22)先断开高速断路器“合”启动继电器2K34回路,然后通 过2S03的(13-14)常开联锁接通列车导线21204,使高速断路器“分”启动 继电器2K35得电吸合,其控制电路逻辑为: 21100•2K04•2S03•2F35•21204•2K35•30400
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4.5.2 车辆牵引控制 在设有ATC系统的线路中,列车既能人工驾驶,也能够自动驾驶。 (1)自动驾驶模式(ATO)。 (2)ATP监督下的人工驾驶模式(SM)。 (3)限制式人工驾驶模式(RM)。 (4)人工驾驶模式(URM)无ATP防护,运行安全完全由驾驶员控制。
2. 降弓控制 按下降弓控制开关2S02,其常闭联锁(21-22)分断,升弓启动继电器2K31 失电,同时2S02的常开联锁(13-14)闭合,使降弓继电器2K32得电,控制 电路逻辑为: 30420•2S02•2F32•2K33•30400
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3. 受电弓状态检测 受电弓的状态可以从按钮灯上判断。当升弓按钮绿灯亮时,表示所有受电弓都 已升起;当降弓按钮红灯亮时,表示所有受电弓都已降下;当升弓按钮绿灯和 降弓按钮红灯都不亮时,表示两个受电弓处于不同的状态(如升单弓)。
4.2.2 城市轨道交通车辆控制系统电路图标注 1. 电路类型标注 2. 设备及元器件的标注 3. 电气联锁标注 4. 设备联锁及元器件位置、导线线号标注 5. 车钩装置的触点标注 6. 压力开关标注 7. 电路图的分区 8. 电路的结构及逻辑顺序
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4.2.3 常用联锁方法 控制线路必须满足主、辅线路的控制需求,如电器按一定次序动作,驾驶员按 一定顺序操作,因此必须设置一些联锁来满足控制线路的逻辑要求。
(3)常开联锁、常闭联锁(也称正联锁、反联锁)是对电器的工作线圈未通电、 电器处于释放状态时的触点位置而言。
(4)并不是所有的电器联锁都有常开、常闭的状态。
(5)对于凸轮控制器或鼓形控制器,在电路图中将这类触头闭合次序沿轴向展 开为一个平面的触头闭合电路图,简称展开图。
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4.1.1 继电器
继电器是一种能实现自动控制和保护功能的电器,它是根据外界输入信号的变 化,接通或断开小电流电路的电器。其特点是额定电流小,不需要灭弧装置, 节点数量较多,体积小。
继电器主要由感测机构、中间机构和执行机构组成。
1. 电磁继电器
电磁继电器是利用电磁铁芯与 衔铁间产生的电磁吸力作用而 工作的一种电气元件,它主要 由电磁线圈、触头和二极管组 成,当在电磁线圈两端通上额 定电压时,电磁铁铁芯与衔铁 间产生吸力作用,继电器动 作,常开触点闭合,常闭触点 断开。
5. 车辆启动继电器控制 随着驾驶台被激活,驾驶台的开关按钮就可以操作,但每辆车的控制操作还需 要本节车的车辆控制启动继电器2K07得电才行,控制电路如图4-22所示。
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6. 驾驶台互锁控制
当驾驶员将钥匙开关2A0l-S0l闭合,控制A车的2K07的常闭联锁(62-61)被 2K01的常开联锁旁路,列车控制启动继电器2K01~2K05处于自持及吸合状 态;此时在另一端驾驶室,钥匙开关2A01-S01的作用无效,此时即使钥匙开关 2A0l-S01闭合,由于车辆控制继电器2K07已吸合,其常闭联锁(62-61)断 开,各列车控制启动继电器2K01~2K05不能得电,即实现了防止另一个驾驶 室被激活的功能。
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4.1.2 主令电器 主令电器是指在电气控制系统中用来发出指令的电器,主令电器按功能分为五 类,即按钮、开关、主令控制器(驾驶控制器)、组合开关和其他主令电器 等。 1. 按钮 2. 开关 (1)普通旋转开关。 (2)自复位旋转开关。 (3)行程开关。 (4)钥匙开关。
驾驶控制器是驾驶员用来控制列车牵引或制动的设备,安装在驾驶台上。驾驶 控制器主要由钥匙开关、方向手柄和控制手柄组成。
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在列车牵引/制动过程中,驾驶控制器给出的是电流信号,而牵引控制单元 DCU和制动控制单元ECU接收的是脉冲信号,RVC就是把给定的电流信号转换 成脉冲信号的器件。RVC输出的是DC60V/400Hz的脉宽调制信号,脉宽T1从给 定值的7.5%到45%,分别对应输入0~20mA,如图4-29所示。
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3. 欠压继电器
欠压继电器一般用在电路中起欠压保护作用,当继电器线圈接通+110V时,继 电器动作,当电压小于设定值时,继电器失电断开。如图4-7所示为3K05欠压 继电器,当01端的电压小于8 V时,常开触点06-07断开,切断了连接蓄电池的 110V列车线,防止蓄电池过度供电。
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本章重点 城市轨道交通车辆常用低压电器 常用电气设备符号及电路图识图 电动列车激活控制 电动列车初始条件设置控制 牵引和制动控制电路
4.1 城市轨道交通车辆常用低压电器 城市轨道交通车辆的电气控制主要有两种,一种是传统的有接点电路控制方 式,通过一系列接触器、继电器等器件的“接通”和“断开”来传递控制与检 测信号,从而实现整车的控制,这种控制线路也称为继电器控制线路。另外一 种是总线控制的方法,总线控制是基于计算机技术的控制,包括列车总线系统 WTB和车辆多功能总线系统MVB。
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