城铁车辆紧急通风逆变器的故障分析及改进措施

城铁车辆紧急通风逆变器的故障分析及改进措施
发布时间：2021-04-08T08:38:26.693Z 来源：《防护工程》2021年1期作者：孙洪庆陈姝[导读] 全列8台空调控制通过MVB通讯接口和全列车辆控制网络连接，实现司机室对全列空调系统的集中监视和控制。

中车长春轨道客车股份有限公司 130062 长春//第一作者高级工程师摘要：北京地铁十六号线正线运营时车厢空调柜内发出异音的异常现象，经过现场排查锁定为空调控制系统因间断性检测到紧急通风逆变器故障而对车辆幅流风机接触器进行频繁通断电所致，故障原因进行了分析并提出整改方案。

关键词：空调控制系统；紧急通风逆变器；接触器缩写词：网络监控系统-TCMS；人工操作界面-HMI
0、引言
北京地铁十六号线车辆为8辆编组形式。

每辆车上安装2台空调机组，每台机组配备2台通风机，2台冷凝风机，2台压缩机。

控制部分采用专用空调控制器作为主要的控制单元，带有温度传感器接口，通过温度传感器检测到车内外温度，和温度设定值比较后自动执行通风、半冷、全冷等工况。

每辆车上设空调控制柜，空调控制柜内安装专用空调控制器，全列8台空调控制通过MVB通讯接口和全列车辆控制网络连接，实现司机室对全列空调系统的集中监视和控制。

空调控制系统是旅客列车的重要运行系统之一,空调系统提供如下主要功能：?实时采集新风温度传感器、回风温度传感器及送风温度传感器的温度信息?空调机组制冷系统自动智能控制?空调机组运行状态和故障显示功能?紧急情况下保留空调系统的通风功能?空调系统功耗具有功耗记录功能，通过网络通讯上传至TCMS系统?空调系统与车辆控制网络通讯TCMS实现远程集中监控功能?通过车辆控制显示屏实时监测各车的空调状态和查看事件记录1、客室空调机组系统功能
车辆设有“网控”、“通风”、“停止”等硬线命令，当选择“网控”档位时，整列车空调系统由TCMS集中控制，当选择“通风”时，整列车空调通风运行，当选择“停止”档位时，整车空调停止运行。

车辆上电、有高压、车辆未激活（车辆空调硬线控制命令“网控”、“通风”、“停止”均为低电平）、空调保持之前的工作模式不变；
当车辆换端，出现硬线命令“网控”、“通风”、“停止”均为低电平时，机组保持当前的工作模式不变。

车厢空调控制柜中安装空调控制器，空调控制器为空调控制系统的核心元件，通过空调控制器来接受TCMS或柜内旋钮开关的控制命令，并且通过空调控制器来直接控制接触器的吸合来控制机组内电机的启停。

柜内模式开关设有“半冷”、“全冷”、 “通风”、“集控”、“停止”、“测试”工况。

2、紧急通风工况空调控制逻辑
空调控制器刚上电，如果此时AC380V没有，且车辆处于非激活状态（车辆空调硬线命令全部为低电平），则不需要作延时直接进入紧急通风；
空调控制器刚上电，如果此时AC380V没有，车辆处于激活状态，此时如车辆空调硬线命令处于 “HMI”档位，且TCMS下发为非“停止”命令，则不需要作延时直接进入紧急通风；此时如车辆空调硬线命令处于 “通风”档位，则不需要作延时直接进入紧急通风。

空调正常运行时，检测到三相电源故障时，等待0.5s后，如果三相电源还未恢复则客室空调控制系统控制客室空调机组进去紧急通风工况；进入紧急通风工况时，置紧急通风输出位为高电平。

1）紧急通风投入：
无蓄电池牵引命令：进入紧急通风工况时，如果此时没有收到紧急牵引的硬线命令，则先控制本车的四台通风机的接触器闭合，延时0.5s后再给出紧急通风逆变器启动控制信号。

有蓄电池牵引命令：进入紧急通风工况时，如果此时有蓄电池牵引的硬线命令，则控制每个空调机组的一个通风机组停止运行，另外两个风机继续运行；
当蓄电池牵引的硬线命令取消时，需先停止紧急通风逆变器的输出控制（此时可保持运行的两个通风机的接触器继续接通），延时5S 后，闭合另外两个接触器闭合，再延时0.5S后重新给出紧急通风逆变器启动信号。

2）紧急通风退出：
延时10s如果三相电源还正常则控制停止紧急通风转为正常运行；紧急通风期间接到TCMS的 “停止”命令则停止紧急通风转为停机（车辆硬线处于“通风”档位除外）；紧急通风时间达到45分钟则退出紧急通风转为正常运行；
3、紧急通风逆变器逻辑
紧急通风逆变器在上主电瞬间和断主电瞬间，会短时报输入欠压故障，但几秒后，如果输入电压在正常范围内了，故障报警会自动消失，不影响紧急通风逆变器工作：
（1）上主电瞬间，输入欠压故障报警持续5秒左右；
（2）断主电瞬间，输入欠压故障报警持续16秒左右。

在非紧急通风工况：建议空调不反馈紧急通风逆变器的故障给TCMS，紧急通风逆变器的状态也不加入风机的控制逻辑中去。

在紧急通风工况：?先断开AC380V正常供电回路接触器，然后延时2秒闭合紧急通风逆变器输出回路的接触器，再延时2~5秒给紧急通风逆变器启动信号。

4、故障分析：
1)紧急通风工况与幅流风机的工作进行了关联，其实本项目紧急通风工况车辆辅流风机不工作，但软件中存在紧急通风逆变器故障时停止车辆辅流风机的错误逻辑；
2)目前软件中空调控制系统全程对紧急通风逆变器故障进行检测，而此项目紧急通风逆变器在非启动状态下也有报故的可能；这样就存在误报的情况。

5、解决方案：
4.1修改软件中紧急通风逆变器故障则停止车辆辅流风机的错误逻辑，改为无论任何工况辅流风机均不受紧急通风逆变器状态影响；
4.2修改软件关于紧急通风逆变器故障检测的逻辑要求，具体处理方式如下：
1）正常工况：空调控制系统不对紧急通风逆变器故障进行监测与上报；
2）紧急通风工况：空调控制系统在紧急通风工况，启动紧急通风逆变器后5秒开始对紧急通风逆变器故障进行监测，监测到紧急通风逆变器故障后，停止客室风机紧急通风接触器输出，同时停止紧急通风逆变器的启动信号，并将紧急通风逆变器故障信息上报TCMS。

5、总结
通过幅流风机接触器频繁通断的故障，查找到幅流风机与紧急通风逆变器的动作联系，从而发现紧急通风逆变器的故障报警逻辑存在的误报情况。

经过问题分析和处理，优化了空调控制逻辑，为车辆的舒适性提供了最优的解决方案。

参考文献：
[1]林晓伟，王侠.地铁通风空调系统的优化控制［J］.城市轨道交通研究.，2012（011）.
[2]陈成.简述轨道空调紧急通风研究［J］.建筑工程技术与设计，2014（031）.
[3]张立明，周丽名，伍文勇.成都地铁一号线车辆紧急通风逆变器故障检测方法研究［J］.轨道交通装备与技术，2018（5）.。