地铁车辆DCU牵引控制单元测试装置
地铁车辆电气牵引系统探讨
地铁车辆电气牵引系统探讨摘要：近几年来地铁运营发展速度迅速，有效缓解了城市交通压力。
地铁车辆电气的牵引系统作为关系到车辆的行驶安全及性能的重要组成部分，对其进行研究具有重要意义。
本文主要对于深圳地铁车辆的电气牵引的特点、组件及牵引主电路等进行探讨。
关键词：地铁车辆；电气；牵引系统一、牵引系统概述深圳地铁1号线车辆采用四动两拖六编组形式（4M2T）：=Tc-Mp-M+M-Mp-Tc=，其中Tc为有司机室的拖车、Mp为有受电弓的动车、M为无受电弓的动车；=为全自动车钩、+为半自动车钩、-为半永久牵连杆。
列车由两个单元车组组成，每个单元车组由一辆拖车和两辆动车组成。
控制方式为车控（1C4M）即每辆Mp/M车上设有1台牵引逆变器VVVF，驱动4个异步牵引电动机工作。
列车采用架空接触网方式受电，额定电压DC1500V。
牵引系统采用VVVF交流传动技术，具有防滑、防空转功能。
每辆Tc车上设有1台辅助逆变器SIV，每个辅助逆变器的输出分两路，一路输出为380V、50HZ三相交流电，用于辅助交流设备的供电，另一路为110V直流，用于直流控制设备的供电及蓄电池充电。
图1 电气牵引系统框图图2 牵引传动系统二、电气牵引系统的功能牵引系统是地铁车辆的动力源，主要由VVVF逆变器和三相交流牵引电机组成。
深圳地铁5号线部分车辆采用南车株洲时代的VVVF逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统；采用高性能的交流传动直接转矩控制策略，具有反应迅速、可靠的空转/滑行保护并优先使用电制动。
列车在AW2载荷工况下，在丧失1/4动力情况下，列车可以正常往返一个全程；在AW3载荷工况下，可适当降低列车运行速度。
列车在AW3载荷工况下，在丧失1/2动力情况下，能在正线35‰的坡道上起动，运行到下一站，清客后空车能运行至车辆段（AW0表示地铁车辆空载；AW1表示地铁车辆座客载荷；AW2表示地铁车辆定员载荷6人/㎡；AW3表示地铁车辆超员载荷9人/㎡）。
城市轨道知识点总结
练习题1.城市轨道交通车辆常用的是气动型的受电弓。
2.避雷器安装在列车车顶，其图形符号为F。
3.牵引逆变器箱的牵引传动控制单元(DCU)主要负责控制逆变器并与列车通讯，采用直接转矩控制。
4.司机控制器是用来操纵地铁车辆运行的主令控制器。
5.当主断合按钮绿灯亮时，表示所有高速断路器已处于闭合状态。
6. DCU自动复位是指故障消失后，DCU自动清除故障并重新投入工作。
7.轴端接地装置的电流通过碳刷、接触盘、车轴、轮对、钢轨使电流到达钢轨( 负极、地端)。
8.蓄电池单元(镉镍蓄电池)的电解液为氢氧化钾溶液。
9.手动复位指故障发生后，DCU 会锁定故障直至司机按“复位”按钮，故障消失且通过“复位”按钮清除故障后，DCU重新投入工作。
10.牵引电机结构型式为三相四极鼠笼式感应电机。
11.受电弓通过支持绝缘子安装于车顶，并通过弓头上的碳滑板与供电网线接触。
12.集电靴上部受流优点:上部受流方式施工简单、费用较低、接触面积大且磨损小、检修方便、维护简单、寿命长。
13.当升弓按钮绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起。
14.司机控制器触头( 接线部分)防护等级为IP0O15.接地装置是构成主电路回路的重要设备，它的作用是用来保护轮轴轴承免受电腐蚀。
16.城市轨道交通列车(6 节编组)轴端接地装置有20个。
17.城轨车辆的每台动车转向架配有2台牵引电机。
18.集电靴下部受流缺点:安装结构较复杂，费用较高19.速度传感器安装在牵引电机的非驱动端，用来给牵引逆变器控制单元采集电机转速脉冲信号，其相位相差90度，可以用来判断列车运行方向。
20.目前在城市轨道交通列车上广泛采用的牵引电机是三相异步牵引电机。
21.牵引逆变器HMI屏的提示有4种工作状态。
22.6节编组(4M2T)的列车的1个单元中A车的蓄电池箱1共有40个电池单元。
23.逆变器断开时在HMI屏上显示的工作状态图标是白色24.蓄电池箱安装在Tc车底架的左右两侧25.电器热辐射指电磁波辐射传热，但不能在固体和液体物质中传递。
地铁车辆电气设备检测装置
地铁车辆电气设备检测装置摘要：为提高车辆检修和维护质量，保障地铁安全运营，北京交通大学电气工程学院与北京地铁运营公司联合开发研制了“北京地铁车辆电气设备微机检测装置”。
该装置将计算机测控技术与数据采集处理技术相结合，具有较高的自动化程度和检测精度。
关键词：地铁车辆；电气设备；电气检测铁路运输机车车辆电气设备状态的高质量检查和诊断只有在有可靠且用户易于得到的技术装备的情况下才有可能。
用传统方法进行的诊断是一项相当费事的过程。
例如，牵引电动机一个绕组绝缘状态的检查就由6个测定循环所组成，并且耗时5min以上，只有采用自动化综合诊断系统才有可能提高电气设备状态的检查生产率、效率和可靠性。
通常，在机务段条件下，检查还是用手将批量生产的检查设备连接到试验对象上来进行的。
1电气设备检测工作概述1.1目的电气检测是地铁电气专业施工的重要环节。
电气检测是鉴定电气系统安装质量、设计质量及设备材料质量的重要手段，是检验电气线路正确性及电气设备性能能否达到设计控制保护要求的重要工序，对以后设备能否正常运行及运行可靠性、安全性的关键。
本站低压配电与照明专业是负责向车站内所有动力和非动力用电设备传输电能，并提供相应的控制，为车站和区间提供正常照明和事故照明以及相关标志照明。
要和本专业承包范围内的环控、给排水及水消防，VRV、FAS、BAS、门禁、气体消防等专业密切配合，同时和站内通讯、信号、自动售检票、自动扶梯系统等各个系统的密切联系为其提供正常的电源及部分控制。
1.2范围从低压总进线断路器后的各低压配电开关柜、蓄电池应急电源柜；一般照明、事故照明、疏散导向照明、安全照明配电箱以及开关；用电终端，电缆、电线；环控、给排水、电梯、扶梯、屏蔽门、通讯、信号、VRV,AFC、FAS、BAS等专业设备电源箱内出线口。
所有风机、单体电动风阀、电动组合风阀、电动碟阀、风机控制箱和电源均由环控柜引出。
所有动力配电箱、切换箱、水泵、一殷照明、事故照明装置（蓄电池柜）均由低压柜引出电源，电、扶梯、防淹门、通讯信号、VRV,AFC、FAS等专业的电源也由低压柜引出。
简述南京地铁车辆牵引系统和电气系统
简述南京地铁车辆牵引系统和电气系统1南京地铁车辆概述南京地铁目前所运营的线路都使用了南京铺镇城轨车辆有限公司和阿尔斯通联合生产的A型6节编组电客车。
列车动力是受电弓在1500V接触网上滑行接触受电;1号线(含南延线)列车45列270节，2号线(含东延线)列车35列210节。
地铁车辆主要由车辆结构、转向架和悬挂装置、信息系统、CCTV系统、高压集电/配电、制动/牵引系统、辅助电气系统、列车控制系统、门系统、空调系统、空气制动系统。
（如图1——南京地铁电客车编组方式为下列方式:A一B一C一C一B一A。
列车组配置）1.1车体、转向架部分：①南京地铁车辆车体结构由底架、侧墙、端墙和车顶组成，采用整体承载的铝合金结构，模块化生产。
侧墙内衬和窗密封（图2）车体底架采用上拱结构，即使在满载情况下车体也不会产生下扰度。
南京地铁车辆司机室采用框架结构，司机室具体组成部分见（图4）：挡风玻璃（1和2）、侧窗（3）、司机车门窗（4）、天线（5）/遮阳帘（5）、扶手（6）、挡风玻璃刮雨器（7和8）、外部照明（9）、亮度检测器（10）、外部可视指示灯（11）、司机室门（12）、车门开关按钮（13）、驾驶员台（14）、无线电设备（15）、110/24dc-dc 转换器（16）、司机室座椅（17）、通向轨面的扶梯（18）、司机室灭火器（19）、紧急逃生门（20）2 牵引性能在额定载荷(AW2)和半磨耗轮的情况下, 列车在额定电压下，在平直和与主线路相切的线路上的牵引特性如下。
加速度从0 到35 km/h 列车平均初始加速度1.0 m/s2从0 到80 km/h列车平均加速度≥0.4 m/s2冲击极限0.75 m/s 2计算用牵引粘着系数0.17最大运行速度80 km/h设计/构造速度90 km/h 联挂速度3 km/h反向运行最大速度10 km/h车辆段最大速度25 km/h列车在额定载荷(AW2)、所有动车都正常工作时，能够以约35 km/h 的速度连续行驶。
城市轨道交通车辆电器部件与设备及功能
牵引电器结构特点：
螺钉连接应有弹簧垫圈和紧锁螺帽，接触器等运动 的重心落在支撑点上；
计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化； 用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀； 选择漏电间隙和绝缘距离时，应从可能最坏的表面
工作情况出发，保证牵引电器之间的绝缘可靠。
（二）高速断路器（HSCB）
作用：在车辆发生故障时执行保护指令，切断动力电源。
1．制动电阻器的主要技术指标
（1）电阻值：20℃时的阻值与热态时的阻值。 （2）电阻材料：材质及温度系数。 （3）功率：等效持续功率与短时最大功率。 （4）最高工作温度：一般600℃左右 （5）冷却：多数采用强迫风冷，少数采用自然风冷 (列车走行风) （6）保护：过热、过流、失风(若用强迫风冷)保护、IP等级（电阻
600 630 800 2400 约l00 约75 3×10 6次 10 4次 54~72 DC110 30
（四）线路滤波器
线路滤波器：包括线路滤波电抗器和线路滤波电容器； 位于主电路牵引变流器中。
1．线路滤波器的作用： （1）滤平输入电压。 （2）抑制电网侧发生的过电压减少其对逆变器的影响。 例如：变电所的操作过电压、雷击过电压等。 （3）抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。 （4）抑制电网侧传输到逆变器直流环节的谐波电流， 抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。 （5）限制变流器的故障电流。
1．HSCB 的主要性能指标及特点
主要性能指标有两个：
机械响应时间 、分断能力
（1）断路器的机械响应时间（Tm）：
指从通过断路器的电流达到动作值， 到主触头打开的时间。
电流增长率越大，机械响应时间越长。
图1-8 高速断路器
机械响应时间与电流增长速率关系
大连地铁车辆电气牵引系统
市政桥梁154 2015年8期大连地铁车辆电气牵引系统尹丽丽大连地铁运营有限公司，辽宁大连 116000摘要：牵引系统作为地铁车辆的关键系统，直接涉及到车辆的行驶安全和运行性能，影响乘客的乘坐舒适度，本文主要对地铁车辆的电气牵引理论概述、电气牵引系统的特点、电气牵引系统组件以及牵引系统的主电路进行简要分析。
关键词：地铁；牵引系统；VVVF中图分类号：U270.38 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)08-0154-011 牵引系统理论概述大连地铁1、2号线车辆为四动两拖六编组形式：=Tc--Mp-M+M-Mp-Tc=,其中Tc为有司机室的拖车、Mp为有受电弓的动车、M为无受电弓的动车；=为全自动车钩、+为半自动车钩、-为半永久牵连杆。
列车由两个单元车组组成，每个单元车组由一辆拖车和两辆动车组成。
控制方式为车控(1C4M) 即每辆Mp/M车上设有1台牵引逆变器VVVF,驱动4个异步牵引电动机工作。
列车采用架空接触网方式受电，额定电压DC1500V。
牵引系统采用VVVF交流传动技术，具有防滑、防空转功能。
每辆Tc车上设有1台辅助逆变器SIV，每个辅助逆变器的输出分两路，一路输出为380V、50HZ三相交流电，用于辅助交流设备的供电，另一路为110V直流，用于直流控制设备的供电及蓄电池充电。
2 电气牵引系统的功能牵引系统是地铁车辆的动力源，主要由VVVF逆变器和三相交流牵引电机组成。
大连地铁1.、2号线车辆采用南车株洲时代的VVVF逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统；采用高性能的交流传动直接转矩控制策略，具有反应迅速、可靠的空转/滑行保护并优先使用电制动。
列车在AW2载荷工况下，在丧失1/4动力情况下，列车可以正常往返一个全程；在AW3载荷工况下，可适当降低列车运行速度。
列车在AW3载荷工况下，在丧失1/2动力情况下，能在正线35‟的坡道上起动，运行到下一站，清客后空车能运行至车辆段（AW0表示地铁车辆空载；AW1表示地铁车辆座客载荷；AW2表示地铁车辆定员载荷6人/m2；AW3表示地铁车辆超员载荷9人/m2）。
浅析地铁列车牵引系统
浅析地铁列车牵引系统摘要：随着社会的不断发展，城市化的进程也在不断的加快，导致城市人口越来越多，交通也日益拥堵，因此为了解决这一问题，城市轨道交通应运而生，目前世界上各大城市基本上都拥有了一套完善便利的城市轨道交通系统。
地铁列车牵引传动系统是车体和车辆的核心，是车辆国产化的重点和难点，其性能直接影响整个城市地铁的正常运营，本文首先分析了整个电力牵引系统的原理与结构，在详细介绍电力牵引系统的组成单元的基础上对各个单元进行设计。
地铁列车牵引系统主要由以下设备构成:受电弓、高速断路器HSCB、VVVF牵引逆变器、牵引控制单元DCU、牵引电机、制动电阻和司控器。
其中最为关键的就是牵引电机,它采用电动驱动,以满足车辆牵引和制动特性的要求;且列车电机型式一般采用结构简单、可靠性好、寿命长、几乎免维护的异步电机。
关键字：地铁；牵引系统；设备；城市轨道交通系统引言城市的发展是社会进步的标志，城市也是人类活动的中心。
随着经济和科技的高速发展，城市人口的数量呈几何式增加，道路的压力越来越大，有些发达城市在采取了限号限行限购车等措施来缓解道路压力，可是还是满足不了人们日益增长的需求。
因此，城市轨道交通系统应运而生，并且日益演变成为城市公共交通运输系统的骨干。
城市轨道交通包括城市快速列车、地铁列车、轻轨车辆和有轨电车，而列车牵引系统作为地铁的核心部件，起着极为重要的作用。
1.地铁建设的优越性随着我国经济建设的成效日渐显著，城市规模也越来越庞大，大力发展城市轨道交通已经成为解决城市难题，促进城市健康发展的必要途径。
城市轨道车辆是在城市中运行在地下、地面或高架铁路上的公共交通运输工具，它主要有城市快速列车、地铁列车、轻轨车辆和有轨电车等等，由于地铁具有专门的运行路线，不会发生抢道、等红绿灯等延误时间的情况，所以运行运行速度比公共汽车快的多；而且列车编组而行，因此载客能力更是超过一般的交通工具，因此受到广大上班族的喜爱。
表1-1 城市轨道交通最大运输能力从表1-1可以看出城市轨道交通在减轻交通拥挤问题上的优越性。
地铁DC1500V直流牵引供电设备原理
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1500V直流开关的保护
框架保护 直流开关柜、整流器柜、回流柜设置有框
架保护。框架保护分为电流型框架保护和电压 型框架保护。其原理为:负极柜的S7 （控制器 ）检测框架与大地之间的电流和框架对负极的 电压，达到整定值则S7输出控制，通过硬线触 点向本所所有1500V直流开关及邻所相邻 1500V 直流开关发出联跳信号(脉冲宽度大于500ms)， 每个直流开关的DPU96或S7收到信号后保护分 闸同时闭锁自动重合闸程序。
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1500V直流开关的保护
二极管逆流保护 1500V采用24脉波全波整流系统，在二极管整流器上
装设有逆流保护。其原理为：在整流器的每一个整流桥 臂上都装有1个穿心式电流互感器，如果整流桥臂内的某 个二极管反向击穿，则在这个二极管支路的熔断器开始 熔断的弧前时间和燃弧时间内，将有故障电流流经这个 桥臂，接在电流互感器二次侧的逆流保护单元就有信号 输出，向整流机组33kV进线开关保护装置发出跳闸信号 ，33kV开关保护分闸，同时33kV保护控制输出向1500V 进线开关DPU96发跳闸信号，DPU96再保护分闸1500V进 线开关。
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1500V直流开关的保护
接触网热过负荷保护 直流馈线开关设置有接触网热过负荷保护。由
于1500V的直流供电系统的电流较大，如果供电导体 长时间通过大电流，可能会因供电导体的机械强度 降低而导致故障发生。DPU96通过连续检测开关主 电路中电流的大小和时间计算，判断结果后发出报 警，如果电流持续增大则DPU96保护分闸并闭锁， 经过设定的冷却时间后才可以重新合闸。
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地铁DC1500V直流牵引供电设备及原理 简介
1 综述
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采用1500V直流双边供电系统，在牵引变电所，通过 干式整流器实现24脉波整流，将33kV交流电转变为 1500 V的直流电，输送到母排后通过1500 V直流开关 经直流电缆输送到接触网上。
城市轨道交通车辆—牵引系统
定子外壳
该型号是交流异步旋转鼠笼电动机， 用于驱动每个动车转向架的轮对。
通过调频才能调节感应电机的转速；
通过调压才能使感应电机具有恒力矩或恒功率的牵引特性。
牵引系统ห้องสมุดไป่ตู้示意图
SA 避雷器 HVB 高压箱 HSCB 高速断路器 KS 闸刀开关 BR 制动电阻 TC1 VVVF逆变器1 TC2 VVVF逆变器2 M 牵引电机
3、牵引系统组成 整个系统由受流装置、高速断路器（HSCB）、VVVF牵引逆变器、牵引控制单元
高速断路器（HSCB）位于高压箱 （HVB）内，接于牵引回路前端， 当牵引电路发生过流、短路或者逆变 器故障时，HSCB会安全地将牵引设 备和1500V高压电源隔断，迅速切断 故障电流，防止事故扩大，保证系统 的安全运行。
★牵引3逆、变器牵引系统组成 VVVF逆变器将1500V恒定电压转换为用于牵引电机的三相电流输出(针 对不同的速度和力矩，频率和振幅可变)。
将直流逆变 成三相交流 给异步电机 供电
牵引逆变器组成及功能
逆变器控制单元 (DCU) 主要通过对主电路进行 检测、检查电压、电流 传感器信号、速度传感 器等信号来实现对逆变 器单元进行检测和保护。
3、牵引系统组成
★牵引电机
城轨车辆交流牵引电机有旋转电机和直线电机两种，旋转牵引电机用于 驱动每个动车转向架的动车轮对，而直线电机用于驱动安装电机的转向架。 （1）旋转电机
➢ 城轨车辆动车转向架每根车轴有一个牵引电机，一般采用架悬式安装，能 有效地减轻了簧下质量。
➢ 电机一般为鼠笼式三相异步交流电机，功率为200KW左右，车辆牵引逆 变单元输出的变频变压交流电，直接控制电机转速和扭矩。
➢ 与直流电机相比，交流电机具有维护简单、故障率低、调速方便等优点。
分析地铁车辆电气牵引系统的电气控制
分析地铁车辆电气牵引系统的电气控制摘要：在地铁的运营过程中，其牵引系统直接影响到地铁的运行安全和效率，只有保证地铁牵引系统的正常工作，才能够使得地铁安全、稳定地运行，而电气控制对于地铁车辆电气牵引系统有着至关重要的影响。
关键词：地铁车辆；电气牵引；电气控制电气牵引是现代轨道交通的核心技术之一，电气牵引技术为轨道交通提供车辆运行的功率，提高车辆制动的稳定性，保证车辆行驶安全，减少车辆牵引的危险性，维护交通秩序。
一、地铁车辆牵引系统的构成地铁车辆电气牵引系统一般都是由避雷器（LP）、制动电阻（BR）、牵引逆变器（VVVF）、含HSCB的高压箱（HV）、牵引电动机（MOTOR）及受电弓（PAN）等组成，其中高压箱主要是由高速断路器、充电设备及主隔离开关构成，而在地铁车辆上，一般都配备有两台受电弓，之所以要采用两台受电弓，主要就是为了避免因为一台受电弓出现故障而引起牵引逆变器和辅助逆变器停止工作，这两个受电弓可以分别向一个动力单元提供动力所需要的高压电源，如果一台受电弓出现了故障，另一台受电弓仍然可以维持逆变器和辅助逆变器的正常运转。
在地铁车辆的电气牵引系统中，还配备有牵引逆变器，在逆变器的输入端有相应的支撑电容，通过该支撑电容可以有效的保证逆变器输入电压的稳定，同时还能够起到能量缓冲的作用。
此外，在地铁车辆牵引系统中还有滤波电抗器，它与电容可以共同构成一个维持系统电压稳定的装置，从而使得逆变器能够正常的工作。
在逆变器之中，一般都包含了逆变箱和斩波相控制器，在进行牵引的过程中，直流电将被转化成为三相交流电，进行转换之后，就可以实现对于频率及电压的调节，进而完成对于整个牵引电机的控制。
而在再生制动的过程中，又将三相交流电重新转换成为直流电输送到电网，从而完成电网的供电。
当制动电阻启动之后，制动电阻会将多余的电能进行转化，使其变成热能排放到空气之中。
逆变器在使用的过程中还需要对其进行冷却，一般而言，逆变器的冷却都是使用的热管散热器，热管散热器是利用液态介质的冷凝和蒸发来实现对于热量的排放的，而且热管散热器的结构十分简单，在其运行的过程中，也不会对于环境造成任何的污染。
地铁列车牵引系统
2023-11-09•地铁列车牵引系统概述•地铁列车牵引系统的组成•地铁列车牵引系统的技术特点•地铁列车牵引系统的维护与保养•地铁列车牵引系统的未来发展趋势目•地铁列车牵引系统的发展案例录01地铁列车牵引系统概述定义地铁列车牵引系统是指通过电力或其他能源驱动地铁列车行驶的核心系统。
组成地铁列车牵引系统主要由牵引电机、传动装置、控制设备、辅助设备等组成。
定义与组成功能地铁列车牵引系统的主要功能是提供动力，使地铁列车能够正常运行，同时还需要具备控制、监测和维护等功能。
作用牵引系统是地铁列车运行的关键部分，其作用是确保列车安全、稳定和高效地行驶，满足城市交通的需求。
分类根据能源供应方式，地铁列车牵引系统可分为电力牵引和燃气牵引等；根据传动方式，可分为直接传动和间接传动等。
比较电力牵引具有能源效率高、环保性好、维护简便等优点，是目前主流的牵引方式。
燃气牵引具有较高的灵活性和适应性，但环保性能较差。
直接传动具有较高的效率和稳定性，间接传动则具有较好的调速性能和负载能力。
02地铁列车牵引系统的组成为地铁列车提供动力，推动列车前进。
作用直流电动机、交流电动机。
类型高效、可靠、低维护。
特点牵引电动机类型齿轮传动、链条传动等。
特点高传动效率、结构紧凑、可靠性高。
作用将牵引电动机的动力传递到列车轮对。
控制牵引电动机的启动、加速、恒速、制动等动作。
作用类型特点DCU（分布式控制系统）、P L C （可编程逻辑控制器）。
高可靠性、安全性、智能化。
03020103特点高可靠性、高效性、低维护性。
辅助系统01作用为列车其他设备提供电力，如照明、空调、通信等。
02类型辅助电源、辅助电机等。
03地铁列车牵引系统的技术特点采用直流供电方式驱动，结构简单、维护方便，但效率较低、噪音较大，常见于早期的地铁列车。
直流牵引电机采用交流供电方式驱动，效率高、噪音小、加速性能好，是现代地铁列车的主要选择。
交流牵引电机直流牵引电机与交流牵引电机不同制式的牵引供电系统单轨制式适用于单轨线路，牵引供电设备设置在轨道一侧，优点是结构简单、维护方便，但供电能力有限。
无人驾驶地铁牵引控制单元功能安全设计
近年来，无人驾驶地铁在国内越来越普及，多个城市相继开通了无人驾驶地铁，可以预见无人驾驶将是地铁未来发展的趋势。
同时无人驾驶地铁的安全性也得到越来越多关注，对车辆的安全性提出了更高的要求，尤其对车辆关键设备：TCMS、BCU及牵引控制单元（DCU）提出更高的安全等级。
目前牵引控制系统中核心设备牵引控制单元安全等级仅达到SIL0，尚不能满足无人驾驶SIL2安全要求。
本文基于铁路应用安全标准EN50126、EN50128、EN50129和EN50159，通过危害性分析，得出控制系统的功能安全需求，然后详细阐述了功能安全设计和安全指标计算。
一、牵引控制单元安全需求1. 系统定义地铁牵引控制单元（DCU）主要完成牵引系统逻辑控制，包括：变流器柜内主断路器、充电接触器、短接接触器的时序控制逻辑、监测、保护与故障处理， BCU、司机钥匙、受流器、方向手柄、牵引/制动手柄指令的逻辑判断；通过符合列车通信网络（TCN）IEC61375标准的MVB/以太网通信接口，与TCMS 等设备通信；采集变流器电压、电流量、电机速度，完成对电机的实时控制，产生PWM脉冲，驱动逆变模块。
DCU的关系图见图1。
图1 DCU关系图2.危害识别与风险评估危害识别与风险评估在系统定义阶段之后进行，一般流程如图2所示：第一步，找出系统中的潜在危害，并估计危害发生的频率；第二步，对于每一个危害，预测可能导致的事故；第三步，得出每个事故的实际风险；第四步，比较每个事故的实际风险与目标风险，最终得到每个危害的安全需求和允许危险率。
对于DCU，根据其在牵引系统中起的作用，其潜在的危害主要有如下几点：紧急制动失败；牵引方向错误；跳断路器失败；经过危害识别与风险评估后，得出DCU的安全需求如表1。
表 1 DCU安全功能需求安全功能SIL方向控制保护功能2分主断控制功能2紧急制动控制功能2二、安全功能设计针对无人驾驶安全功能需求，DCU分解为安全功能和非安全功能两部分，两部分采用隔离设计，既可兼容原平台，又可满足安全标准设计要求，安全功能框图见图3。
轨道交通车辆牵引逆变器检修—MCM的结构
障”。
应急处理
① 继续运行，在终点站使用03S01重新激 活列车，无论故障消除与否继续运营。
维修处理
① 列车回库后，分析故障信息，发现在12： 30时发生过牵引控制单元超时故障、牵 引安全列车线故障。
② 针对性地检查了MVB（多功能列车总线） 电缆、DCU的MVB接口及MCM低压控制 电源开关02F21，进一步检查MCM模块， 发现MCM显示电源故障，24V内部冷却 风扇抖动明显，MCM模块更换后恢复正 常。
（5）GDU可以将相输出电压状态迅速反馈 给DCU/M，其监测短路电流的速度要快于 DCU/M本身。
（6）GDU上有两个发光管（LED）,不同组 合代表不同的GDU状态和事件,例如绿色灯 持续点亮表示电源良好, 但当以1HZ的频率 闪烁时,代表IGBT导通。
PH箱结构
PH箱结构
➢ SZP1列车把主电路及辅助供电电路设备 布置于B车的PH箱和C车的PA箱中。
➢ 每个PH箱分为三个主要部分： 1. 中间部分 2. 高压部分 3. 逆变器部分
PH箱结构
HV 部分
9.外部空气进气箱
8.中间部分 7. MCM 部分
2. HV 部分前盖门
3.隔离和接地开关盖门 4. 车间供电源插座
5. 电缆密封 PH箱结构图
6. 信号电缆连接件
PH箱结构
拆除顶盖的HV俯视图 1.高速断路器 2.车间供电接触器 3.高速断路器控制及紧急继电器 4.DX 单元 5.隔离接地开关 6.去藕二极管
② 查看TMS-MMI（车辆司机台显示器）是 否有牵引逆变器闪红/DCU严重故障。
③ 查看TMS-MMI的事件清单是否有“接地故
障”。
城市轨道交通站台门控制系统电路—DCU的作用原理
02
门机控制器配置了手动开门 按钮和控制输入接口，通过 门机控制器的输入输出模块 传送给数字信号处理器
门机控制器配置了与便携 式测试设备通讯的接口， 可方便快捷的对单个门单 元进行调试及试验
04
门机控制器（DCU）的功能
门机控制器（DCU）具有 与外接便携式测试设备通 讯的接口用于单门的调试
执行系统控制和就地控 制设备发来的控制命令， 控制门按指定曲线动作
位置反馈模块
位置检测模块由门机 控制器（DCU）内部 的信号转换元件组 成，位置反馈模块是 系统测速以及转速控 制的依据之一
数据存储模块
门机控制器内部配备了大容量非易失性存储器 件，完全满足控制系统对参数存储空间的要求
接口模块
01
门机控制器配置了自动/手动/ 隔离转换开关的控制输入接口， 通过门机控制器的输入输出模 块传送给数字信号处理器 门机控制器配置了门状态指示灯， 通过门机控制器的输入输出模块驱 动状态指示灯，来显示门相关状态
输入口 I9 I10 I1 I12 I13 I14 I15 I16 I17
信号名称 MSD门关闭信号
隔离信号 手动模式信号 开/关门按钮 开/关门使能 开/关门信号 盲区检测信号 电眼自检信号
备用
线号 909 910 911 912 915 916 917 918
标示 S10 S11 S12
DE1 DE1
教学重点
1
DCU组成
2
数字信号处理器
3
接口模块
4
DCU功能
01 02 03
04 05 06
概述
DCU组成 数字信号处理器 输入输出模块 电机驱动模块 电流检测模块
07
位置反馈模块
地铁车辆电气题库
电气题库一、填空题1.牵引逆变器的基本功能是，把从直流电源获得的1500V直流电变换成频率和电压都可调的（三相交流电），并给牵引电机供电。
2.牵引系统的控制方式为（车控）。
3.一台牵引逆变器，驱动（4）个异步牵引电动机工作。
4. 车辆更换牵引系统主要部件时，需要对主电路进行隔离，可用（隔离开关）对主电路进行隔离以及通过机械联锁开关将支撑电容器的两端用低值电阻短接，以保证安全。
5. 每辆Tc车安装（一）套辅助供电系统，为车辆设备电源输出。
6. 列车在AW2载荷工况下，在丧失（1/4）动力情况下，列车可以正常往返一个全程。
7. 列车在车辆段维修时，可以通过（车间电源插座）获得DC1500V 电源。
8. 在列车紧急工况下能够为车辆（紧急照明）、（通风）、（前照灯）、（防护灯）和其它与安全有关的控制系统等供电（45）分钟。
9.大连地铁所使用的牵引电机为（三相鼠笼式异步牵引电动机）。
10.制动电阻装置的冷却方式为（强迫风冷）。
二、单选1．一台牵引逆变器，为（C ）台牵引电机提供三相电源。
A．1 B.2 C.4 D.82.以下哪个部件不是牵引传动控制单元DCU中的部件（A）。
A．BCU B.APU C.PCU D.MCU3.牵引逆变器故障导致列车动力损失1/2，则车辆（C）。
A．无需处理可正常运营。
B．运行至终点退出运营C．运行至最近站点退出运营D．立即退出运营申请救援4. 应急启动功能是在列车主蓄电池欠压或主蓄电池故障情况下，由应急启动电源工作输出（B），供辅助电源工作。
A．AC380V B.DC110V C.DC24V D.AC220V5.以下哪个电气设备的冷却方式为强迫风冷方式（B）。
A．牵引逆变器 B.辅助逆变器 C.滤波电抗器 D.熔断器6.电气牵引系统设备不包括（A）。
A．空压机 B.制动电阻 C.高速断路器 D.充电接触器7. 牵引逆变器的基本功能是，把从直流电源获得的1500V直流电变换成（D）的三相交流电，并给牵引电机供电。
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Ｄ Ｕ牵引控制单 元是一个庞大 的联锁机构 ，从 开机 Ｃ
开始 ，其采集 和监 控 的每一 路信号都必 须处于 系统 要求
４普 通的控制信 号 ， ） 各个控 制器送过来 的信号 ， 比如
推手柄 的信号 。
２３ ＤＣＵ 牵 引 控 制 单 元 测 试 装 置 硬 件 实 现 ．
的范 围内， 一旦某路 信号不 符合联锁规则 或 出现异 常 ， 说
的。 该控制单元 由若干块 电子板件组 成 ， 每块板实现不 同
Ｑｓ ｓ
ＦＮＳ
的功能 ， 当牵 引控制 器出现故 障后 ， 通常通过 维修 内部 的
电子板件来 恢复其功 能 。由于地铁 车辆供应 商未提供该 控制器 的测 试装置 ， 长期 以来 在进行检修作 业后 ， 需要将
【 Ｆ Ｄ Ｆ
・检 测 ・ 验 ・ 试
地 铁 车 辆 Ｄ ’ 引控 制 单 元 测 试 装 置 Ｃ 牵 Ｕ
’
陈明可， 吴德义 ， 晓威 李
（ 州市地 下铁 道总公 司 车辆 中心 ， 东 广州 广 广 ５０８ ） １３ ０
摘
要： 根据广 州地铁一号线 车辆 Ｄ Ｕ牵 引控制单元检修 、 Ｃ 测试 、 培训 等方 面的需求 ， 卜一 新的解 决方案 ， 提Ｈ 种 并且
经过上面分析通断信号经过车辆回路后最终还是转换为电信号回来根据这个原理简化后车辆回路转换为x229辅助插头其中74ls240负责将通断信号dcu系统工程车辆回路dcu系统图2信号反馈回路简化示意图转换为非平衡信号并且对信号进行整形ic前面的开关可以用来模拟某一路或多路信号出现故障的情况将7路回路全部封装在原x229插头内
可 以用 来模拟某一路 或多路信 号 出现 故障的情况 ，将 ７ 路 回路全部封装在原 Ｘ ２ 插 头内。 ２９
开， 检测信 号端为悬 空 ， 持高 电平 。Ｐ Ｄ、Ｎ Ｓ Ｕ 保 Ｃ Ｔ Ｄ、Ｌ Ｍ、
Ｓ 均为压力开关 ， Ｗ 当检测 的各个部位 正常 时 ， 检测端有
利用 广 州 地 铁 现 有 的备 件 和 技 术 力量 ， 功 实 现 方 案 所 要 求 的 测 试 装 置 。 成 关键 词 ： Ｃ 牵 弓 控 制 器 ； 试 装 置 Ｄ Ｕ； ｌ 测 中 图 分 类 号 ： ２ ０７ Ｕ ７． 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ： ６ ２ １ ８ （０ ０）５ ０ ４ — ２ １７ — １７ ２ １ ０ — ０ ７ ０
电力机 车与城轨车辆 ・０ ０年第 ５期 ２１
为各个相模块 的温度 开关 ， 当各个相模块温度 正常时 ， 开 关对地短 接 ， 也就是 Ｄ Ｕ牵引控制单元 信号检测端被拉 Ｃ 低 为 ０ 保持低 电平 ； Ｖ， 当某一路温度异常时 ， 温度开关 断
转换为非平衡信号 ， 并且对信号进行整形 ， Ｉ Ｃ前面 的开关
Ｄ Ｕ牵引控制单元 的 作 原理为基础 ，参考模 拟机车上 Ｃ 【
运行 的工况 ， 离机车 限制 ， 脱 利用 现有 的技术 和条件 ， 研 发一种适用 于工班作业 台的可测试 牵引控制器 的测 试装 置 。测试装 置将 提供友好 的人机交互 界面 ， 对各种 输入 、 输 出和反馈信号进行 直观的显示 。
第 ３ ３卷
第 ５期
电力机车与城轨 车辆
Ｅｌｃ ｒ ｏ ｏ ｔ ｅ ｅ ｔｉ Ｌ ｃ ｍｏ ｉ ｓ＆ Ｍａ ｓ Ｔ ａ ｓｔ Ｖ ｈ ｃｅ ｃ ｖ ｓ ｒ ｎ ｉ ｅ ｉ ｌｓ
Ｖ０Ｊ３ Ｎｏ ５ １ ３ ．
２１ ０ ０年 ９月 ２ 日 ０
Ｓｐ２ｔ ２ ０ ｅ ． ０ ｈ， ０１
１ ＣＵ牵 引控 制 单 元所 面 临 的 问题 和 解 决 方 案 Ｄ
Ｄ Ｕ牵 引控制单元是地 铁列车 的核 心部件 ，整列 车 Ｃ
Ｄ Ｕ牵 引控制单元 的逻辑信 号示意图如 图 １ Ｃ 所示 。
ＱＥ Ｓ
Ｋ４
洲
一
的相关 牵 引部件 及 信号 检 测 都是 围绕 着其 连接 和 控 制
２ 技 术 方 案
２１ ＤＣＵ 牵 引 控 制 单 元 工 作 原 理 ．
３联 动的信 号 ， 个信 号必 须 以一定 的联 动规则 进 ） 几
行接人 ， 序 、 间 、 型等都必须符 合要求 ， 顺 时 类 比如推手柄
时线电容 的充 电 、 动作 、 ３ Ｋ１ Ｋ 动作等一 系列过程 ；
１正 常工作 时 ， 求保 持长 期得 电或 长期 失 电状态 ） 要
的， 主要是一些保 护性 的信号 ， 温度保 护信号 ； 比如 ２ Ｄ Ｕ发 出并需 要对应部件 进行反馈 的信号 ，主要 ）Ｃ
是一些需 要随时监控 的部件 ， 比如 对相模块 的 Ｇ Ｏ发 出 Ｔ 驱动信号并检测 其反馈信号 ；
容易 因操作不 当而损坏控制器 。 以上种种情况 的存在 ， 极
ｌ５ ０ Ｖ ０ ｌ２０ ） （ Ｖ 厂
Ｉ
不利 于维修Ｔ作 的开展 。 同时 ， 控制 器的检测还与 车辆 自 身状态相关 ， 容易受其 它因素 的干扰 ， 从而 出现错误判 断
测试结果 的情 况 ， 部分功能在装 车测试时也检测不 到。 另 外， 还存在 因控 制器 的故 障导致车辆 其它部件 的损坏 ， 或
Ｘ
］ 几 『 几 几 几 几 ］ 几 ｎ ＿］ ｒ］ ＿
Ｉ
该控 制器 整件 或其 内部板 件安装 到车 辆上进 行检 测 ， 工 作量 大 ， 手续 繁琐 ， 时长 ， 耗 效率低 ， 而且 ， 车检测 时还 装
明牵引系统 出现故障 ， 根据 故障类型分 别给 出报警信 号 ，
严 重 时 甚 至停 止 整 个 牵 引 系 统 ］ 作 以保 护 牵 引 系 统 。
收稿 日期 ： ００ ０ — ７ ２ １— ３ ２
对 于长期保持得 电或失 电的信号通道 ，直接在插 头 上 面使 用 开关 供 电或 短接 ，其 中 Ｔ ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、Ｂ Ｔ Ｔ ＴＳ
ｌ
Ｉ
图 １ Ｄ Ｕ牵 引控制单元逻辑信 号示意 图 Ｃ
者车辆其它损坏部 件导致控制器故 障点扩 散的可能性 。
为 了弥补 以上不 足 ，笔 者提 出了一种 新 的方案 ， 以
２２ Ｄ Ｕ 牵 引 控 制 单 元测 试 装 置 原 理 ． Ｃ
从 Ｄ Ｕ牵引控制单元 接收 的信号可分 为以下几类 ： Ｃ