LCU在城轨车辆中的应用研究

LCU在城轨车辆中的应用研究

发表时间：2019-03-13T14:17:35.200Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者： 1袁湘流 2罗文星 3张涵[导读] 摘要：逻辑控制单元（简称LCU）采用电力电子器件和微机控制技术，利用软件实现控制电路的逻辑关系，相对传统的继电器机械式触点控制有较大的优势。

（宁波中车轨道交通装备有限公司浙江宁波 315112）

摘要：逻辑控制单元（简称LCU）采用电力电子器件和微机控制技术，利用软件实现控制电路的逻辑关系，相对传统的继电器机械式触点控制有较大的优势。本文结合宁波2号线（NBML2）与宁波3号线（NBML3），分析LCU的具体应用。

关键词：继电器；LCU；城轨车辆；控制

1 概述

地铁车辆上存在着大量的机械触点、时间继电器、中间继电器，这些器件通过电缆连接起来构成了列车运行的逻辑控制系统，用以传递控制信号进而实现列车牵引、制动、司机室占有等一系列的功能。由于列车功能强大，逻辑控制系统的电路也是庞大而复杂的，这个系统在多年的运行中存在点失效、逻辑繁琐、触头损伤、电磁污染、布线复杂、空间占用大等问题。

随着电子控制行业的发展，设备的集成化、小型化、智能化是当今电子行业的发展趋势。将数量众多的继电器更换为更集成化、小型化、智能化的设备也是更多用户的需求。继电器是依靠线圈和机械触头来实现可控开关的，目前大功率的开关器件已经非常成熟，完全可以替代继电器的功能。基于这些技术的发展，逻辑控制单元LCU作为继电器的替代设备从根本上解决了有触点控制电路的一些问题。LCU 在机车领域应用经验丰富，但城轨车辆上应用的实例较少，目前LCU系统运用在深圳5号线（SZML5）、广州8号线（GZML8）中。

2 LCU的应用

本节以实例对比的形式，分析阐述LCU在城轨车辆中的应用及特点。

2.1 LCU在“升弓”中的应用

宁波2号线（NBML2）采用传统的继电器架构逻辑完成受电弓控制，如图1 NBML2受电弓控制原理图所示。列车升弓阀动作的前提：升弓保持触点闭合，允许升弓触点闭合，降弓触点闭合，本弓隔离开关闭合。

图1 NBL2受电弓控制原理图

1.升弓保持触点：升弓保持触点受控于升弓保持继电器，如果司机按下“升弓”按钮，升弓列车线将为高电平（脉冲信号），升弓保持继电器（=21-K205）得电，升弓保持触点闭合。

2.降弓触点：降弓触点受控于降弓继电器，如果司机按下“降弓”按钮，降弓列车线将为高电平（脉冲信号），降弓继电器（=21-K210）得电，降弓触点断开；反之，降弓触点闭合。

3.本弓隔离开关：受电弓可以在本节车内通过操作“本弓隔离” 旋钮来隔离。

4.允许升弓触点：允许升弓触点受控于允许升弓继电器。所有刀开关都处于“受电弓”位时，受电弓才允许升起允许升弓继电器（=31-K205）得电，允许升弓触点闭合。允许升弓信号也可以通过操作“允许升弓旁路”旋钮来进行旁路，或者速度大于零的条件下允许升弓。

宁波3号线（NBML3）采用LCU控制受电弓，如图2所示。升弓的前提条件为：本车受电弓控制微断and无降弓命令and升弓命令脉冲and（本单元刀开关在升弓位或有升弓旁路或列车速度大于零）and（他单元刀开关在升弓位或有升弓允许旁路或列车速度大于零或有半自动末端）。LCU采集这些信息经过逻辑判定之后，直接向升弓阀输出有效的信号。

图2 LCU控制升弓原理

2.2 LCU的特点

通过对比未使用LCU系统的宁波2号线（NBML2）与使用LCU系统的宁波3号线（NBML3），LCU有以下优点： 1.可靠性。

NBML2中升弓所需的升弓继电器、降弓继电器、允许升弓继电器及升弓保持继电器被替代，规避了继电器失效的风险。

2.设计的便利性。

NBML3利用软件编程来完成逻辑控制任务，一旦需要进行逻辑变更，可以方便快速的修改软件来变更车辆的控制逻辑，从而满足控制要求。

3.维护性。

NBML3的故障诊断可以利用由于计算机所具有的数据能力和逻辑判断能力，相对于原来要逐个检查车辆有触点控制电路（NBML2）更方便。LCU可以通过网络将故障数据在车辆的车载微机控制系统显示屏进行显示，并通过维护段下载数据，可及时采取相应措施，迅速排除故障。

4.布线工程设计

由于替代了一部分继电器，NBML3可以大量的减少车辆的布线工作。

5.网络通讯

NBML2中继电器电路与其他系统或者中央控制系统之间，基本上都是通过系统的I/O口进行通讯，而LCU本身具有网络端口，可以直接通过网络通讯与其他系统进行信号互通。

3 结语

LCU系统有效的替代了传统的继电器，优化了列车电路设计，保证了列车安全运营。宁波3号线中利用MVB网络来实现了LCU故障时不影响动车的设计，与此同时也增加了列车运行的稳定性。

网络MVB具备与LCU相同的信号采集和逻辑判断功能，但是不具备高驱动能力的IO口，如果解决了这一问题，将又是一重大突破，有待我们进一步研究与探索。

参考文献：

[1]王肃伏.地铁车辆无触点逻辑控制单元的研制[J].中国铁路，2014（8）：109-112.

[2]周利.无触点逻辑控制技术在城轨车辆中的应用分析.电力机车与轨道车辆，2014（3）：33-35，39.

[3]吕强.地铁列车LCU系统技术发展与应用.科技创新导报，2016（28）：1-2.

作者简介：

袁湘流：1977.04.01湖南浏阳汉本科助理工程师技术总监宁波中车轨道交通装备有限公司.

罗文星：1984.09.01 湖南郴州汉本科助理工程师副总经理宁波中车轨道交通装备有限公司.

张涵：1990.10.12 内蒙古锡盟汉研究生助理工程师电气工艺主办宁波中车轨道交通装备有限公司.