徐 強(qiáng), 焦京海, 于延尊

(南車(chē)青島四方股份有限公司， 山東青島 266077)

鐵路供電技術(shù)

阿根廷羅卡線電動(dòng)車(chē)組過(guò)分相的實(shí)現(xiàn)方法

徐 強(qiáng), 焦京海, 于延尊

(南車(chē)青島四方股份有限公司， 山東青島 266077)

針對(duì)阿根廷羅卡線沒(méi)有過(guò)分相信號(hào)和裝置，設(shè)計(jì)一種新的過(guò)分相的控制系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)的組成、控制邏輯和軟件設(shè)計(jì)流程。

電動(dòng)車(chē)組； 過(guò)分相； 方案設(shè)計(jì)； 實(shí)現(xiàn)方法

阿根廷羅卡線地面供電系統(tǒng)完全等同于國(guó)內(nèi)客運(yùn)專(zhuān)線供電系統(tǒng)，采用自耦變壓器供電方式(AT供電方式)，主變壓器將三相AC 132 kV、50 Hz轉(zhuǎn)換為2路M和T兩相分別供給接觸網(wǎng)電能，通過(guò)AT自耦變壓器轉(zhuǎn)換為AC 27.5 kV、50 Hz，向車(chē)輛供電。

AT設(shè)置間距離為10 km，如圖1所示。

圖1 AT供電系統(tǒng)框圖

阿根廷羅卡線接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)：

通常采用鋼筋混凝土圓柱作為接觸網(wǎng)支柱。車(chē)站內(nèi)使用廊式結(jié)構(gòu)接觸網(wǎng)。在車(chē)站之間，接觸網(wǎng)安裝采用腕臂式，配有交聯(lián)結(jié)構(gòu)(廊式)懸掛活動(dòng)吊架。

支柱頂端安裝有AT系統(tǒng)的饋電線和保護(hù)線；并懸掛有絕緣子串。每隔5 km保護(hù)線通過(guò)阻抗束與鐵軌相連，主要用于接觸網(wǎng)防雷保護(hù)和在絕緣子失效時(shí)引流泄漏電流。廊式結(jié)構(gòu)的支撐跨距各不相同，直線段正?？缇酁?0 m，在曲線段達(dá)到30 m。

為了恒定保持接觸網(wǎng)的機(jī)械張力，使用滑輪類(lèi)或者彈簧類(lèi)的張力調(diào)節(jié)裝置。中性段(分隔不同相位)長(zhǎng)度8 m。線路沒(méi)有過(guò)分相信號(hào)和裝置，不同相序電源之間，采用長(zhǎng)8 m的絕緣材料進(jìn)行過(guò)渡，車(chē)輛通過(guò)時(shí)，切除牽引、電制動(dòng)工作，無(wú)電劃過(guò)過(guò)渡區(qū)，該工作由司機(jī)觀察路邊提示牌，通過(guò)操作司空器，將主控器打到“0”位實(shí)現(xiàn)。 上述過(guò)分相的控制方法，過(guò)分相時(shí)輔助供電系統(tǒng)斷電，空調(diào)、照明、風(fēng)機(jī)、變流器水泵、變壓器油泵等用電設(shè)備不能工作，設(shè)備頻繁啟動(dòng)，設(shè)備磨損加快，減少使用壽命，同時(shí)由于設(shè)備頻繁啟動(dòng)也增加了噪聲，降低了乘客的舒適度。

為此，本文提出了一種新的過(guò)分相的控制方法，適應(yīng)阿根廷羅卡線沒(méi)有過(guò)分相信號(hào)和裝置這個(gè)現(xiàn)狀，并能實(shí)現(xiàn)過(guò)分相時(shí)輔助供電系統(tǒng)不斷電。

1 新型過(guò)分相控制方案

新型過(guò)分相控制設(shè)計(jì)方案主要針對(duì)線路上沒(méi)有設(shè)置過(guò)分相信號(hào)和裝置，根據(jù)司機(jī)的過(guò)分相控制信號(hào)，通過(guò)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和牽引變流器控制系統(tǒng)的聯(lián)合控制來(lái)控制列車(chē)主斷路器的分、合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)過(guò)分相時(shí)輔助供電系統(tǒng)不斷電。

1.1 系統(tǒng)組成

新型過(guò)分相控制系統(tǒng)由3部分組成：

(1) 系統(tǒng)輸入信號(hào)，司機(jī)輸入的過(guò)分相控制信號(hào)

司機(jī)操縱臺(tái)設(shè)置兩個(gè)過(guò)分相控制按鈕，包括過(guò)分相預(yù)告按鈕、分相結(jié)束按鈕。

在分相區(qū)，司機(jī)根據(jù)路邊的過(guò)分相標(biāo)識(shí)操作過(guò)分相預(yù)告按鈕、分相結(jié)束按鈕，給列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制和牽引變流器控制系統(tǒng)輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

(2) 列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制和牽引變流器控制系統(tǒng)-邏輯控制部分

列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制包括數(shù)字量輸入模塊、中央控制單元、數(shù)字量輸出模塊。

牽引變流器控制系統(tǒng)包括數(shù)字量輸入模塊、中央控制單元、數(shù)字量輸出模塊、分相區(qū)不斷電電制動(dòng)特性存儲(chǔ)模塊(恒功特性，電制動(dòng)功率等于列車(chē)輔助系統(tǒng)功率)；

(3) 過(guò)分相控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分-列車(chē)主斷路器開(kāi)、關(guān)動(dòng)作。

列車(chē)主斷路器動(dòng)作包括主斷路器開(kāi)和主斷路器合動(dòng)作。

列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)根據(jù)司機(jī)的過(guò)分相信號(hào)和牽引變流器相應(yīng)信號(hào)，通過(guò)輸出模塊控制主斷路器開(kāi)繼電器和主斷路器合繼電器，從而控制列車(chē)主斷路器的開(kāi)、合。

新型過(guò)分相控制系統(tǒng)組成見(jiàn)圖2。

圖2 新型過(guò)分相控制系統(tǒng)組成框架

1.2 功能描述

(1) 來(lái)自司機(jī)的信號(hào)

過(guò)分相預(yù)告信號(hào)(脈沖信號(hào))

過(guò)分相結(jié)束信號(hào)(脈沖信號(hào))

上述信號(hào)同時(shí)輸送到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、牽引變流器。

(2) 進(jìn)入分相區(qū)間系統(tǒng)的運(yùn)行情況

①牽引變流器動(dòng)作

收到過(guò)分相預(yù)告信號(hào)時(shí)，變流器控制器停止發(fā)送四象限整流器功率管脈沖，四象限整流器停止工作；然后發(fā)出變流器輸入回路接觸器斷開(kāi)信號(hào)，接觸器斷開(kāi)，使變流器與牽引變壓器隔離；逆變器輕微再生制動(dòng)(根據(jù)速度控制再生制動(dòng)力，能量足夠輔助系統(tǒng)用)，輔助變流器、充電機(jī)繼續(xù)工作；

四象限整流器斷開(kāi)信號(hào)通過(guò)MVB給網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

②網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)作

收到預(yù)告信號(hào)時(shí)，同時(shí)收到牽引變流器四象限整流器斷開(kāi)信號(hào)1 s后，輸出VCB切斷指令(VCB OFF)，維持1 s的脈沖。

(3) 通過(guò)分相區(qū)間后系統(tǒng)的運(yùn)行情況

①網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動(dòng)作

收到結(jié)束信號(hào)時(shí)，輸出VCB復(fù)位指令(VCB ON)，維持1 s的脈沖，同時(shí)通過(guò)MVB給牽引變流器

②牽引變流器動(dòng)作

收到結(jié)束信號(hào)時(shí)，同時(shí)收到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的VCB復(fù)位指令信號(hào)5 s后，恢復(fù)牽引運(yùn)行或再生或惰行(恢復(fù)原運(yùn)行模式)

2 實(shí)現(xiàn)方法

提出的新型過(guò)分相控制系統(tǒng)利用列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及牽引變流器系統(tǒng)通過(guò)編程控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)及牽引變流器系統(tǒng)之間的信號(hào)傳輸通過(guò)MVB車(chē)輛控制總線來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)過(guò)分相軟件設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖3

圖3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)過(guò)分相軟件設(shè)計(jì)流程

2.2 牽引系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

牽引系統(tǒng)過(guò)分相軟件設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖4

2.3 軟件程序

根據(jù)軟件設(shè)計(jì)思路，基于PLC語(yǔ)言進(jìn)行軟件程序的編寫(xiě)，PLC語(yǔ)言接近機(jī)械語(yǔ)言，執(zhí)行速度快，該軟件已在160 km/h城際列車(chē)及出口的城軌車(chē)輛中得到應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的阿根廷羅卡線過(guò)分相的控制系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，主要依靠列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和牽引變流器系統(tǒng)，根據(jù)司機(jī)的過(guò)分相指令，實(shí)現(xiàn)列車(chē)主斷路器的分、合；同時(shí)牽引變流器控制其主接觸器的分、斷，并實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)過(guò)分相時(shí)不斷電，輔助用電設(shè)備無(wú)需頻繁啟動(dòng)，延長(zhǎng)其使用壽命，同時(shí)也降低了由于設(shè)備頻繁啟動(dòng)造成的噪聲，車(chē)輛空調(diào)、照明一直保持工作，提高了乘客的舒適度。系統(tǒng)簡(jiǎn)單，無(wú)需增加額外的專(zhuān)門(mén)過(guò)分相控制器，硬件觸點(diǎn)少，減少硬件觸點(diǎn)故障帶來(lái)的影響，實(shí)用、可靠性高。

過(guò)分相控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便，硬件設(shè)備少，只采用2個(gè)過(guò)分相控制按鈕，通過(guò)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、牽引變流器實(shí)現(xiàn)過(guò)分相時(shí)自動(dòng)切斷列車(chē)主斷路器，同時(shí)牽引系統(tǒng)輕微電制動(dòng)，達(dá)到輔助供電系統(tǒng)不斷電的目的。

該系統(tǒng)已在阿根廷羅卡線經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行良好。

該設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方式對(duì)城市軌道車(chē)輛和大鐵路車(chē)輛，在線路上沒(méi)有設(shè)置過(guò)分相信號(hào)和裝置的情況下過(guò)分相控制具有的參考價(jià)值及指導(dǎo)意義。

[1] 徐 強(qiáng)，陳明峰，蘇北龍.阿根廷羅卡線電動(dòng)車(chē)組電氣重聯(lián)方案設(shè)計(jì)[J].機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2015，(2)：14-16,60.

[2] 200 km/h城際動(dòng)車(chē)自動(dòng)過(guò)分相裝置控制原理.

Implementation Method of the Argentina Roca Line EMUs Passing Neutral Zone

XUQiang,JIAOJinghai,YUYanzun

(CSR Qingdao Sifang Limited by Share Ltd., Qingdao 262001 Shandong, China)

Because there is no signal and device of the Argentina Roca line when passing neutral zone, in this paper, a new control system of passing neutral zone is designed. This paper presents the composition, control logic and the software design technological process of the system.

EMU; passing neutral zone; design; implementation method

1008-7842 (2015) 06-0054-02

女，高級(jí)工程師(

2015-07-10)

U225.2

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.14