王有文　景鳳晶

地鐵車輛上應(yīng)用的電氣電子元件種類繁多，依據(jù)的標準各制造廠和地鐵公司規(guī)范也不盡一致，本文僅針對國內(nèi)部分地鐵車輛的設(shè)計和制造運營分析其材料選用和基本設(shè)計準則。

一、電氣元件

電氣設(shè)計規(guī)范符合相應(yīng)標準。電子設(shè)備的設(shè)計、制造符合EN 50155標準，其中溫度等級為T3以上。

1.1 電容器

一般使用干式鉭電容或陶瓷電容。對于高電容值電容，采用長壽命等級的鋁電解電容或紙質(zhì)電容。電力電容使用壽命大于100，000小時的電容器，并使用無毒浸漬劑。

1.2 電阻

牽引、制動和輔助系統(tǒng)的功率電阻（大于300W）的選用符合標準IEC 60322，其他電阻減低額定值的50%使用。制動電阻的設(shè)計要便于拆卸和清潔。

1.3 變壓器和電感器

變壓器和電感器的選用符合標準IEC 60310。

1.4 半導(dǎo)體

不使用鍺（Ge）半導(dǎo)體。分離式半導(dǎo)體根據(jù)不同用途設(shè)置相應(yīng)的保護。不使用靠元件“迭配”來使電路具有正確、有效功能的電路。

1.5 印刷電路板

元器件的固定方式，能經(jīng)得起在長期的地鐵運營環(huán)境中反復(fù)沖擊和振動；裝配好的印刷電路板，兩邊涂絕緣、保護涂料，該涂料能被熱的電烙鐵燙穿，涂料的溶媒對元器件無不利影響；接插件采用標準型號，選擇時考慮車輛運營所在地的環(huán)境條件和列車壽命期內(nèi)所需的插/拔次數(shù)；印刷電路板和模塊用適當?shù)姆绞奖３止潭?；不采用加“飛線”的方法來糾正設(shè)計錯誤；所有電子元件需經(jīng)過老化處理，滿足EN50155標準。

1.6 微處理器和運算/邏輯單元集成電路

設(shè)計要點：電路系統(tǒng)提供大于牽引控制軟件所需存儲容量20%擴充量；單元封裝在易于更換模塊的金屬殼體內(nèi)；整個單元由標準的包裝系統(tǒng)機箱來支撐。

電路中的PROM均是可拆卸的，便于編程。

I/O信號借助于控制裝置上專用的I/O模塊來傳送。

輸入/輸出模塊的要求：進行過/欠電壓、電壓突變、短路和開路的保護；進行必要的電壓變換；減少噪聲和干擾信號。

編程

需結(jié)構(gòu)清晰，易于識別。系統(tǒng)包括Watch-dog的功能。

1.7 干擾要求

設(shè)計和布線考慮避免在運行中產(chǎn)生相互干擾。

瞬變過程抑制的要求：對于產(chǎn)生EMI的設(shè)備的設(shè)計均考慮其EMI的發(fā)射；電磁閥和操作器件的線圈裝續(xù)流二極管或電弧抑制設(shè)備；在發(fā)生源抑制瞬變過程；電子設(shè)備的設(shè)計能經(jīng)受車輛運行環(huán)境所能遇到的EMI或瞬變過程。

二、控制和保護電氣

2.1 接觸器

接觸器定義為功率≥5KW的任何開關(guān)設(shè)備。

接觸器能方便地進行檢查、拆卸和更換。

觸點電流值大于10mA，防止觸點發(fā)生氧化的現(xiàn)象。

所有接觸器上都安裝滅弧罩：

觸頭均消除彈跳，以防止發(fā)生金屬熔敷和電蝕。

各種接觸器繞組均使用固態(tài)抑制裝置，以防沿低壓網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的瞬變電壓。

2.2 繼電器

繼電器限定為開關(guān)功率<5KW。

觸點計算準確，避免低電平負載；對不同性質(zhì)的負載進行合理的換算。關(guān)鍵回路的控制繼電器采用高可靠性安全性繼電器。

各種繼電器的繞組使用固態(tài)抑制裝置，以防沿低壓網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的瞬變電壓。

觸點電流值大于10mA，防止觸點發(fā)生氧化的現(xiàn)象。

所有延時繼電器優(yōu)先R-C延時或固態(tài)延時式的。

絕緣材料具有阻燃性能；達到耐溫等級溫度上限。觸點過負載能力能100次成功（交流為200次）切換兩倍額定負載電流。

所有繼電器的電氣壽命不少于106次，且電路的設(shè)計將使這些繼電器至少滿足10年以上的使用壽命。

2.3 開關(guān)

不并聯(lián)使用觸點開關(guān)以傳輸?shù)扔诨虼笥谥圃鞆S規(guī)定的電流額定值。

開關(guān)上配置一個“定位鍵”，作用是當開關(guān)安裝以后，使開關(guān)體在開關(guān)機械轉(zhuǎn)動時能受制約而固定不動。

觸點電流值大于10mA，防止觸點發(fā)生氧化的現(xiàn)象。

開關(guān)每個端子上最多接二根導(dǎo)線。

2.4 保護電路斷路器和高速斷路器

保護斷路器要求非常堅固，能充分地滿足預(yù)期的運行要求； 所有電路斷路器的通和斷位置永久性刻在斷路器的手柄或外殼上；每個斷路器只保護一個回路，任何回路只用一個斷路器保護；每對斷路器的觸頭都有相適應(yīng)的滅弧裝置，以防飛??；斷路器額定電流值在斷路器安裝之后清晰和永久可見；

高速斷路器

適用于牽引電路；采用單觸點串聯(lián)連接；由低壓控制；獨立安裝或安置在高壓箱內(nèi)。

保護斷路器板的布置

保護斷路器的布置按安全原則設(shè)計；在保護斷路器旁有一條線槽，放置每條斷路器的導(dǎo)線；底座易于拆卸，便于維護和保養(yǎng)。

2.5 熔斷器

熔斷器僅用在絕對需要的地方且均有熔斷指示?？諝庀逗吐╇娋嚯x按相應(yīng)國際標準的要求。每個熔斷器的額定值清晰、持久地印刻在其表面。

三、綜合

除以上所述，電氣電子元件材料和設(shè)計應(yīng)符合地鐵運用環(huán)境條件，符合國際國內(nèi)相關(guān)電氣和防火及沖擊振動的標準規(guī)定，所選擇的電氣裝置（繼電器、接觸器、斷路器、接插件、熔斷器）的技術(shù)數(shù)據(jù)和說明書（產(chǎn)品樣本）應(yīng)歸檔保存，以便追蹤校核。車輛用所有各類電氣配件在裝車前均經(jīng)試驗、檢查，并驗收合格。

參考文獻

[1]EN 50155-機車車輛上使用的電子設(shè)備

[2]IEC 60322：2001 機車車輛-鐵道車輛電氣設(shè)備-開式結(jié)構(gòu)功率電阻器規(guī)則

[3]IEC 60310 鐵路車輛上的牽引變壓器與電感器