沃野，龔娟，張涵，李平，范浩彪

（寧波市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司，浙江 寧波 315101）

地鐵車(chē)輛控制電路有緊急制動(dòng)、受電弓、司機(jī)室占有和牽引控制電路等重要電路，與地鐵車(chē)輛的正常運(yùn)營(yíng)密切相關(guān)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)引起車(chē)輛清客和救援等重大事件。故而，這些重要的控制電路是否具有穩(wěn)定可靠性顯得非常關(guān)鍵。對(duì)于以上重要控制電路，傳統(tǒng)地鐵車(chē)輛采用繼電器控制。本文介紹的備用模式，采用可編程邏輯控制單元（LCU）來(lái)旁路影響車(chē)輛動(dòng)車(chē)的關(guān)鍵控制電路，如果繼電器控制電路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)CU控制模式，由其采集到車(chē)輛狀態(tài)信息，經(jīng)邏輯計(jì)算后，輸出驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的控制設(shè)備，解決硬線(xiàn)控制電路中單點(diǎn)和繼電器故障引起的重大救援事故等問(wèn)題，使車(chē)輛運(yùn)營(yíng)效率大幅提升。

1 LCU配置方案介紹

LCU（邏輯控制單元）是主要應(yīng)用于軌道交通環(huán)境下的數(shù)字邏輯控制裝置。其對(duì)按鍵開(kāi)關(guān)組、接觸器輔助觸點(diǎn)以及司機(jī)控制器等DC110V的信號(hào)加以采集，通過(guò)邏輯運(yùn)算再對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的一系列負(fù)載予以輸出，完成特定的時(shí)序控制功能，

LCU不僅能實(shí)現(xiàn)分布式I/O功能，還具有雙冗余數(shù)據(jù)采集處理功能，通過(guò)A、B路熱備雙冗余機(jī)制實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能。各輸出的控制應(yīng)用了雙開(kāi)關(guān)，使輸入和輸出的診斷功能彼此獨(dú)立。并且，AB板卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和緊密切換，確保整機(jī)的信號(hào)輸入和輸出不會(huì)受外界因素的干擾。再者，能夠記錄和保存故障信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。同時(shí)具有自診斷能力，提升了車(chē)輛信息采集與處理的可靠性。

圖1 LCU內(nèi)部示意圖

本文LCU配置方案為T(mén)c車(chē)配置各配置1臺(tái)LCU機(jī)箱，應(yīng)用十六寸小3U機(jī)箱，其中主控板、電源板和通信擴(kuò)展板都有2塊，數(shù)字量IO板、GIO板和接線(xiàn)板分別有6塊、2塊和3塊，各板件由內(nèi)部總線(xiàn)實(shí)行通信。

2 備用模式控制電路設(shè)計(jì)

2.1 備用模式切換控制電路

在列車(chē)總風(fēng)壓力正常情況下，可以切換至備用模式，電路圖如圖2所示。為了防止誤操作設(shè)置了2個(gè)旋鈕開(kāi)關(guān)用于控制列車(chē)在繼電器控制模式和LCU控制模式間切換，當(dāng)2個(gè)旋鈕開(kāi)關(guān)同時(shí)操作也是激活備用模式的必要條件。如果轉(zhuǎn)換到LCU備用模式，列車(chē)由LCU進(jìn)行控制。當(dāng)切換至硬線(xiàn)模式時(shí)，LCU將所有輸出端口無(wú)輸出狀態(tài)，輸入端只對(duì)數(shù)據(jù)加以監(jiān)控。由繼電器硬線(xiàn)電路來(lái)控制列車(chē)。用戶(hù)可結(jié)合自身需要選擇備用模式的使用條件。

圖2 備用模式切換控制電路

2.2 司機(jī)室占有控制電路

具體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。LCU在繼電器控制模式下，全部輸出端都不存在輸出狀態(tài)。如果司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制器鑰匙到“ON”位，控制電經(jīng)占有繼電器的常閉觸點(diǎn)，都吸合本端司機(jī)室占有繼電器，并經(jīng)其常開(kāi)觸點(diǎn)展開(kāi)自保持。

在這種情況下，由受控端司機(jī)室將操作指令發(fā)出，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，從而接通電路。并且整車(chē)的列車(chē)占有繼電器將電吸合，列車(chē)占有繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，確保在另一端無(wú)法對(duì)司機(jī)控制器鑰匙進(jìn)行操作，整車(chē)只有一個(gè)司機(jī)室為占有狀態(tài)。

如果繼電器出現(xiàn)問(wèn)題使司機(jī)室占有失效，那么可轉(zhuǎn)換到“LCU”控制模式。司機(jī)控制器的鑰匙處在“ON”位端的LCU激活備用模式，本端LCU則可以控制司機(jī)室占有的邏輯，同時(shí)所有影響到列車(chē)動(dòng)車(chē)的司機(jī)室占有繼電器觸點(diǎn)將由LCU來(lái)旁路。

2.3 牽引控制電路

具體見(jiàn)圖4。在繼電器控制模式下，將司機(jī)控制器方向手柄向前推，警惕按鈕按下，將主控手柄推向牽引位，緩解全部停放制動(dòng)，全部車(chē)門(mén)閉合，在不存在緊急制動(dòng)的狀態(tài)下，列車(chē)將發(fā)出牽引指令。

圖3 司機(jī)室占有控制電路

圖4 牽引控制電路

圖5 緊急制動(dòng)控制電路

如果牽引控制電路中存在繼電器故障問(wèn)題，通過(guò)操作備用模式旋鈕將控制模式轉(zhuǎn)換至“LCU”控制的備用模式。司機(jī)按下警惕按鈕，將主控手柄推向牽引位，那么，LCU將輸出信號(hào)旁路掉全部停放制動(dòng)緩解，列車(chē)左、右門(mén)閉合以及緊急制動(dòng)的硬線(xiàn)邏輯。當(dāng)LCU采集到緊急制動(dòng)施加后，將LCU將牽引指令旁路信號(hào)封鎖。

2.4 緊急制動(dòng)控制電路

具體見(jiàn)圖5。此控制電路由司機(jī)室占有繼電器、緊急牽引超速、警惕、緊急制動(dòng)、VCU緊急制動(dòng)和總風(fēng)壓力可用繼電器、司機(jī)控制器等構(gòu)成。在繼電器控制模式下，如果司機(jī)室占有信號(hào)丟失，或VCU施加緊急制動(dòng)，或總風(fēng)壓力無(wú)法使用，或警惕按鈕沒(méi)有按下在3s以上等情況時(shí)，列車(chē)將發(fā)出緊急制動(dòng)命令。

如果此電路中存在有繼電器故障問(wèn)題，則可操作備用模式旋鈕開(kāi)關(guān)將控制模式轉(zhuǎn)換至備用模式。進(jìn)入備用模式激活后只要LCU沒(méi)有采集到緊急停車(chē)按鈕被操作，將旁路掉VCU緊急制動(dòng)、總風(fēng)壓力無(wú)法使用、緊急牽引狀態(tài)下超速和警惕按鈕等條件。若LCU輸入信號(hào)采集到列車(chē)施加緊急制動(dòng)，通過(guò)LCU軟件控制邏輯來(lái)執(zhí)行零速緩解緊急制動(dòng)。

3 結(jié)語(yǔ)

列車(chē)控制電路發(fā)生關(guān)鍵控制電路單點(diǎn)故障、繼電器故障后，列車(chē)需清客下線(xiàn)甚至救援，本文介紹的由LCU控制的備用模式，為一種降級(jí)運(yùn)營(yíng)模式，能保證不影響安全的情況下，降低車(chē)輛清客、救援的概率，一定程度上提高了車(chē)輛的運(yùn)營(yíng)效率。