方詩文

【摘要】本文主要分析了地鐵車輛LCU冗余技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對地鐵列車控制系統(tǒng)中的繼電器應(yīng)用問題和LCU系統(tǒng)地鐵車上應(yīng)用的重要意義。根據(jù)當前LCU系統(tǒng)的應(yīng)用情況，通過分析LCU系統(tǒng)的應(yīng)用案例、LCU系統(tǒng)的系統(tǒng)功能等，進一步了解LCU冗余技術(shù)相關(guān)問題，從而有利于LCU系統(tǒng)在地鐵列車上更好的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】地鐵車輛;LCU;冗余功能

地鐵車輛的邏輯控制單元作為電力機車的重要部分，通過現(xiàn)代化的電子元件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電力機車上觸電繼電器，從而有效的保證了地鐵車輛的安全性和可靠性。有效的解決了控制系統(tǒng)冗余性能差、故障診斷功能差等問題，使得地鐵車輛維護工作更順利的開展，促進地鐵事業(yè)的進一步發(fā)展。

1.地鐵車輛LCU系統(tǒng)應(yīng)用的重要作用

地鐵車輛有著很多的機械接觸點、中間繼電器以及時間繼電器等，而地鐵列車運行的邏輯控制系統(tǒng)是由電纜線將這些器件進行連接，發(fā)揮著傳遞控制信號的作用。而電氣系統(tǒng)的工作對列車運行安全性有著直接的影響，該系統(tǒng)存在的問題主要體現(xiàn)在幾個方面。

1.1控制電路本身有單點或者多點失效隱患

因為地鐵車輛控制電路中控制邏輯不是使用冗余設(shè)計，所以如果一條控制回路中關(guān)鍵繼電器產(chǎn)生了故障，就會導(dǎo)致整條控制電路不能運行，同時對其他回路也會造成影響。

1.2控制電路中的邏輯

在地鐵車輛控制電路中存在較多的“與”“或”的邏輯，其中“與”邏輯則是使用多個繼電器連接而成的，如果其中的一個繼電器失效，就會導(dǎo)致整個電路失效。

1.3觸頭接觸面燒灼

一些觸電繼電器在使用過程中觸頭接觸面受到電弧燒灼，導(dǎo)致表面不平，從而造成動、靜觸頭接觸不良，甚至出現(xiàn)不導(dǎo)通的現(xiàn)象。

1.4電磁污染

地鐵車輛繼電器線圈過度頻繁的運作可能會造成電磁污染。

1.5布線工作出錯

傳統(tǒng)繼電器控制電路接線較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)布線錯誤的現(xiàn)象。

1.6控制系統(tǒng)的通用性和靈活性差

地鐵列車在實際運行過程中受到環(huán)境因素的影響，包括高溫、高濕、酸雨等。不良的環(huán)境條件會對電氣的壽命造成損害，尤其是機械動作次數(shù)的繼電器，通常在使用三年左右會逐漸失效。繼電器失效后就容易造成地鐵列車故障的發(fā)生，導(dǎo)致地鐵列車運行的安全性不高。此外，繼電器更換成本較高，主要包含繼電器成本和施工成本。地鐵無觸點邏輯控制單元功能是基于網(wǎng)絡(luò)化、智能化的無觸點電子控制裝置，傳統(tǒng)的繼電器有觸點硬接線控制系統(tǒng)不能滿足實際需求，不利于提高地鐵車輛運行的安全性。

2.LCU系統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)狀

第一，設(shè)備逐漸趨于集成化、小型化和智能化，減少繼電器的數(shù)量。第二，繼電器是通過線圈和機械觸頭來對開關(guān)進行控制，當前大功率開關(guān)器件較為成熟，能夠代替繼電器。第三，我國新型的電力機車上都安裝了LCU，老電力機車在改造過后也會安裝該裝置。第四，LCU系統(tǒng)在地鐵列車上的應(yīng)用較少。

3.基于LCU應(yīng)用下的控制系統(tǒng)

當前地鐵車輛控制系統(tǒng)采用LCU熱備雙冗余技術(shù)，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了診斷的功能。該控制系統(tǒng)采用原繼電器控制線路，對原控制電路架構(gòu)進行保留，在原來繼電器位置、觸電使用LCU進行了取代。該種模式采用原成熟繼電器控制技術(shù)的節(jié)點控制技術(shù)的思想，體現(xiàn)了地鐵車輛控制技術(shù)的創(chuàng)新。針對LCU控制系統(tǒng)，地鐵列車的總體控制策略為多層級控制和各系統(tǒng)獨立控制的方案，例如牽引指令經(jīng)過列車網(wǎng)絡(luò)、列車控制線進行到達牽引控制器，牽引控制器在計算后將結(jié)果傳輸給牽引逆變模塊。牽引逆變模塊通過電源逆變，對牽引電機進行控制，實現(xiàn)牽引以及電制動等操作。該控制系統(tǒng)的各個系統(tǒng)之間相互獨立，各個系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)過程中存在重復(fù)診斷的現(xiàn)象，使得資源沒有被充分利用。

4.LCU系統(tǒng)冗余功能

LCU是插件式板卡設(shè)計，將兩組相同且獨立的硬件系統(tǒng)相互冗余，因此保證LCU的一組能夠正常運行就保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，實現(xiàn)了地鐵列車邏輯控制。LCY由電源板、控制主板、輸入主板以及和輸出主板組成。系統(tǒng)兩組在工作中，一組作為工作組，另一組作為備用組，如果工作組在出現(xiàn)故障時，備用組會開啟工作，代替工作組，同時，發(fā)生故障的工作組則會進行自我隔離。LCU兩個工作組電源都正常運行時，各個插板CPU進行工作，提供大于“2取2”的冗余能力，兩個工作組輸出和輸入電路進行冗余。

5.總結(jié)

簡而言之，地鐵車輛LCU冗余技術(shù)的使用能夠防止出現(xiàn)溫度異常、電源波動等原因造成系統(tǒng)故障，保證了地鐵列車的安全性和可靠性。LCU系統(tǒng)在我國地鐵列車的大范圍使用，獲得了較好的應(yīng)用效果。LCU系統(tǒng)在地鐵列車上的應(yīng)用有著重大的意義，促進國內(nèi)地鐵列車車輛設(shè)計。因此，要建立標準化、模塊化的計算處理組件，逐漸取代子系統(tǒng)的控制模塊，加強車載信號控制系統(tǒng)、車載無線控制系統(tǒng)的有效融合，促進地鐵車輛和其他專業(yè)的合作。

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