控制电路

城轨列车控制主电路
现阶段地铁车辆大都引入了网络控制，但是由于硬线电路具有极高的可靠性和可维护性，因此在车辆电气设计中仍然大量采用硬线电路来实现其功能。

本文详细阐述了上海轨道交通11 号线项目中车辆硬线的控制和电路的设计。

1 上海轨道交通11 号线车辆介绍
上海轨道交通11 号线的每列车辆由6 节车组成（2节带司机室的拖车和4 节动车）.列车编组型式为：- Tc *Mp* M=M*Mp *Tc-。

列车既可在ATC 信号系统控制下进行自动驾驶，也可在ATC 系统支持下进入A TP 保护的人工驾驶模式和完全人工驾驶。

列车最高持续运行速度100 km/h，列车设计结构速度≥110 km/h，列车联挂速度3 km/h，列车洗车速度3km/h，列车退行速度10 km/h。

2 列车控制电路
2.1 列车激活电路设计
列车激活电路的主要作用是检查列车的完整性，并在列车完好的情况下激活列车。

列车激活后，蓄电池正常输出电路将会接通并给整列车供电，列车级的设备和逻辑电路将开始工作，例如车辆中央控制单元、逆变器控制单元等。

同样，列车关闭后，这些设备和逻辑电路将会退出工作，蓄电池正常输出也将断开。

列车电路中，设计两类激活继电器以完成上述的激活功能，具体如下：
1）一类列车激活继电器。

列车激活后，列车的两个单元的一类列车激活继电器均得电。

部分设备和逻辑电路，在列车激活后两个单元的设备均需投入工作，如蓄电池、乘客信息设备主机等。

此类设备和电路将引用一类列车激活继电器（如图1 中的=72- K102）的相应触点。

2）二类列车激活继电器。

在列车激活后，仅有一个单元的二类列车激活继电器得电。

部分设备和逻辑电路，在列车激活后仅需在任意一端投入工作，如列车超速电路，列车紧急制动电路等。

此类设备和电路将引用二类列车激活继电器（见图1 中=72- K101 和=72- K109）的相应触点。

列车激活电路中，设计一个触发旋钮（如图1 中=72- S101）完成列车激活的操作。

列车激活旋钮=72- S101 采用三位置的自复位旋钮开关，即ON、0、OFF三位。

0 位为常态，旋转此旋钮至ON 位置，列车将被激活；旋转至OFF 位置，列车将被关闭。

激活电路中使用了此旋钮的两对触点，其中1- 2 触点在0 位和OFF 位时为开，ON 位时为闭；3- 4 触点在0 位和ON 位时为闭，OFF位时为开。

列车激活过程：司机上车后（假设司机操作的司机室位于一单元），旋转=72- S101(一单元)至ON 位置，列车永久110 V 电源电流通过旋钮=72- S101(一单元)的1- 2 触点、=72- K102(一单元)的常闭触点31- 32，从而使列车的二类激活继电器=72- K101(一单元)得电。

此后，永久电路的电流通过=72- K101 (一单元) 的3- 11 触点、=72- S101（一单元）的3- 4 触点、列车线到达第二单元动车单元。

然后继续通过=72- S101（二单元）的3- 4 触点、=72- K101（二单元）常闭触点6- 10 使列车的一类激活继电器=72- K102（二单元）得电，同时通过列车线使一单元的一类激活继电器=72- K102 得电。

此时，一单元的二类激活继电器得电，而二单元的二类激活继电器不动作；两个单元的一类激活继电器均得电。

同理，如果司机先操作第二单元，列车激活旋钮=72- S101，将会导致二单元的二类激活继电器得电，而一单元的二类激活继电器不动作，两个单元的一类激活继电器均得电。

通过对两类激活继电器的控制，从而控制列车的逻辑电路和设备，完成整列车激活过程。

列车关闭过程：旋转任意单元的=72- S101
至0FF位，将会导致列车两个单元的一类激活继电器=72- K102均失电，然后已得电的二类激活继电器也将失电。

两类激活继电器的失电使得列车关闭。

2.2 司机室占有电路设计
司机室占有电路的作用是在列车被激活后，确定受控司机室，并在受控司机室确定后，将相应的设备和逻辑电路投入使用。

一列车中只能有一个司机室被占有，且在两列车联挂救援时，仅救援列车的司机室能被占有，被救援列车的司机室不能被占有。

在列车电路中设计了以下两类占有继电器，以完成上述的司机室占有功能。

1）列车占有继电器。

任意一个司机室被占有，均会导致两个单元的列车占有继电器得电。

部分设备和逻辑电路，需要任意端司机室占有后投入工作，此类设备和电路将引用列车占有继电器（见图2 中=22- K102）的相应触点。

2）司机室占有继电器。

顾名思义，仅在司机室占有单元，此类继电器才得电。

列车大部分设备和逻辑电路需要在本单元司机室占有后才投入使用，此类设备和电路将引用如图 2 中的=22- K101 和=22- K151 等继电器。

为了确保司机室占有电路是在列车激活后投入使用，这两类占有继电器的电源供电均受控于列车激活。

旋转任意端司控器钥匙后，司控器钥匙触点3- 4 点闭合，110 V 电路电流通过钥匙触点3- 4、救援继电器=22- K141 的常闭触点21- 22、列车占有继电器=22- K102的常闭触点21- 22，使司机室占有继电器=22- K101 和=22- K151 得电。

此后，电流通过司机室占有继电器=22- K101 的13- 14 触点和列车线使列车两个单元的列车占有继电器=22- K102 得电。

司机室占有和列车占有后，可进行所有模式下的司机室内（司机室占有端）的列车预备操作，并通过司机室占有继电器锁闭另一端司机室内的控制功能。

如果列车为救援模式下两列车中的被救援车，救援车继电器=22- K141 将会得电，而救援继电器的常闭触点21- 22 将会断开，从而使此列车的司机室无法被占有（即司机室占有继电器=22- K101 和=22- K151 无法得电）。

如果该列车中因为另一司机室被占有而导致列车占有继电器=22- K102 已经得电，那么列车占有继电器的常闭触点21- 22 将会断开，因此此端的司机室将无法被占有（即司机室占有继电器=22- K101 和=22- K151 无法得
电），此司机室的控制功能将会被锁闭。

2.3 受电弓控制设计
当司机室占有后，司机可操作副司机台上（司机室占有端）的升弓按钮控制列车受电弓的抬升并保持。

当受电弓升起后，司机可操作副司机台上（司机室占有端）的降前弓按钮和降后弓按钮实现受电弓的单独降弓控制。

司机室占有单元为前弓，非占有单元为后弓。

在紧急情况下，司机操作紧急停车设备时，受电弓将会降弓。

受电弓操作指令经列车中央控制系统确认后，将点亮需输出信号的相应指示灯。

有一个受电弓升起时，受电弓升指示灯将被点亮。

2.4 高速断路器控制设计
高速断路器用于切断牵引系统与接触网的连接。

车辆硬线电路产生高速断路器控制需求后，将此信息发送给列车中央控制系统的IO 接口，列车中央控制系统接收此需求并结合其他的条件，通过逻辑软件产生相应的控制命令以控制高速断路器的分断，并输出相应信号点亮指示灯。

受电弓升弓保持后，司机可操作副司机台上分或者合高速断路器按钮，以产生控制需求，对高速断路器进行控制。

高速断路器闭合电路附加条件为：司机室占有、无紧急停车、高速断路器闭合按钮闭合、高速断路器分按钮处于分开状态、受电弓已升起。

在降弓或紧急停车时，高速断路器将被断开。

2.5 列车牵引模式设计
根据列车运营方式，上海轨道交通11 号线车辆设置以下8 种运行模式：ATO 模式，即自动驾驶模式；A TPM模式，即ATP 保护下的人工驾驶模式；RM模式，即限制人工模式；URM模式，即完全人工驾驶模式；紧急牵引模式；限电流模式；救援模式；慢行模式。

设计驾驶模式电路时，采用主司控器方向手柄位置与按钮或旋钮信号结合的方式。

ATO 模式设计：司机操作司控器方向手柄至A TC位，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元和ATC设备，列车进入ATO 模式。

同时列车相应电路将ATC 设备的牵引、制动信号传输给列车牵引设备，并旁路司控器紧惕功能。

ATPM模式和RM模式设计：电路设计时，设计一个RM按钮与司控器手柄信号配合来确定列车操作模式。

司机操作司控器方向手柄至F 位（向前方向），相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元和ATC 设备，列车默认自动进入RM模式（A TC 未被切除下），当司机按下RM按钮后，列车中央控制单元和ATC 设备会收到一个脉冲信号，列车将进入ATPM 模式，当再次接收到脉冲信号，列车将再次进入RM模式。

URM模式设计：URM模式为ATC 设备被切除后的完全人工操作模式，司机操作司控器方向手柄至F 位（向前方向）或R 位（向后方向），同时将ATC 切除旋钮旋至1位，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元，列车进入此模式。

紧急牵引模式设计：司机操作司控器方向手柄至F位或R 位，同时，司机将紧急牵引旋钮旋至1 位时，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元，列车进入紧急牵引模式。

限电流模式设计：司机操作司控器方向手柄至F 位或R 位，同时，司机将限电流旋钮旋至1 位时，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元，列车进入限电流模式。

救援模式设计：司机操作司控器方向手柄至F 位或R 位，同时，司机将救援旋钮旋至1 位时，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元，列车进入救援模式。

慢行模式设计：司机操作司控器方向手柄至F 位或R 位，同时，司机将慢行旋钮旋至1 位时，相应触点将输出信号1 给列车中央控制单元，列车进入慢行模式。