城轨电气线路分析及故障排除设计说明

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1、 毕业设计说明书课题名称：城轨电气线路分析及故障排除 专 业 系 轨道交通系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2013.12 2014届毕业设计任务书 一、课题名称 ：城轨车辆电气线路分析及故障排除 二、 指导老师： 三、 设计内容与要求 1、课题概述:随着城轨车辆牵引动力的交流化和运行速度的提高，列车上的受控部件或控制装置也越来越多，控制和被控设备之间的协调和快速响应显得越来越重要。虽然现阶段城轨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，因此在城轨车辆电气设计中仍然大量采用硬线电路来实现其牵引、制动、控制等功能。本课题主要针对城轨车辆主电路、辅助电路及控制电路

2、，如交流传动主电路、列车激活控制电路、司机室占有控制电路、受电弓控制电路、高速断路器控制电路、传动控制电路、驾驶模式控制电路等展开分析，指出其常见的故障现象，并详细说明故障排除的方法。 2、设计内容与要求： (1)设计内容本课题下设3个子课题： 城轨车辆主电路分析及故障排除 城轨车辆辅助电路分析及故障排除 城轨车辆控制电路分析及故障排除每个子课题设计的主要内容可包括： 城轨车辆电气线路整体介绍； 该电路主要部件结构、功能原理分析 该电路各功能模块的工作原理分析 常见故障的判断及排除方法 总结 （2）要求 要求学生有一定的电气线路识图及制图基础； 论文中的所有电器线路图均要用制图软件规范绘制；

3、要求学生有一定的电气控制及城轨专业基础； 通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； 能够灵活运用电工或电机与电气控制等课程的基础知识和城轨专业知识来分析城轨车辆的各种电路。四、设计参考书1. 电气识图，吕庆荣等主编，化工出版社2. 电机与电气控制3. 城市轨道交通车辆电气检修4. 城市轨道交通车辆运行与维修5. 城市轨道交通车辆电气设备五、设计说明书要求1.封面2.目录3.内容摘要(200-400字左右，中英文)4.引言5.正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特点）6.结束语7.附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排第1周： 资

4、料准备与借阅，了解课题思路。第2-3周: 设计要求说明及课题内容辅导。第47周：进行毕业设计，完成初稿。第7-10周： 第一次检查，了解设计完成情况。第11周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。第12周： 毕业答辩与综合成绩评定。七、毕业设计答辩及论文要求1. 毕业设计答辩要求1)答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。2)学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。3)答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、

5、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2. 毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。3. 图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。4. 曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 摘 要近几年来，我国城市轨道交通发展迅速，为缓解城市交通压力作出巨大的贡献。城轨列车控制电路作为城市轨道交通车辆的重要组成部分，为保证列车上的各项电气控制与电路运行提供了良好的

6、前提条件。本毕业论文简述了城市轨道交通车辆电气线路的组成与部分控制电气线路,如电气线路的分类特点、电气线路中使用的元件及电器、自锁控制电气线路、互锁控制电气线路，还列举了对广州地铁控制电气线路的分析，并对广州地铁的车门线路故障进行重点讲述，详细说明了排除故障的方法。关键词：电气控制线路 自锁电路 互锁控制电路 车门故障 排除故障 ABSTRACTUrban rail transit, with its large capacity, high speed on time, save space and energy etc., has gradually become the mainstre

7、am of urban transport development in our country. In order to ensure the train of the normal operation of electrical control circuit and, as a maintenance staff must be skilled to master urban rail electrical wiring and timely troubleshooting.This paper describes the urban rail vehicle main circuit,

8、 auxiliary circuit and control circuit, control circuit such as train activation, the driver room occupies pantograph control circuit, control circuit, high speed circuit breaker control circuit, subsections traction motor, the pantograph, high-speed circuit breaker and traction motor three related

9、structure, technical parameters, such as to focus on and points out its common failure phenomenon, and detailed troubleshooting methods.Keywords: Electrical wiring Pantograph control circuit High speed circuit breaker control circuit Troubleshooting 目 录引 言0第1章 电气线路图的基本知识11.1 电气线路图的分类及其主要特点11.2 电气控制电

10、路分析的内容与要求11.3 电气线路图绘制的基本原则4第2章 电气线路中使用的元件及电器52.1 继电器52.2 低压微型断路器（MCB）92.3 接触器9第3章 城轨控制电气线路应用分析113.1 电气线路的控制原理以及其功能作用113.2 广州地铁二号线列车“牵引命令”形成的电气线路分析153.3 广州地铁一号线列车“气制动缓解信号MBG”的电气线路分析173.4 广州地铁三号线列车高速断路器工作的电气线路分析18第4章 广州地铁车门线路故障案例分析204.1 广州地铁一号线车门线路故障案例分析204.2 广州地铁三号线列车车门线路故障案例分析23心得体会26参考文献27附录一28附录二2

11、9引 言随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、事故频繁、环境污染等交通问题日益成为城市发展的难题。而当前我国城市轨道交通正处于飞速发展的大好时机。地铁、轻轨、单轨和磁悬浮等各种城市轨道交通系统如雨后春笋般在全国各大城市出现。而作为承担这一重要任务之一的地下铁道，其无论从时间方面还是从速度方面，都能在很大程度上满足人们的工作出行需求，而这种准时、准确的保证是从保证地铁正常工作的每个方面来保证的。电气控制是地铁中最为重要的部分之一，只有保证了电气控制的正常工作才能保证列车的运行，所以在列车出现电气故障的时候能够迅速准确的完成故障的查找与处理是重中之重。本文从控制电气的重要性、组成方面、工作原理、

12、故障发生、故障查找、故障处理与优化等方面来简单讲述部分控制电路的故障排除，从而达到在电客列车运行当中出现故障时能迅速处理的效果。控制电路的两大部分主电路和辅助电路在整个电气控制中涵盖了列车的各个电气应用，包括受电弓，车门控制等在内的电路都在日常运行中出现或大或小的故障，而这些故障都严重影响了列车的正常运行，所以必须在出现故障之前预防各种故障的发生，在出现了故障的时候能够及时迅速的完成处理，在解决之后能够总结经验，做好优化方案，在以后的运行中避免再次出现类似的故障，这是本文的重点内容本文第一章第二章从总的方面介绍了电路图的识图概述和电子元件，第三章着手分析控制电气线路。第四章从辅助电路中一个常见

13、故障发生点车门的故障切入辅助电路的故障分析。主要从这些电气线路分析和辅助电气线路故障分析，从而在处理相应的电路控制故障时得心应手。第1章 电气线路图的基本知识1.1 电气线路图的分类及其主要特点1.1.1 电气线路图的定义常遇到的电气线路图有原理图、方框图、装配图（配线图）等1.原理图就是用来体现电气线路的工作原理的一种电气线路图，也被叫做“电原理图”。这种图，由于它直接体现了电路的结构和工作原理，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作时情况。2.方框图(框图)是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概

14、况的电气线路图。从根本上说，这也是一种原理图，不过在这种图纸中，除了方框和连线，几乎就没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全部的元器件和它们的连接方式，而方框图只是简单地将电路按照功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中加上简单的文字说明，在方框间用连线（有时用带箭头的连线）说明各个方框之间的关系，所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理。3.装配图（配线图）是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。装配图根据装配模板的不同而各不一样，大多数作为电子产品的场合，用的都是印刷线路板，所以印刷线路板是装配图的主

15、要形式。而作为工业的电气电路则一般采用配线图，就是把实际的设备部件名称的位置标号，各连接设备间的连线线号以一定规则做成的明细列表或布线图表。使用者就可以根据配线图轻松的找到设备所在的位置及与其他设备连接的线路与设备之间的状态。1.1.2 电气线路图的具有的主要特点各组成部分或元器件用气图形符号表示，而不具体表示其外形、结构及尺寸等特性。在相应的图形符号旁边标注文字符号、数字编号（有时还要标注型号、规格等）。按功能和电流流向表示各装置、设备及元器件的相互位置和连接顺序。1.2 电气控制电路分析的内容与要求电气控制系统是生产机械设备的重要组成部分，对设备的安装、使用和维护、工程技术人员不仅要考虑生

16、产设备的结构和传动，还要提出系统的控制方案。通过对各种技术资料的分析，掌握电气控制电路的工作原理、技术指标、使用方法和维护要求等。分析电气控制电路的具体包括以下方面。1.2.1 分析电气控制系统分析方法与步骤分析电气控制系统时，要结合有关技术资料将控制电路“化整为零”，即以某一电动机或电器元件（如接触器或继电器线圈）为对象，从电源开始、自上而下，自左到右，逐一分析其接通及断开的关系（逻辑条件），并区分主信号、连锁条件和保护要求等。根据图区坐标标注的检索可以方便地分析出各控制条件与输出的因果关系。一般的分析方法与步骤如下。1.总体浏览 了解电路的功能与设备的构成或执行电器的类型、工作方式、启动、

17、控制、反馈等基本控制要求。2 .分析控制电路 运用“化整为零，顺藤摸瓜”的原则，将控制电路按功能不同划分成若干个局部控制电路。从电源、信号输入开始，经过逻辑判断，写出控制过程。如果控制电路较复杂，则可以先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中进行重点分析，然后对其的典型电路进行分析，最后再分析它们在整个电路中的作用。3.分析辅助电路 辅助电路包括执行元器件的工作状态显示、电源指示、参数测定、照明和故障报警等部分。辅助电路中很多部分是由控制电路中的元器件来控制的，所以在分析辅助电路时，还要交替根据指示电路的状态进行分析。4 .联锁与保护环节 生产机械对安全性和可靠性有很高的要求，为实现

18、这些要求，除了合理地选择控制电路外仍需要设置一系列电气保护装置必要的电气联锁。在电气控制的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。5.总体检查 经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理及各部分之间的控制关系以后，还必须用“集零为整”的方法，检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度去检查和理解各控制环节之间的联系，以便清楚地理解原理图中每一个电气元器件的作用、工作过程及主要参数。1.2.2 电气设备常用基本文字符号即辅助文字符号表1-1 电气设备常用文字符号（GB7159-1978)设备、装置和元、器件种类名称举例基本文字符号单字母表示双字母表示组件部件分离

19、元件放大器激光器调节器A本表其他地方未提及的组件、部件电桥AB晶体管放大器AD集成电路放大器AJ磁放大电路AM电子管放大器AV印刷电路板AP抽屉柜AT支架盘AR非电量到电量变换器或电量到非电量变换器热电传感器热电池光电池测功计晶体换能器送话器拾音器扬声器耳机自整角机旋转变压器模拟和多极数字变换器或传感器（用作测量和指示）B压力变换器BP位置变换器BQ旋转变换器（测速发电机）BR温度变换器BT速度变换器BV电容器电容器C二进制元件延迟器件存贮器件数字集成电路和器件延迟线双稳态元件单稳态元件磁芯存贮器寄存器磁带记录机盘式记录机D其它元、器件本表其他地方未规定的器件E发热器件EH照明电EL空气调节器

20、EV保护器件过电压放电器件避雷器F具有瞬时动作的限流保护器件FA具有延时动作的限流保护器件FR具有延时和瞬时动作的限流保护器件FS熔断器FU限压保护器件FV1.3 电气线路图绘制的基本原则 电气线路图绘制的基本原则是识读图形的基础上，一般包括1 每张图表均标有相应的项目代号，相同的元器件按照顺序依次编号，例如 R1,R2，2K10，2K11,NB-K103、NB-K104等；元件或设备与元件或设备间的连线必须按相应规则或以系统规则进行编号。2.在继电器组成的控制电路中，其逻辑控制功能一般由各继电器的触头串或并联所组成。其触头在电气线路图的规则一般为：水平方向为上闭下开，垂直方向为左开右闭。3根

21、据需要可以标注元器件的型号、参数或测试点的波形图、测试点的对地电压等。4模块电路常以方框表示，并标注接口或使用标准规定的图形符号表示。在比较复杂的电路中，为避免电路图过于密集、线条太多导致电路分析困难，一般采用简化图形并做好相应功能的标注以便绘制或读图，简图可以省略的部分可以包括电源电路线、较远距离之间的连线、形式功能相同电路的同类省略及总等。 第2章 电气线路中使用的元件及电器2.1 继电器2.1.1 继电器的结构与原理继电器由一个线圈和一组或几组带极点的簧片组成，继电器的构造和原理图如下。表示方法：继电器的线圈用一个长方框表示，同时在长方框内或旁边标上继电器的文字符号K或KR。继电器的接点

22、有两种表示方法：一是把它直接画在长方框的一侧；另外一种是按电路连接的需要，分别画在各自的控制电路中，必须在属于同一种继电器的线圈和接点旁用相同的文字符号标注，并把接点编号。在电路图中，接点组的画法，应按线圈未上电时的原始状态画出。图2-1 继电器的构造和原理2.1.2 继电器的继电特性及结构特征分类继电器输出入量和输出量之间在整个变化过程中的相互关系成为继电器的继电特征或控制特征。用X表示输入回路量，y表示输出回路的输出量，如图2-2所示，当输出量X 连续变化到一定量Xa时,输出量y发生跃变，有0增加到ya值,则是输入量继续增加，是输出保持不变。相反，当减少到xb是，y又突然由ya减少到0。X

23、a被称为继电器的动作值，Xb被称为继电器的释放值，ya即是继电器的负载。图2-2 继电器的继电特性1.电磁继电器电磁式继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。其工作原理是在线圈两端加上电压后，线圈中流过一定的电流。由于电流的磁效应，铁芯被磁化而具有磁性，动铁片（衔铁）就会克服返回弹簧的拉力而吸向静铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状

24、态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。2.干簧继电器(1) 结构：把两片即导电又导磁的材料组成的簧片平行的封入充有撱性气体的玻璃管中组成的开关元件。两簧片一端重叠并有一定的空隙，便于形成接点。干簧管的接点形式有两种：一是常开接点（H）型，平时打开，只有簧片被磁化时，接点才结合；二是转换接点的单簧管：结构上有三个簧片，第一片用只导电不导磁的材料做成，第二第三用即导电又导磁的材料做成，上中下依次是1，3，2。平时，由于弹力的作用，1、3相连；当有外界磁力，2、3磁化，相吸。形成一个转换开关。(2) 基于以上机构原理，把干簧管放在线圈里，就可以制成一个干簧继电器；在同一

25、干簧继电器中可同时放置24个单簧管，以得到多对极点的干簧继电器。(3)干簧继电器的优缺点：优点为：体积小，质量轻；簧片轻而短，有固有频率，可提高接点的通断速度，通断的时间仅为13ms，比一般的电磁继电器快510倍；接点与大气隔绝，管内有稀有气体，可减少接点的氧化合碳化；并且由于密封，可防止外界尘埃杂质对接点的侵蚀；但缺点是触头的容量小。3.固态继电器（SSR）固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光

26、电隔离型为最多。4.热继电器热继电器是由两种不同热膨胀系数的金属片压制组合构成，在通过电流时，造成该双金属体发热膨胀，因膨胀系数不同，致该双金属变形、弯曲，从而断开常闭接点或接通常开接点，起到自动控制的作用。在电动机控制回路中，主要应用热继电器的常闭接点，其常闭接点串入电动机主控制回路接触器的电磁线圈，通过调节热继电器的动作电流，在电动机超过额定工作电流时，热继电器双金属片能够正常动作，断开接触器电磁线圈，从而断开电动机电源，起到了保护电动机的目的。5.时间继电器当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。(1)磁时间继电器：当线圈加上信号后，通过减

27、缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。(2)电子时间继电器：由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。(3)混合式时间继电器：由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。6.高频继电器用于切换高频,射频线路而具有最小损耗的继电器。7.其他类型的继电器光继电器, 声继电器,仪表式继电器,霍尔效应继电器,差动继电器，总线耦合专用继电器等。2.1.3 继电器主要技术参数及附加电气线路 1.技术参数（1）额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。（2）直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻

28、，可以通过万能表测量。（3）吸合电流指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。（4）释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 （5）触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。2.继电器附加气线电路（1）串联RC电气线路：当电路闭合的瞬间，电流

29、可以从电容C通过，使继电器线圈两端的电压比正常工作高的电压，使迅速吸合，能缩短吸合时间，当电路稳定后，电容不起作用。（2）并联RC电气线路：当断开电源时，线圈中因电感而产生的电流，通过RC放电，使电流衰减减慢，从而延长了衔铁的释放时间。（3）并联二极管电气线路：当流经继电器线圈的电流瞬间减少时，在它的两端会产生一个电动势，它与原电源电压重叠，加在与继电器串联的输出晶体管的c，e两极，使c，e极有可能被击穿。为消除感应电动势，在继电器旁并联一个二极管，以吸收该电动势，起保护作用。二极管的负极与继电器接电源正极相连。2.2 低压微型断路器（MCB）2.2.1 结构和工作原理低压断路器由操作机构、触

30、点、保护装置(各种脱扣器)、灭弧系统等组成。低压断路器的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。2.2.2

31、低压断路器的选择对于不同性质的负载，在其电路上选用的断路器的额定电流和保护特性也是不同的，例如，在电阻负载型回路上，对应的负载为电灯（白炽灯）、电热器等，理论上，所选的微型断路器其额定电流应大于或等于线路或电气设备的额定电流，考虑可能发生的误动作，设计上选用额定电流为（1.11.15）倍线路或电气设备的额定电流。白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达线路或电气设备额定电流的10倍，故在选用时应选用型脱扣特性的微型断路器。在选择低压断路器的时候，应遵从以下原则：（1）额定电流和额定电压应大于或等于线路、设备的正常工作电压和工作电流；（2）极限

32、通断能力应大于或等于电路最大短路电流；（3）欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压；（4）过电流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大负载电流；2.3 接触器 实际上，接触器具有继电器所有的特点，应是继电器的一种特殊。而接触器是一种用来频繁地接通和分断主电路、辅助电路以及较大容量控制电路的自动切换电器，它的特点是能进行远距离自动控制，操作频率较高，通断电流较大。接触器的结构与工作原理与继电器大体相同，但由于接触其的工作性质又与继电器有所区别，由电磁体、触点、传动机构、灭弧系统组成。触头是电器的执行机构，直接关系到电器工作的可靠性。触头有四种工作状态：闭合状态、触头闭合过程、触头断开状态和开

33、断过程。在触头开断电流时，一般在两触头间会产生电弧，所以应用在高压、大电流的主电路上的接触器都带有灭弧栅或灭弧装置。触头磨损有机械磨损、化学磨损和电气磨损三种，而电气磨损是主要的，发生在触头闭合电流的过程和触头开断电流的过程。触头熔焊主要发生在触头闭合电流的过程和触头处于闭合状态。触头熔焊后就不能执行开断电路的任务，甚至引起严重故障。如广州地铁列车上的较大型接触器有3K03、3K06、K100、1K01、K4等，而一般中等功率的接触器则多用于如空调系统控制电机的接触器等。第3章 城轨控制电气线路应用分析 任何系统都是由多个不同功能的基本控制电路所组成，其基本思想都是将多个基本控制电路通过导线有

34、机的按一定逻辑功能进行连接后构成一个完整的或部分的自动化过程处理或执行的电路。只要熟悉元器件的功能与特性，了解和掌握基本电路的工作原理，那么就能举一反三地进行分析复杂的电路。下面，我们就对在控制电路中常用的到基本电路进行分析。3.1 电气线路的控制原理以及其功能作用3.1.1 启动停止控制电路（自锁线路）电气线路的构成 如图3-1所示是一般三相鼠笼异步电动机单向旋转全压起动控制电气线路，该电路为主电路、控制电路两部。主电路有三相组合开关SA、熔断器FU1、接触器K的三相主触头、热继电器FT和电动机M构成；控制电路由熔断器FU2、热继电器FR辅助常闭触头、停止按钮开关SB1、和启动开关SB2以及

35、接触器K组成。图3-1 三相鼠笼异步电动机单向旋转全压起动控制电路电气线路的工作过程 先合上组合开关SA，主电路即引入三相电源，然后，按下启动按钮SB2,接触器K得电，其辅助触头闭合对SB2模拟闭合，实现对接触器K永久得电的功能。同时K的三相主触头闭合，把三相电源送入电机M，从而保证电动机连续运行。这种依靠接触器本身辅助触头使其线圈保持得电的现象称为“自锁”，这对辅助触头成为自锁触头。当按下SB1的时候，辅助电路电源断开，接触器K失电，其三相主触头断开，电机M失电停止。同时接触K的自锁辅助触头因接触器K断电而断开，控制回路解除自锁功能。控制电路的保护环节 由于电路采用了熔断器、热继电器、接触器

36、、按钮开关等保护电器和控制电路，所以该电路具有短路、过载、欠压和零压保护功能。3.1.2 110V接点互锁控制电路由控制台的两个带显示灯的按钮，分别用来控制2Y01的“工作”和“停止”，它的控制原理图见图3-3。实际上，受控设备的“工作”和“停止”就是控制电磁阀2Y01的“得电”和“失电”从而相应受控设备的动作与否。当按下动作按钮时，2K31继电器得电，使得2K33继电器得电自锁，2K33得电又使得电磁阀2Y01也得电，连接受控设备投入工作，相应的驱动机构动作，并持续保持得电状态，当按下停止按钮时，2K32继电器得电，2K32的常闭触头断开，使得2K33和电磁阀2Y01失电，受控设备停止。图3

37、-2 简单的互锁控制电路 这只是一个简单的互锁控制电路，实际上的电路在保护功能上会更为复杂。3.1.3 多地点与多条件控制电路1多地点控制 在大型机械设备中，为了操作方便，常要求可在多个地点进行控制操作，如图3-4，为了实现多点控制，在电路中用了多组按钮，将起动按钮做并联，停止按钮作串联。分别把三组的按钮开关装置在三个不同的地点，就可以实现三地操作。K1线圈的通电条件为只要按钮SB2、SB3、SB4三个触点中有任一闭合，即当在几个条件中，只要求具备其中任一条件，便可接通电路。这种动合触头并联构成了逻辑“或”。K1线圈的断电条件为按钮SB1、SB5、SB6三个触点任一断开，即当几个条件具备一个条

38、件时就可以切断电路。这种动断触点串联构成了逻辑“与非”，所以可以实现多地点进行控制。2多条件控制 有的自动控制电路中，为了保证操作安全，需要多个条件满足才能开始工作。如图3-5所示，起动按钮作串联连接，停止按钮作并联连接，便组合成多条件控制电路。K1线圈通电条件为SB4、SB5、SB6三个触点都要被闭合，即当几个条件同时具备时，电路才会接通。这种触点串联构成逻辑“与”。K1线圈的断电条件为SB1、SB2、SB3三个触点都要断开，即当几个条件都具备时，才切断电路，这些触点并联构成逻辑“或非”。图3-3 多地点控制 图3-4 多条件控制受电弓电气控制线路分析1.受电弓是从接触网向整个列车电气系统的

39、供电以及输送再生制动能量的必要部件。在刚性和柔性接触网的线路上均能适用。目前北京、上海、广州已经建成地铁系统，其受电制式有第三轨受电(如北京地铁)和架空线受电弓受电(如上海、广州地铁)两种，其中架空线受电弓与机车受电弓在结构、原理等方面有诸多相似之处。受电弓控制电气线路图如图3-5所示图3-5 受电弓控制电路图2F30 受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2K04 列车控制启动继电器 2K10 紧急制动继电器 2S01 升弓开关 2K31 升弓启动继电器 2K33 受电弓保持继电器2.受电弓电气线路控制原理（1）升、降弓装置：升、降弓装置包含电磁阀和缓冲阀，保证实现下列两个功能：电磁阀得电，使

40、压缩空气通过，从而使受电弓升起；电磁阀失电，让压缩空气流出，使受电弓降弓；缓冲阀上分别装有调节螺栓，用来调节控制受电弓弓头的升、降速度与时间。受电弓控制回路（如上图所示）由列车电源线(DC110V)正端30420提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关2F30。受电弓控制回路（如上图所示）由列车电源线(DC110V)正端30420提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关2F30。当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器2K04和紧急制动继电器2K10分别得电工作。（2）升弓控制原理：司机可以操作升弓开关2S01来执行“升弓”指令，通过自动空气开关2F31、列

41、车控制线21103，使升弓启动继电器2K31得电。2K31控制各自单元车辆受电弓保持继电器2K33，2K33得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀 2Y01得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。(3)降弓控制原理：司机可以通过使用降弓控制开关2S02来降弓，按下降弓控制开关2S02的常闭触点2l-22分断，先让2K31失电，同时2S02的常开触点13-14闭合，使降弓继电器2K32得电，通过常闭触点21-22和31-32使得2K33和2Y01失电，受电弓落弓，2K6由降弓自动空气2F32保护。在紧急情况时，单只受电弓可以通过操作设在A车司机控制面板的紧急制动开关使受电弓降弓（双弓），当

42、该开关被激活2K10继电器失电，其常开触点54-53和64-63直接分断2K33和2Y01。 (4)升弓条件：受电弓能够升起来，升弓气压不能小于3bar。当升弓气压小于3bar时，可以利用A车8号座位下的脚踏泵来提供足够的升弓气压。当列车在“有电无气”状态下升弓时，可以先按下升弓按钮，使电磁阀2Y01得电，连接受电弓的气路被打开，然后踩脚踏泵升弓，这就是通常说的“有电无气”升弓方法。(5)受电弓的状态可以从按钮灯上判断：当升弓按钮的绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起；当降弓按钮红灯亮时，表示所有受电弓都已降下；当升弓按钮的绿灯和降弓按钮红灯都不亮时，表示两个受电弓处于不同的状态（如升单弓）。3.

43、2 广州地铁二号线列车“牵引命令”形成的电气线路分析3.2.1 电气线路图如图所示为广州地铁二号线列车“牵引命令”形成的电气线路图，图中列车主风缸压力监测继电器在气压上升时，要求大于7Bar,压力开关B01才会动作，继电器得电；若气压处于下降阶段，在气压低于6Bar时，B01断开，继电器失电。图3-6 “牵引命令”形成的电气线路图 2.元件功能介绍2K06为牵引继电器； 2k56为列车主风缸压力监测继电器；2K11为零速监控继电器在列车速度为零时吸合，它回路里的2K13是在列车速度大于零时由DX给电的，因而，列车在牵引时，2K11是不得电的。2K11的主要作用有：（1）静态下使2K09、2K1

44、0得电，是牵引命令发出的前提条件，是列车人工模式 下无紧急制动的保证。（2）是列车在运行时不能打开车门的重要条件（车门使能信号控制）。（3）控制轮缘喷油器。2K57为停车制动检测继电器， 8K09为列车左边车门监测继电器，8K10为列车右边车门监测继电器， 2S10为停车制动旁路开关，2S13车门旁路开关，2S19为主风缸压力旁路开关，4S01为ATP切除开关，2K30为取消牵引命令继电器（启动联锁时该继电器得电断开牵引命令），2S18为列车紧急牵引开关。3.逻辑关系从图可看出，列车牵引指令的发出，需经过四个联锁：列车主风缸压力需大于6.0bar，所有列车的停车制动均已缓解，所有列车车门已关好

45、，列车无启动联锁(2K30不得电)。只有当四个条件均已满足时，列车牵引指令才可发出。 1 1 列车主风缸大于6barEBCU 主风缸压力旁路开关2s19 1 停车制动缓解停车制动旁路开关2s10 DX 1 所有车门关好锁好 车门关好锁好旁路开关 列车无启动联锁 紧急牵引模式2s18图3-7接点电路转化的逻辑图另外，出于对列车的保护，在列车启动后，列车牵引控制系统将对列车气制动压力进行监测，如气制动不能缓解，列车同样无法启动，并设有所有气制动缓解的旁路开关2S14。故列车牵引条件共有五个启动联锁关系。需要注意的事项：列车因通讯故障出现启动联锁后（如检测不到两个或两个以上的车辆状态时,列车启动联锁

46、,使2K30得电断开正常牵引命令），在紧急牵引模式下，紧急牵引命令值虽然送给了DX模块后转送给了VTCU，出于安全的考虑，VTCU仍然要求正常牵引命令回路的信号（车门信息，主风缸压力，停车制动缓解，气制动缓解等），才会送出紧急牵引值。因此，我们常要求打下故障端的微动开关4F01,终止A车得DX模块工作，从而保证2K30失电，使列车在通讯故障的紧急情况下也可以牵引。3.3 广州地铁一号线列车“气制动缓解信号MBG”的电气线路分析广州地铁制动系统包括电制动和气制动，其中常用制动以电制动为主，只有在电制动力不足，或低速停车时（8km/h），才施加气制动。为了防止在列车牵引时气制动不能缓解而对轮对造成

47、危害，必须对列车气制动状态随时进行检测。图3-2c 表示单节车气制动检测控制图，其中B01、B02分别为一节车两个转向架的气制动压力检测开关，其动作值为：当气制动压力大于1.2bar时断开，小于0.8bar时闭合；2k54为单节车气制动缓解继电器，2k53为单节车气制动施加继电器。当两个转向架的气制动检测开关全部闭合时（即气制动全部缓解），气制动缓解继电器2K54才能得电吸合。图3-8单节车气制动检测控制图MBG信号表示列车气制动缓解信号，从图3-8 可以看出，只有当六节车的气制动全部缓解，或者，打气制动旁路开关，气制动缓解信号MBG才能为真。列车牵引控制单元在列车启动后，发出气制动缓解指令。

48、图3-9 MBG信号3.4 广州地铁三号线列车高速断路器工作的电气线路分析3.4.1 电气线路图广州地铁三号线高速断路器工作的电路如图3-10（附录一）和图3-11（附录二）所示。3.4.2 HSCB工作原理分析这是一个典型的全压、大电流起动并进行一段延时后使用降压方式运行的接点电路。图中的高速断路器（HSCB）是本身就自备有过电流、过压电压保护大型快速动作的接触器，特点是：线圈直流阻值小，驱动电流大，机械动作时间反应快，主触头容量大，其整定电流值可以根据不同需要进行一定标准设定。该功能有输入电路，图3-10状态指示电路以及输出电路（执行和反馈电路）组成，图3-11。当在司机控制台上按下“HS

49、CB合”按钮时，110V电压送入KILP（车辆控制单元的输入输出设备）并送入车辆控制单元(VCU)中，经过一定的逻辑后，再通过编号为 JH-K121.C055的KILP输出信号，首先驱动继电器HSCB起动继电器GB-K102动作，使得高速断路器线圈得电电路的限流电阻被旁路。同时，GB-K102的辅助触头将状态反馈给VCU，VCU得到反馈信号后，再发出HSCB合指令使得GB-K101闭合，GB-K101触头将110V送入HSCB线圈。HSCB得电闭合，其辅助触头反馈给VCU，VCU取得HSCB已经闭合好的信号后，再断开GB-K102的电源，限流电阻GB-R101与HSCB串联并维持运行，“HSC

50、B分”指示灯熄灭，“HSCB合”指示等被点亮。此时完成HSCB的闭合工作。当按下“HSCB分”按钮时，110V同样送入KILP,并由驱动的KILP断开GB-101继电器，从而使得电的HSCB线圈失电而分断，“HSCB合”指示灯熄灭，“HSCB分”指示等被点亮图3-11中的保护有，VCU内部的一定逻辑保护，如合的重复次数在一定时间的限制，HSCB本身的过电流、过电压保护，同时也受到牵引逆变器FD-T101及FD-T102的内部短路或故障后的保护。第4章 广州地铁车门线路故障案例分析4.1 广州地铁一号线车门线路故障案例分析4.1.1 广州地铁一号线车门线路常见故障继电器卡滞、烧损，行程开关内部弹

51、簧老化造成触头接触不到位. 存在的问题现象：广州地铁一号线列车2122在正线出现开门后，1C22车整节车门打不开，司机到现场发现该车的单节车右边门电源控制开关8F10微动开关跳闸，根据一号线列车故障处理指南复位8F10后1C22车10/12号车门仍无法开启，司机将该车门切除。列车回库后，恢复1C22车10/12车门，试验该门开关门功能正常，未发现异常。模拟正线8F10跳闸故障，先打下单节车的8F10，按开门按钮给出开门指令，然后再打上8F10，1C22车10/12车门不能打开。采取相同的方法，在其他车上检查，发现一列车中有20%-40%的车门按照上述方法不能开门，甚至有的车整节车门都不能打开。

52、检修作业中需要调整车门V型、锁钩间隙等，影响车门打不开的机械因素众多，其中锁钩间隙是一个重要参数。锁钩间隙的设定，一方面要保证车门正常锁闭，防止列车在运动过程中车门打开；另一方面也要确保短行程风缸的“凸头”能顶开锁钩解锁。然而检查发现不能正常打开车门的机械参数基本都在标准范围之内。S1或S2行程开关接触不到位：S1/S2各有一对常开触点，并联在一起检测单个门的关闭和锁闭状态，一对常闭触点串联在一起用于整节车的车门状态检测。车门关闭并锁好后，如果单个门检测都正常，即S1/S2常开触点都已断开，但整节车侧墙黄色指示灯不灭，排除整节车继电器8K27/8K28的故障后，说明至少有一个门的S1/S2常闭

53、触点没有闭合。在这种情况下，由于单个门指示灯都已熄灭，无法直接判断是哪个门的故障，可以通过逐个切除，即由S3旁路S1和S2的串联电路，找到有故障的车门。广州地铁一号线自1997年运营以来，主要故障有以下几类（1） 车门锁闭行程开关S1故障。（2） 车门关闭行程开关S2故障。（3） 钢丝绳松动故障。（4） 气路故障。包括解锁风路、排风回路故障、气缸故障。在此4类故障中，气路故障一般为运营几年之后比较容易出现的一类故障。追溯其原因，目前为止发现主要有以下2种：（1）气缸运用时间过久，造成部件老化，气缸活塞的密封圈磨耗大而造成缸筒和活塞之间出现间隙，密封不紧。当车门关闭时，压缩空气进入驱动气缸，作用

54、于活塞的右边，推动活塞左移，由于活塞的密封圈因磨耗大而出现间隙，部分压缩空气会进入驱动气缸的右边，导致左边的压缩空气压力不够造成活塞不动作或者右腔里空气压力大，影响右腔排放空气的时间过长造成开关门时间过长，车门难以到达关闭位，S1、S2不动作，此时车门不能打开或关闭。（2）气缸出厂时就存在一些隐性的质量问题，未被发现，但在装车动用一段时间后，问题慢慢暴露出来，造成影响车辆运营的大问题。4.1.2 故障分析处理开门失败分析：模拟正线开门时8F09、8F10跳间后复位，开门过程如图4-2A 所示，开门指令给出后，开门继电器8K23得电并保持，由于8F09跳闸，车门无法打开，开门指令和解锁指令同时给

55、出。而8F09、8F10跳闸时，车门关门电磁阀Y2失电，关门风缸排气，车门失去关门力后，门页在车门橡胶条件反弹作用下有门开的位移，致使锁钩和锁销卡紧，这种情况下开门指令、解锁指令同时给出；这是开门风缸进气，而关门风缸的气先已排出，造成开门风缸的气压驱动力比较大，驱动风缸车门的动作执行相对比较快，锁钩还未完全解开，驱动风缸已经开始驱动开门，就导致解锁动作和开门动作发生“冲突”，致使部分车门不能打开。开门指令8K2得电8K1得电8F0电源8K3得电Y01开门和Y03解锁部分车门 不能打开的图4-1开门失败流程图3.试验验证为了确定开门速度和车门发生该故障之间的关系，以便验证、修订检修标准，从检修规

56、程上解决这种车门新问题，我们对存在问题的车门做了多次测试，测量并记录了试验数据。开门开始信号取开门继电器8K11的电源，在车门完全开的位置加装行程开关，取开门结束信号。（1）调整前开门时间为2.12s（小于开门最低时间2.5），模拟复位微动开关不能开门，试验结果为部分车门开门速度过快，开门时间低于最低要求。（2）调低开门速度，当开门时间调整到2.24s时，模拟复位微动开关可以开门，试验结果为：大部分车门虽然能够正常开关门，车门同步性也满足要求，但是开门速度过快，不符合要求。（3）调整开门时间到标准范围（30.5）s，两种方式都可以开门，部分存在问题的车门仅仅通过调整开门时间到标准范围就可以解决

57、该问题。试验结果表明：通过先给开门指令再复位8F09、8F10微动开关的开门方式，在刚好能开门的基础上再多调一圈降低中央控制阀的开门速度，就可以满足开门时间标准要求。广州地铁一号线的车门时间是用秒表测量的，很难准确地测量到实际开门时间，通过这种方法可以检查车门的开门时间，避免了车门新故障，又改进了检修工艺。4. 解决措施针对开门时8F09、8F10跳闸复位后，部分车门不能打开的这种情况，主要可以采取以下措施：（1）调整中央控制阀的开门速度，给解锁一定的时间裕量，就保证了先解锁后开门。（2）调整车门“V”型,一般调至顶部间隙比底部间隙大1.52mm（原检修标准是（22）mm）。调低车门“V”型，

58、减小了Y2电磁阀失电后，门页由于车门橡胶条的反弹作用而产生的少量的门开的位移。在实际操作中发现部分存在问题的车门，在调整开门速度后，虽然能按上述方法开门，但是开门速度过低不能满足要求，这种情况调低车门“V”型参数就可以解决。对3132车进行了调整并跟踪，调整前有18个车门存在上述问题，一个月后检查发现只有2个车门存在上述问题，这两个故障车门的开门速度仍然过快，降低开门速度后试验正常，试验结果验证解决措施可行、效果明显。广州地铁一号线列车车门机械参数虽然在规程要求的范围之内，但是列车在实际运营当中可能会出现特殊情况下部分车门不能打开的情况，通过调整机械参数，可以避免列车晚点，具有重要的实际意义。

59、同时这种检查方式可以作为检修工艺来优化开门时间的检查方法。4.2 广州地铁三号线列车车门线路故障案例分析4.2.1 广州地铁三号线车门线路常见案例（1）故障事例：广州地铁三号线列车采用的是电动塞拉门系统，广州地铁三号线列车从2005年开通以来其车门系统就陆续出现过软件、硬件方面的故障，主要表现为门控制软件件系统不稳定、单个车门控制继电器故障、车门无法正常打开及关闭，尤其以“代码1”的故障为突出。（2）故障影响：仅2008年1月至7月就出现了216次代码1的故障，平均每个月出现31次该故障，最严重的时候一天出现7次，造成列车晚点、清客及下线，给正常的运营组织造成了严重影响。（3）故障分析：代码1

60、的车门故障主要表现为车门在开关门过程中不能完全打开或关闭，读取车门控制单元EDCU中的数据显示为故障代码1，即“车门驱动电机回路断开”。此故障可能产生的原因包括车门电机本身的故障、整个车门电机回路故障、控制车门电机动作的车门控制单元EDCU输出故障等，开门过程中若开门使能信号断开也会产生此故障。故障初步分析：如图4-2所示，广州地铁三号线每节车每侧有4对车门，每个车门具有一个车门控制单元EDCU。EDCU分为两种类型，一种是带有MVB通读卡的主控门控单元MDCU，该门控单元可与列车控制单元VCU进行通讯；另外一种是不带通讯卡的门控单元LDCU，该门控单元通过RS485与主门控单元MDCU进行通

61、讯。车门控制单元EDCU通过RS485组成一个通讯网络并通过两个主门控单元MDCU与车辆控制单元VCU进行通讯。图4-2 车门控制单元布置通过对代码1车门故障进行跟踪并对相关的故障数据进行统计、筛选分析，得出以下几个方面的规律（1）此故障一般发生在每节车的2个主门控单元MDCU，极少出现在非主控的门控单元LDCU上；（2）此故障一般出现在开门的过程中，主要现象为车门打开10cm左右的缝隙后无法正常打开；（3）此故障往往通过进行复位处理后可以恢复正常；（4）此故障在随机出现，并不会固定在几个车门上连续出现，任何一个车门都可能出现此故障。通过上面的分析，首先排除了此故障为单个车门故障。为进一步查找故障的真正原因，技术人员进行了故障模拟：在开门的过程中突然断开开门使能信号以模拟车门的状态。模拟的结果与列车在运营