摘要：介紹了廣州新線蓄電池電力工程車的主要技術特點，對電氣系統關鍵技術及設計難點進行分析說明，并探討了關鍵設計項點的平推及應用。

關鍵詞：蓄電池電力工程車;電氣系統;設計

0引言

現代軌道交通裝備越來越趨于向多種供電模式發展，雙能源的蓄電池電力工程車因其低污染性、零排放性及高可靠性，已基本取代內燃機車，被廣泛應用于地鐵線路工程維護及地鐵車輛檢修，目前已成功運用在新加坡、澳大利亞及國內的香港、廣州等地區。廣州新線蓄電池電力工程車，是在消化吸收既有工程車設計平臺的基礎上進行技術創新的成果。該車型集成了雙DCU(牽引控制單元)設計、核心控制冗余設計、硬線邏輯冗余控制設計等特點，滿足廣州地區地鐵車輛的檢修及應急牽引需要。

1電氣系統

1.1主傳動系統

不同于傳統地鐵車輛的主傳動系統，廣州新線蓄電池電力工程車主傳動系統集成了接觸網供電、第三◆研究開發◆Vol.41No.3May20th，2018軌供電、牽引蓄電池供電及其相應的供電模式轉換控制電路等。因此，牽引蓄電池電壓的參數選擇，多種供電模式下牽引電路的集成設計及與其他部分電路的匹配方式等，成為廣州新線蓄電池電力工程車主傳動系統設計的重要內容。廣州地鐵供電系統有第三軌DC1500V和接觸網DC1500V兩種供電方式，在網軌巡檢時(第三軌和接觸網斷電)，整車由DC800V牽引蓄電池供電。

針對上述三種供電方式，廣州新線蓄電池電力工程車采用集成控制電路，通過軟件控制接觸器實現三種供電模式的平滑切換;并在硬線電路中使用接觸器輔助觸點，實現供電模式控制的硬線互鎖，保證單一供電模式的有效性和可靠性。

廣州新線蓄電池電力工程車的牽引變流器采用雙DCU控制，將兩個轉向架的牽引電器分開控制(架控)。在多種供電模式的控制電路中，為確保供電模式信息的傳輸有效性，供電模式確認信息分別通過MVB和硬線送給兩個DCU控制模塊。其主電路中高速斷路器的控制指令來自DCU，為保證單個DCU隔離控制時不影響高速斷路器閉合，在高速斷路器的控制回路中增加了單DCU隔離控制回路。

1.2輔助系統

輔助系統由輔助逆變器和輔助供電回路組成，為整車提供AC380V和AC220V輔助電源。輔助逆變模塊前端配置相應的電壓(電流)傳感器，由電壓傳感器檢測系統前端輸入電壓范圍后，閉合預充電接觸器，首先對直流電容進行充電;當電壓傳感器檢測到電容電壓與輸入電壓一致后，斷開預充電接觸器，閉合短接接觸器，向后續回路供電。

控制單元向變流器模塊給出逆變脈沖，逆變環節變頻啟動，輸出SPWM波，并通過電感與電容組成的LC濾波器，把SPWM波轉換成正弦波。DY型連接變壓器對交流電壓進行隔離，并給出中性點，即向輔助負載提供三相四線AC380V，50Hz或AC220V的交流電源。輔助系統中集成的斬波充電系統，由充電模塊和斬波電抗器組成，結合整車控制系統進行了邏輯上的優化設計，并通過單獨配置的可操作性較強的開關實現充電的自主控制。

接觸網和第三軌充電，可通過主電路供電回路與充電機集成，庫內電源提供與電網相同電壓，可以共用電網供電時的充電電路，再送到已有的充電電路;并通過斬波電抗器的濾波，提供充電電源。這樣緊湊型的設計，有利于控制整車重量及尺寸。

1.3控制系統

電氣系統結構的復雜性導致工程車控制系統較為復雜，因此選用帶有網絡功能的微機控制系統，主要完成對主傳動系統、制動系統、輔助系統的主要設備的控制，設備監控，以及整車故障信息的提示。工程車的牽引和制動控制、運行信息和主要設備狀態監視、以及診斷系統采用分布式總線控制方式。微機控制系統采用中央控制單元集中控制，中央控制單元完成車輛控制、事件記錄以及網關功能;采用分布式的信號采集及執行模式，信號輸入輸出由數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊完成。此外，中央控制單元通過MVB總線與子控制系統、人機接口設備實現通訊。子控制系統包括牽引傳動控制單元、輔助變流器控制單元、制動控制單元以及人機接口設備。

2主要技術特點

2.1多電源制式供電的主傳動系統

廣州新線蓄電池電力工程車主傳動系統集成了接觸網、第三軌和牽引蓄電池等三種供電方式。其供電主回路中加入二極管截流設計，在硬件上有效避免接觸網或者第三軌在供電時引起串電，提高機車系統使用安全;并通過硬件互鎖設計與軟件控制相結合的方式，有效防止多電源同時供電。當然，多電源制式的供電方式，也對工程車牽引系統的電源適用范圍提出了更高的要求。

2.2輔助系統冗余設計

考慮制動系統風源的持續性，廣州新線蓄電池電力工程車輔助系統中配置了空壓機應急電源，僅用于給壓縮機供電，以保證制動系統的風源。由于僅用于給壓縮機供電，空壓機應急電源在電網供電時會顯得比較浪費，而且三種供電模式下輔助變流器的輸入電壓相差較大，控制起來復雜，輸出電壓的品質也會受到影響，因此僅考慮DC800V供電模式下的方案.空壓機應急電源在待機狀態時，其輸出與工程車的輔助變流器AC380V輸出之間應有斷路器隔斷，并具備輸出端有電檢測功能;在檢測到輸出端有外部電壓時禁止提供輸出，而同時未檢測到DC110V啟動信號，禁止輸出，以防止兩種不同相位及對地電壓的AC380V短路。在提供輸出過程中，應能承受空壓機供電中斷(即接觸器34-K01跳開)無故障，應急電源3s內將輸出電壓降低到100V/10Hz，且內部接觸器保持吸合，以保證下一階段的立即變頻啟動需求。