城铁车辆辅助电源紧急启动方案

城铁车辆辅助电源紧急启动方案

孙洪庆 陈姝 陈卓

中车长春轨道客车股份有限公司 长春 高级 工程师 130062

摘要：城铁车辆依靠车载蓄电池进行列车激活，但是当蓄电池电压过低无法投入使用时，车辆需要具备紧急启动功能启动辅助电源，为车辆低压负载提供电源并且为蓄电池进行充电，保证车辆能够正常激活，提高车辆的可用性。
关键词：列车激活 紧急启动 蓄电池

缩写词：按钮-SW 紧急启动控制接触器-KA1 辅助逆变器-SIV 充电机-BCG 辅助控制单元-ACU

列车激活是车辆动车的最前提条件，当无法满足时，待运行车辆将面临紧急替换或是应急充电的情况。为了提高发车效率，城铁车辆现基本配置紧急启动模块，此启动模块具备不带紧急蓄电池的紧急启动功能，这个模块可以避免蓄电池寿命和充电效果对紧急启动模块的影响。

1 辅助电源正常启动方案说明

地铁车辆一般设置列车非永久直流母线和列车永久直流母线，非永久母线用于列车辅助电源启动后为列车直流设备供电，列车永久直流母线为列车激活提供控制电源。

现有的地铁列车激活控制方法中通过操作列车激活开关，检测列车蓄电池电源电压，当蓄电池电压高于终止电压时闭合列车非永久母线控制接触器触点，最终为列车辅助电源箱提供控制电源，此时通过司机钥匙激活司机室并且操作升弓按钮，完成车辆升弓到位。 当辅助电源输入高压正常、有控制电源以及内部无故障时，辅助电源立刻投入工作，输出车辆空压机、空调、电热等交流负载所需的交流电源和牵引、制动、网络、广播、门、空调等直流负载所需的低压直流电源，车辆此时蓄电池不再作为列车激活电源而转为车辆负载进行车载充电状态。

2 辅助电源紧急启动方案说明

当车辆蓄电池充电不良或者蓄电池严重亏电的情况下，蓄电池欠压继电器检测到蓄电池电压不满足要求，欠压继电器常开触点无法闭合进而非永久母线控制接触器无法闭合，导致列车辅助电源无法从非永久母线上获得低压控制电源，车辆无法投入使用。 此时就需要启动辅助电源紧急启动功能。以下从基于某个地铁项目的紧急启动电路原理、辅助电源紧急启动时序、紧急启动延时原因三个方面进行说明。

3 辅助电源紧急启动工作原理

图2-1 紧急启动电路原理图

本电路由设置在司机室的紧急启动SW、设置在头车辅助充电箱中的紧急启动电源构成，其中辅助充电箱内含辅助逆变器SIV和充电机BCG。在蓄电池欠压时，紧急启动电源检测到电池电压≤88±0.5V，电源延时3s后启动工作，操作紧急启动按钮，可以将辅助充电箱控制单元与紧急启动电源接通，使辅助逆变器启动，充电机检测到AC380V后启动。当充电机正常启动后电池电压≥98±1V时，电源延时10s后停止工作，由充电机向非永久母线输出并给蓄电池进行充电。

4辅助电源紧急启动时序

1) 升弓后，紧急启动电源输入DC1500V，紧急启动电源开始工作，监视非永久母线电压低于88V时开始输出DC110V。

2) 按下司机室的紧急启动SW，KA1控制线圈得电，KA1接触器闭合。

3) KA1接触器闭合后，紧急启动电源给辅助充电箱控制电源供电，内部SIV起动。

4) KA1接触器闭合信号发送给ACU，在紧急启动状态下充电机不触发输出欠压保护（蓄电池严重亏电时，可能会引起充电机输出欠压保护）。

5) ACU检测到AC 380 V以后，蓄电池充电机正常起动，输出DC 110 V给蓄电池充电和负载供电。

6) 当蓄电池两端电压升高到98V以上，持续10s后，紧急启动电源DC110V输出电压自动封锁，KA1线圈失电，紧急启动电路停止工作。

7) BCG的输出接辅助充电箱控制电源，因此SIV继续运行，BCG也继续运行,即使紧急启动电路停止工作也会不影响SIV和BCG的输出。

5 辅助电源紧急启动电源延时原因说明

5.1 启动延时原因说明

当紧急启动电源检测到电池电压≤88±0.5V时，电源延时3±1s后启动工作；由于电池后级负载突加时，电池电压会出现短时间的降低。如果紧急启动电源没有延时3s启动功能，此时若电池后级负载突加，电池电压会出现短时间的降低，当电池电压≤88±0.5V时，紧急启动电源就会立刻启动，电池电压经过短时间的降低后又恢复时，紧急启动电源又会立刻停止工作。频繁操作会使紧急启动电源在短时间内频繁启动，影响电源的使用寿命。

5.2 关断延时原因说明

当检测到电池电压≥98±1V时，电源延时10±2s后停止工作。由于突减负载时，电池电压会出现短时间的升高。如果紧急启动电源没有延时10S关机的功能，当紧急启动正常工作时，由于后级负载突减，导致电池电压瞬间变高，变高后的电压≥98±1V时，紧急启动电源就会立刻停止工作，当电池电压恢复到欠压状态时，紧急启动电源又会立刻工作。频繁操作会使紧急启动电源在短时间内频繁启动，影响电源的使用寿命。

6总结

紧急启动功能操作简便、体积小巧、重量轻，已经在城铁项目中得到了大量的应用，很好的避免了蓄电池欠压无法激活列车的风险，为城铁车辆列车激活提供了最后的保障。

参考文献

［1］童巧新.地铁列车激活电路分析［J］.山东工业技术 ，2019（10）:29-31.

［2］罗学峰，王梁.地铁车辆蓄电池激活电路分析及整改［J］.轨道交通装备与技术，2014（4）：34-35.

［3］单立新.辅助电源应急启动系统研究与发展［J］.信息系统工程，2015（8）：63-64.