某海外地铁项目电客车亏电下无法休眠问题的原因分析和改进措施

昝敬伟 袁国文

摘  要：针对某海外地铁项目在调试过程中发现电客车在亏电状态下无法休眠问题进行深入的分析及研究，最终找到问题发生原因，并制定相应的改进措施，使问题得到根本性解决。

关键词：电客车;唤醒;休眠;亏电;原因分析及改进措施

引言

某海外地铁项目电客车，采用C型车，共计31列车，为3动2拖组成的5节编组列车。每列車由2个相同单元（Tc1-Mp1-M=M- Mp2-Tc2）构成。蓄电池组安装分别安装在Tc1车与Tc2车底架，在无高压供电下为全车提供DC110V电压，为控制系统、照明系统等负载提供电源。在调试过程中发现电客车在蓄电池亏电至84V-87V情况下唤醒列车，出现车辆110V负载设备不断得失电，且整车无法正常休眠的现象，为防止问题扩大，影响后续车辆商业运营，联合供应商开始对该问题进行分析研究。

1 问题描述

当司机或维护人员在不知目标车已经处于亏电的情况下唤醒列车，由于蓄电池有少许浮电（电压在87V 左右），此时列车是可以被唤醒的。唤醒后列车负载陆续启动，低压母线电压会被逐步拉低，直至低于某些列车设备（如网络模块、紧急照明等）最低工作电压值，设备会陆续停止工作。列车设备停止工作后，低压母线电压会上升，直至电压高于列车设备工作的最小电压值，设备会再次工作。如此反复，设备不断得电失电，此时即使按下休眠按钮SPB，列车仍然无法休眠。

2.原因分析

2.1 车辆亏电自动休眠逻辑

当列车低压供电母线电压低于84V时，列车低压检测继电器 LVDR会失电，常闭触点闭合，同时LVDR会向数字输入输出单元DX4_1模块输入一个低压信号。列车网络控制系统TCMS得到该低压信号后，经TCMS内部处理后会输出 O_DRV_Low Voltage信号，进而使得休眠继电器 SLR 得电，列车休眠。

2.2 低压负载工作逻辑

低压：由AC400 V经充电机模块变换或蓄电池输出的DC110V电源。

低压供电有2条母线：一条110V永久供电列车母线，一条110V常用供电列车母线。

110永久供电列车母线直接与蓄电池相连，可以通过一个位于低压箱的蓄电池隔离开关断开连接。该母线负责在车辆处于睡眠状态时将车辆唤醒，以及车辆在睡眠状态时必要的低压直流用电。

110V常用供电列车母线通过列车供电接触器（受睡眠电路控制）与充电机直流输出 （蓄电池）相连，该母线负责除永久母线供电的其余所有直流负载的供电。唤醒操作之后，控制列车母线得电。

根据列车安全性能的要求，不同的负载采用不同优先级别的供电控制。

1级负载：永久电源由蓄电池隔离开关控制，只要蓄电池有电就总带电。

主要负载有：唤醒控制部分供电。

2级负载：受列车供电接触器（TSK）控制，而TSK受列车唤醒按钮控制。

主要负载有：辅助&牵引逆变器控制电源、制动系统控制电源，司机显示单元、紧急照明等。

2.3 故障原因

如图1所示，列车自动休眠必须满足两个条件：①.LVDR 失电，②. O_DRV_Low Voltage高电平。当列车检测到低压信号时，LVDR 会立马动作而满足条件①。但是条件②必须等到列车网络全部建立，网络检测到 LVDR 信号才会有 O_DRV_Low Voltage 信号输出，此为该问题关键。因为列车处于低压状态，蓄电池电压不足以支撑网络完全建立，所以网络一直无法输出 O_DRV_Low Voltage 信号。因此车辆无法自动休眠。同理，由于高压检测信号 O_DRV_NOHIVNC 无输出，所以手动按下休眠按钮SPB列车也是无法正常休眠。见图 3：

当电压继续拉低至 77V 时，供电接触器TSK在LVDR的控制下也会不停的得失电，辅助&牵引逆变器控制电源、制动系统控制电源，司机显示单元、紧急照明等二级负载会不断启停。

3.解决方案

查明了电客车在亏电情况下被唤醒网络无法建立，从而自动休眠和手动休眠控制回路不能导通，是电客车无法自动或手动休眠和一级负载与二级负载不断启停的原因。因此可从以下两方面尝试解决：

1.软件变更：变更软件控制程序，如去除TCMS低压逻辑图中第一个逻辑块中的 ComOK 信号，或者在网络未自检完成时默认输出为 1。从控制逻辑上该方案可行，但也要考虑到TCMS网络系统为海外供应商直供，软件变更收费较高且流程繁琐，周期较长。

2.硬件变更：

a.增加硬线处理：用跳线旁路低压检测信号 O_DRV_Low Voltage。

旁路掉该信号是直接让列车网络系统TCMS不参与列车蓄电池亏电自动休眠。存在的风险是单个低压检测继电器LVDR故障会导致列车自动休眠，假如列车在正线会导致救援故障。该方案风险较高。

b.硬线处理：用 EMTR 的常开触点旁路掉高压检测信O_DRV_NOHIVNC。

紧急牵引继电器EMTR有多余触点且数字输入输出DX模块与EMTR都在控制柜CMEC内，距离比较近。

实施方案b，经验证当列车网络建立不完全列车无法休眠时让列车打到紧急牵引模式，手动按下列车休眠按钮，列车一级负载与二级负载不会频繁得失电，列车正常休眠。该方案可行。

4. 结束语

电客车在蓄电池亏电状态下唤醒，车辆无法休眠同时二级负载不断启停问题经常困扰城市轨道列车调试和运营人员。通过深入分析找到问题原因，在不增加软件变更成本的情况下，找到解决方案，可以有效提高车辆使用效率，并对其他项目具有借鉴意义。

第一作者简介：

昝敬伟（1995年5月），男，汉，安徽阜阳，售后技术工程师，本科，中车南京浦镇车辆有限公司，城市轨道交通车辆故障诊断方向。1C0C11B8-032D-47ED-8878-3ADC1056112F