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[摘要] 简要对列车辅助供电系统中DC110V供电构成情况进行了说明，并针对DC110V供电失效的原因进行模拟试验分析，根据分析结果制定了应急处理措施和对应的解决方案，减小因直流供电失效给列车带来的影响。
[关键词] 供电；失效；改进
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）XX-XXXX-01
1 引言
辅助电源系统是铁道车辆必不可少的重要组成部分。为了保证列车牵引制动等系统的正常运行，车上设置了各种辅助装置。同时，列车控制系统、照明系统、信息显示系统等由直流电源供电。
2 DC110V系统
列车充电机将辅助交流电转换为车载电源系统的DC110V直流电，并对蓄电池进行充电。充电机及蓄电池直流配电系统拓扑如图1所示。
DC110V供电等级分为：直连电池不间断供电（BD）和常规电池母线供电（BN）。
BD供电即负载直接与电池相连，不经过间断开关。BN由充电机箱内的电池接触器K1/K2闭合和关断来控制线路接触器Q1/Q2，可用司机室内的电池旋钮开关S01进行激活。
为了提高某些冗余负载的可用性，常规电池母线分两路供电，一路为BN1（如，CCU1、TCU1等），另一路为BN2（如，CCU2、TCU2等）。在紧急情况时，一些重要负载可通过司机室内的紧急开关S45，将由BN线路供电转为BD线路供电。
作为冗余设计，当一个牵引单元内的充电机或蓄电池故障，可通过充电机间BK连接线由另一牵引单元进行供电。
3 问题分析和改进措施
3.1 问题描述
当列车某一牵引单元直流供电失效，所有受电弓均无法升起，故障单元的牵引、辅助、电制动等不能正常工作。
从故障发生部位看包含部分安全回路、高压系统、牵引单元、CCU失效等，故障代码过多，且同时发生。若首次出现此类故障，将无法及时、准确判断故障点，有必要对此情况进行分析，制定应急措施或解决办法。
通过对列车CCU、TCU等控制单元历史数据进行分析，并对动车组内部设备进行巡查，发现故障单元的CCU1和的部分输入/输出模块处于无电状态，各类指标灯均处于熄灭状态，BN1直流供电母线无电。
由于出现故障的相关系统也由BN1母线供电，随即对故障单元的充电机进行检查，发现BN1母线输出接触器Q1因线圈无电未吸合。
通过在司机室进行一次集控蓄电池复位操作，用于集控闭合BN1母线接触器Q1的控制继电器K1可吸合，BN1母线输出接触器Q1有吸合动作但不能自保持。经过多次复位操作后BN1母线输出接触器Q1有吸合动作并能自保持，Q1吸合正常且BN1母线输出正常后，原来无电的设备现恢复供电后工作正常。进行升弓操作，各牵引设备状态正常。
3.2 模拟分析
根据故障情况来看，BN1母线输出接触器Q1用于自保持的常开辅助触点吸合不良是导致BN1母线无电的原由。
经过多次接触器吸合试验和电路压接线检查，初步排除接触器机械原因，以及接线和压线相关原因。
故判断可能由于蓄电池上电之初或复位，电池开关旋钮S01闭合后保持时间短或闭合不到位造成，并按图2所示原理进行模拟试验。
通过蓄电池旋钮开关S01控制继电器K1线圈得电，利用示波器探头1观察K1线圈得电瞬间的保持时间（通道1），探头2观察接触器Q1吸合状态（通道3）。接触器Q1自保持吸合的条件为继电器K1线圈得电保持时间最小为130ms。
当继电器K1线圈得电保持时间较短（可由手动操作蓄电池旋钮开关产生） 时，如图3所示，接触器Q1仅通过K1主触头吸合大约100ms，当K1线圈失电后，接触器Q1无法进行自保持便断开（通道3波形）。
3.3 应急措施
通过模拟分析，对BN1失效制定对应措施：
1、增加警示标识“ ”，提醒操作人员旋拧蓄电池开关到位，同时要求在开关位的保持时间至少1s。
2、为保证列车运行，制定应急处理措施，将主控司机室故障开关面板上的紧急系统电源开关S45至“开”位，启用紧急供电；并在司机显示操作界面上切除故障牵引单元的受电弓、主断路器及车顶隔离开关；另一牵引单元进行升弓、合主断，维持运行。同时，考虑增加备用开关，以保证接触器Q1自保持完成。
3.4偏差改进
根据DC110V配电原理，考虑到若BN2供电失效，应与BN1类似。然而，对于其中一个牵引单元BN2供电失效，在另一牵引单元中占用司机室通过应急处理，车辆状态不同。
经列车服务软件检查，中央控制单元判断列车为“外部供电模式”不允许辅助变流器工作，无法提供辅助电源。而中央控制单元释放控制并且逻辑中“没有处于外部供电模式”如图4所示，需信号$E521_10（即外部供电钥匙电源线路的断路器状态）为1。
当外部供电钥匙所在牵引单元BN2失电时，虽然外部供电钥匙状态线路的断路器闭合正常，但是由于断路器触点反馈信号线路也由BN2供电，状态信息丢失。对于此偏差，从硬件线路上，可将信号$E521_10线路调整为BN2转BD（BN2/BD）供电形式；从软件上，在中央控制单元（CCU）软件中将信号$E521_10存储地址位置改由BRAM进行存储，以保证信号状态信息仍可以有效获取，不受供电线路影响。
4 结束语
针对DC110V供电失效问题进行研究分析，结合模拟试验测试，制定出动车组供电失效的应急措施和注意事项，并对于出现的偏差进行优化。由于动车组控制系统的复杂性，在具体的设计和运用过程中逐步完善。
参考文献
[1] 郭晓燕，铁道机车车辆的辅助电源系统[J]. 机车电传动，2008.04
[2] 苑丰彪，杨君.高速动车组辅助供电系统[J].机车电传动，2009.01.
[关键词] 供电；失效；改进
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）XX-XXXX-01
1 引言
辅助电源系统是铁道车辆必不可少的重要组成部分。为了保证列车牵引制动等系统的正常运行，车上设置了各种辅助装置。同时，列车控制系统、照明系统、信息显示系统等由直流电源供电。
2 DC110V系统
列车充电机将辅助交流电转换为车载电源系统的DC110V直流电，并对蓄电池进行充电。充电机及蓄电池直流配电系统拓扑如图1所示。
DC110V供电等级分为：直连电池不间断供电（BD）和常规电池母线供电（BN）。
BD供电即负载直接与电池相连，不经过间断开关。BN由充电机箱内的电池接触器K1/K2闭合和关断来控制线路接触器Q1/Q2，可用司机室内的电池旋钮开关S01进行激活。
为了提高某些冗余负载的可用性，常规电池母线分两路供电，一路为BN1（如，CCU1、TCU1等），另一路为BN2（如，CCU2、TCU2等）。在紧急情况时，一些重要负载可通过司机室内的紧急开关S45，将由BN线路供电转为BD线路供电。
作为冗余设计，当一个牵引单元内的充电机或蓄电池故障，可通过充电机间BK连接线由另一牵引单元进行供电。
3 问题分析和改进措施
3.1 问题描述
当列车某一牵引单元直流供电失效，所有受电弓均无法升起，故障单元的牵引、辅助、电制动等不能正常工作。
从故障发生部位看包含部分安全回路、高压系统、牵引单元、CCU失效等，故障代码过多，且同时发生。若首次出现此类故障，将无法及时、准确判断故障点，有必要对此情况进行分析，制定应急措施或解决办法。
通过对列车CCU、TCU等控制单元历史数据进行分析，并对动车组内部设备进行巡查，发现故障单元的CCU1和的部分输入/输出模块处于无电状态，各类指标灯均处于熄灭状态，BN1直流供电母线无电。
由于出现故障的相关系统也由BN1母线供电，随即对故障单元的充电机进行检查，发现BN1母线输出接触器Q1因线圈无电未吸合。
通过在司机室进行一次集控蓄电池复位操作，用于集控闭合BN1母线接触器Q1的控制继电器K1可吸合，BN1母线输出接触器Q1有吸合动作但不能自保持。经过多次复位操作后BN1母线输出接触器Q1有吸合动作并能自保持，Q1吸合正常且BN1母线输出正常后，原来无电的设备现恢复供电后工作正常。进行升弓操作，各牵引设备状态正常。
3.2 模拟分析
根据故障情况来看，BN1母线输出接触器Q1用于自保持的常开辅助触点吸合不良是导致BN1母线无电的原由。
经过多次接触器吸合试验和电路压接线检查，初步排除接触器机械原因，以及接线和压线相关原因。
故判断可能由于蓄电池上电之初或复位，电池开关旋钮S01闭合后保持时间短或闭合不到位造成，并按图2所示原理进行模拟试验。
通过蓄电池旋钮开关S01控制继电器K1线圈得电，利用示波器探头1观察K1线圈得电瞬间的保持时间（通道1），探头2观察接触器Q1吸合状态（通道3）。接触器Q1自保持吸合的条件为继电器K1线圈得电保持时间最小为130ms。
当继电器K1线圈得电保持时间较短（可由手动操作蓄电池旋钮开关产生） 时，如图3所示，接触器Q1仅通过K1主触头吸合大约100ms，当K1线圈失电后，接触器Q1无法进行自保持便断开（通道3波形）。
3.3 应急措施
通过模拟分析，对BN1失效制定对应措施：
1、增加警示标识“ ”，提醒操作人员旋拧蓄电池开关到位，同时要求在开关位的保持时间至少1s。
2、为保证列车运行，制定应急处理措施，将主控司机室故障开关面板上的紧急系统电源开关S45至“开”位，启用紧急供电；并在司机显示操作界面上切除故障牵引单元的受电弓、主断路器及车顶隔离开关；另一牵引单元进行升弓、合主断，维持运行。同时，考虑增加备用开关，以保证接触器Q1自保持完成。
3.4偏差改进
根据DC110V配电原理，考虑到若BN2供电失效，应与BN1类似。然而，对于其中一个牵引单元BN2供电失效，在另一牵引单元中占用司机室通过应急处理，车辆状态不同。
经列车服务软件检查，中央控制单元判断列车为“外部供电模式”不允许辅助变流器工作，无法提供辅助电源。而中央控制单元释放控制并且逻辑中“没有处于外部供电模式”如图4所示，需信号$E521_10（即外部供电钥匙电源线路的断路器状态）为1。
当外部供电钥匙所在牵引单元BN2失电时，虽然外部供电钥匙状态线路的断路器闭合正常，但是由于断路器触点反馈信号线路也由BN2供电，状态信息丢失。对于此偏差，从硬件线路上，可将信号$E521_10线路调整为BN2转BD（BN2/BD）供电形式；从软件上，在中央控制单元（CCU）软件中将信号$E521_10存储地址位置改由BRAM进行存储，以保证信号状态信息仍可以有效获取，不受供电线路影响。
4 结束语
针对DC110V供电失效问题进行研究分析，结合模拟试验测试，制定出动车组供电失效的应急措施和注意事项，并对于出现的偏差进行优化。由于动车组控制系统的复杂性，在具体的设计和运用过程中逐步完善。
参考文献
[1] 郭晓燕，铁道机车车辆的辅助电源系统[J]. 机车电传动，2008.04
[2] 苑丰彪，杨君.高速动车组辅助供电系统[J].机车电传动，2009.01.