无人驾驶地铁自复位装置工作原理及优化研究

无人驾驶地铁自复位装置工作原理及优化研究

邓学文,王乐,李义全

中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412000

一、自复位装置组成

国内全自动驾驶车辆子设备的自复位控制方式。均采用设备空开跳开自复位控制方式，基本不控制其断开采用单向控制方式，即当某设备主机的空开跳开后，采用自复位空开将其自动闭合的形式。

采用的空开及自复位装置，如下图1所示：

图1 自复位系统装置示意图

自复位空开系统的组成：主空开+空开复位装置

特点：主空开负责向设备提供供电，在设备端出现短路或过流时，能够自动跳开保护对应的设备和线缆。空开复位装置负责在主空开意外跳开后，自动触发上顶动作，将已经跳开的空开复位。空开复位装置的供电和主空开的供电相互独立互不干扰。

二、自动复位工作原理

如下图2所示，左侧图显示自复位装置安装前的部件示意，右侧图显示自复位装置安装后的示意。

图2 自复位系统散件及组装图-装置动作后

自复位系统安装完毕后，所有器件将不能被移动只有右图红色圈部分的顶杆是活动件，当空开复位装置收到复位命令后，将顶起主空开的的手柄，使跳下来的空开手柄顶上去实现复位功能。当复位装置没有收到复位命令时，顶杆将处于落下位置。

复位装置只有在对应列车空开跳开后，控制系统TCMS才控制其动作，其他情况下不动作。

三、自复位空开复位装置功能

3.1功能的介绍

自复位空开系统由两部分组成：空开主体部分和自复位装置部分，空开主体状态基本会被TCMS监视，每个自复位装置均受TCMS系统监视其逻辑如下图3所示，可以监视列车所有空开的跳开情况。监视到对应空开跳开后，由对应数字输入输出模块的接口输出端，向对应自复位装置的复位端输出自复位命令。

自复位空开复位装置，需提供一个脉冲信号即可完成复位，自复位空开的复位装置在收到脉冲信号后，立即触发一次合空开动作。正常情况下，TCMS检测到列车有任意一个自复位空开跳开均会自动尝试在30s内复位3次，如果复位失效，则不再次尝试复位。

四、自复位开关故障情况

某无人驾驶项目在车辆运营时，发生M1车远程复位空开跳开，经检查为M1 车JC-F303自复位装置卡滞，柜内伴有焦味，拆卸自复位装置发现里面已经有烧熔，焦味严重。经调查发现，该项目发生自复位装置批量质量问题。

五、故障原因分析：

故障原因一：

组织将4个故障件，发回欧洲厂家进行分析检测，分析检测发现，初步认定安装螺栓太长，导致自复位开关内部线圈短路。

故障原因二：

对远程复位模块的脉冲宽度和幅值，要求车辆TCMS给予2s脉冲，DC110V幅值。通过拆解分析发现该远程复位装置用的是mos管型,故存在远程复位装置mosfet选型对车辆的抗干扰能力弱，导致远程复位装置内部线圈烧损。

六、优化措施

6.1优化安装要求

对于厂家提供的安装说明，明确要求不同厚度的安装面板，要求不同长度的安装螺栓。具体如下：

因自复位开关安装不同厚度的面板上，而部件的安装接口上，前期统一采用M5×12的螺栓长度，面板厚度的不同，使得螺栓接触到开关内部线圈，使得线圈短路而导致烧熔的发生。优化措施按照面板的厚度不同，采用不同的螺栓长度进行安装。

6.2 自复位开关内部控制电路优化措施：

1、采用500V MOSFET替代现有150V MOSFET,将MOSFET的欲量提升至输入电压的4-5倍，在110V供电输入增加电容，吸收供电回路上的尖峰电压。

2、采用12V稳压电路给驱动电路供电，消除MOSFET 过压的风险。

3、采用12V稳压电路给驱动电路供电，消除MOSFET 欠压的风险。

七、结论与总结

通过对某项目无人驾驶车辆自复位开关控制逻辑与控制电路的进一步优化，即使车辆的远程自复装置发生故障时，也能够100%的保障车辆正常运行，降低车辆清客或救援的风险。同时采取有效的内部电路升级改造方案，使得远程复位装置能够满足车辆抗干扰能力，有效预防该部件再次发生内部损坏。

参考文献:

[1] 刘嘉琛.全自动无人驾驶地铁车辆网路控制系统研究.智慧轨道交通.2022

[2] 康海涛 关于无线通讯列车控制系统的全自动无人驾驶地铁系统研发.计算机测量与控制,2019.

[3] 下一代地铁车辆全自动无人驾驶信号系统关键技术.都市快轨交通.翟国锐,2017