地铁车辆无触点逻辑控制单元的研制王肃伏：深圳地下铁道有限公司，高级工程师，广东深圳，518000摘要：针对深圳地铁1号线车辆有触点逻辑控制电路因继电器易受环境影响而失效的问题，利用电子技术和计算机技术，设计完成了无触点逻辑控制单元（简称LCU）。详细介绍LCU的系统结构、硬件设计、软件设计、装车方案等。批量装车和长时间运行表明：LCU提高了地铁控制电路的可靠性、可维护性等。关键词：LCU；热备冗余；CAN；地铁车辆（4）控制柜封闭，继电器集中安装，继电器功耗大，热应力增加，失效概率将大大增加。因此，随着使用年限的增加，继电器电路的整体可靠性将不可避免地出现下降。严重时将造成机破，影响运输效率，危及行车安全，干扰运输秩序。使得“小而广”的地铁质量问题居高不下，增大了维护难度和检修工作量。深圳地铁1号线现有车辆22列，其中大部分已经服役超过3年，控制电路中部分继电器已经老化。为了提高地铁控制电路的整体可靠性、保证完成运输任务、降低维护难度、减少检修工作量，实施地铁控制电路逻辑控制系统技术改造，具有十分重要的现实意义。中图分类号：U231文献标识码：A文章编号：1001-683X（2014）08-0109-040引言深圳地铁1号线列车采用大量继电器实现逻辑控制，存在如下问题：（1）由于没有冗余，继电器一旦出现卡位、不吸合等故障，整条控制回路失效的概率明显增加；（2）继电器在高温、潮湿、振动环境下长期工作时，老化速度大大加快，出现卡位等故障；（3）控制回路中的“与”逻辑，采用的继电器级连式实现，其中任何一个继电器失效，整个回路就会失效，可靠性较低；1系统结构深圳地铁1号线车辆的逻辑控制单元采用分布式网络架构，每列车编组共6台LCU，A、B、C3种车辆上各安装一台LCU，LCU之间由CAN和两个I/O线连接，系统架构见图1。CHINESERAILWAYS2014/08-109-城市轨道交通地铁车辆无触点逻辑控制单元的研制王肃伏2硬件设计根据地铁车辆的控制特点，硬件设计必须达到：（1）系统能并行实现车辆的逻辑控制，使电气设备完成相应功能，并具有定时控制、延时控制、故障诊断和故障保护等功能。（2）LCU采用分体式安装。即A车、B车和C车各安装一套，每套LCU由若干相同的控制模块组成，各控制模块彼此独立工作，使用总线通信。（3）每套LCU都采用完全独立的双冗余设计，包含两组功能相同且可互换的控制系统，具有故障自动切换功能，一组出现故障时不影响另一组正常工作，且不对列车运行造成影响。同时也配置手动转换开关，方便人工切换。（4）每套LCU由两路电源供电。（5）每套LCU采用隔离的开关量输入，输入信号电压0～60V定义为“0”；输入信号电压77～137.5V定义为“1”，各开关量输入均有对应指示灯。（6）每套LCU采用隔离的开关量输出，具有短路保护功能。每路可驱动负载不小于2A。各开关量输出均有对应指示灯。（7）LCU任何输入至输出响应延迟不超过40ms。（8）LCU具备自诊断能力，在插件面板或机箱上应设计必要的状态指示灯，如输入/输出、电源、故障、运行、通信、切换等指示。（9）当某路负载出现短路时，LCU应提示并自动将该路输出断开，当短路消失后应及时自动恢复，同时控制模块能对自身工作状态进行检测，出现异常时通过LED闪烁进行提示。（10）每套LCU应具备RS485或MVB等网络接口与列车控制系统通信，并可将诊断数据、状态信息上传至列车控制系统且在HMI上显示。LCU控制模块原理见图4。LCU热备冗余功能示意见图5。图1LCU系统架构LCU采用模块化结构，由相同的A/B两组构成，A/B之间互为热备，每组由电源模块、控制模块和CAN/MVB模块组成（见图2）。AB图2LCU模块组成控制模块由输入电路、输出电路和CPU组成。输入电路由降压、稳压、限幅、滤波、隔离等电路构成，负责采集司机控制器、按键开关组等直流110V的指令信号及从断路器、隔离开关、接触器等辅助触点来的直流110V反馈信号；输出电路采用高速光耦和CMOS管实现光电隔离和功率放大，驱动各类车辆负载，实现短路和过流保护；CPU主要完成逻辑运算、逻辑控制、系统保护、通信等功能。LCU接口原理见图3。车载驱动信号图3LCU接口原理-110-CHINESERAILWAYS2014/08输入接口输出接口供电DC110V输...