2.3控制系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

蓄電池電力工程車(chē)在正常運(yùn)行時(shí)，一般采用網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)整車(chē)進(jìn)行控制和監(jiān)控。為保證工程車(chē)檢修作業(yè)的可靠性和及時(shí)性，廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)配備了硬線(xiàn)緊急牽引控制系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障且無(wú)法復(fù)位時(shí)，可將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)旁路，采用硬線(xiàn)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的牽引、制動(dòng)控制。硬線(xiàn)控制系統(tǒng)采用PLC編程，純硬線(xiàn)邏輯控制，代替網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的核心控制部件VCM(車(chē)輛控制單元)。整車(chē)的控制系統(tǒng)信號(hào)繁多，控制較為復(fù)雜，硬線(xiàn)緊急牽引控制選取整車(chē)關(guān)鍵的牽引信號(hào)(取自司控器)及其他相關(guān)信號(hào)(如供電模式選擇信號(hào)、主斷控制信號(hào)、受電弓受流器控制信號(hào)等)進(jìn)行控制.

2.4牽引蓄電池管理系統(tǒng)

目前工程車(chē)上使用的大部分動(dòng)力蓄電池的容量均在300~400Ah左右，這滿(mǎn)足工程車(chē)牽引蓄電池模式下應(yīng)用的需求。廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)對(duì)于牽引蓄電池供電模式下的續(xù)航能力提出了更新的要求，440Ah的大容量蓄電池被第一次使用，因此對(duì)于蓄電池容量的監(jiān)控、低容量的報(bào)警、單體電壓、單體溫度等行車(chē)重要參數(shù)的監(jiān)控提出了新的要求。牽引蓄電池在工程車(chē)上的應(yīng)用不同于其他，其大電流放電的隨機(jī)性(工程車(chē)短時(shí)的爬坡及加速)，整組單體蓄電池之間電荷能力的一致性以及其內(nèi)阻的評(píng)估是蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)進(jìn)行容量百分比(SOC)計(jì)算的重要評(píng)估因素。

廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)蓄電池的SOC估算，結(jié)合了開(kāi)路電壓和安時(shí)積分兩種估算策略，通過(guò)高精度測(cè)量確保開(kāi)路電壓和電流采樣的準(zhǔn)確度，同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)高頻率的電流采集，并結(jié)合溫度對(duì)電池SOC的影響、電流大小對(duì)電池放電能力的影響等因素，確保車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的SOC估算準(zhǔn)確度。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)路電壓法對(duì)電池SOC進(jìn)行修正，使得電池組在整個(gè)使用周期內(nèi)SOC估算趨近于電池實(shí)際電量，提高了SOC估算精度。從應(yīng)用角度考慮，過(guò)溫、過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流以及欠壓是影響蓄電池使用的關(guān)鍵問(wèn)題。

BMS必須對(duì)這幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入分析，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控。蓄電池的老化及均衡性直接影響SOC的估算精度，充電時(shí)可根據(jù)最低單體電壓來(lái)調(diào)整SOC，以保證蓄電池的飽和度;放電時(shí)可根據(jù)平均電壓來(lái)調(diào)整SOC，以保證使用需求。因此，BMS不僅要檢測(cè)整車(chē)的容量變化，更要對(duì)各個(gè)單體的性能變化進(jìn)行監(jiān)控，提高整組蓄電池的性能。廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)BMS對(duì)單體電壓、溫度的監(jiān)控精度提出了新要求，單體電壓的監(jiān)控誤差為±10mV，溫度采樣精度提升至±0.2%。

3技術(shù)平推

從技術(shù)角度講，廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)是在現(xiàn)有工程車(chē)平臺(tái)上的技術(shù)升級(jí)，與其他電力機(jī)車(chē)和地鐵車(chē)輛的技術(shù)是相通的。根據(jù)廣州地鐵的特殊運(yùn)用需求，進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，同時(shí)又具有自身的特點(diǎn)。其多種供電模式的主電路集成技術(shù)融合了目前工程車(chē)平臺(tái)已有的所有供電模式，并在多種供電模式之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫轉(zhuǎn)接控制，對(duì)于其他的工程車(chē)具備一定的通用性和可借鑒性。其兼?zhèn)涞亩喾N冗余模式(硬線(xiàn)控制冗余、輔助系統(tǒng)冗余、牽引控制模塊冗余、記錄存儲(chǔ)單元冗余等)可在其他車(chē)型上進(jìn)行平推設(shè)計(jì)。廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)的成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，豐富了目前電力蓄電池雙能源工程車(chē)技術(shù)體系。

4結(jié)束語(yǔ)

廣州新線(xiàn)蓄電池電力工程車(chē)是我國(guó)適應(yīng)范圍廣、速度最快的工程車(chē)。其獨(dú)具的硬線(xiàn)緊急牽引系統(tǒng)、緊急輔助變流器控制系統(tǒng)、雙DCU冗余控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線(xiàn)冗余等確保了工程車(chē)應(yīng)用的安全性、可靠性。關(guān)鍵技術(shù)的升級(jí)豐富了軌道工程車(chē)技術(shù)平臺(tái)，并為其他工程車(chē)的設(shè)計(jì)運(yùn)用打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃濟(jì)榮.電力牽引交流傳動(dòng)與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2]張彥林.電力蓄電池雙能源工程車(chē)關(guān)鍵技術(shù)及簡(jiǎn)統(tǒng)化研究[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2011(3)：20-22.

[3]楊志華，陳成，毛如香.地鐵工程維護(hù)車(chē)的新發(fā)展——電力蓄電池雙能源工程車(chē)[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2010(4)：1-3.

[4]王偉.地鐵工程機(jī)車(chē)選型應(yīng)考慮的若干問(wèn)題[J].鐵道機(jī)車(chē)與動(dòng)車(chē)，2001(11)：14-17.

[5]付蓉，吳偉巍.地鐵維護(hù)工作安全風(fēng)險(xiǎn)研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].都市快軌交通，2009(6)：18-22

作者:郭婉露 彭新平 劉世杰 付金 劉歡 單位:中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司