武汉地铁5号线项目断电延时继电器的故障分析

杨悫,刘勇

一、背景

根据近期收到的武汉地铁5号线售后服务部发出的故障反馈单，在2022年12月21日和2023年1月3日发生了2起列车无法自动收车情况。经现场排查均为6车激活延时继电器32-K05故障导致。

二、原理分析

车辆关于列车激活/休眠的原理图如下图（1）所示。

（图1 列车激活/休眠的原理图）

从原理中能够看出，车辆正常收车时是通过操作列车激活开关或者通过信号系统输出的休眠指令（=41-K04休眠继电器持续输出3S），两个Tc车的列车激活1继电器（=32-K01）瞬时得电，蓄电池延时控制继电器（=32-K05）的5针瞬时失电，延时继电器开始工作，60s后（=32-K05）继电器触点断开，列车激活2继电器（=32-K02）失电，车辆休眠收车。

在正常情况下，信号系统单端输出休眠指令，当一端休眠失败后，另一端的辅助驾驶设备向列车输出休眠命令。

断电延时继电器（32-K05）的型号为TDBE4-U204-C，品牌为SMITT（施密特）。

TDBE4 延时继电器的工作原理是继电器 1、2 端常得电，当触发端 5 端得电后继电器吸合。而当 5 端断电后，继电器开始延时，当到达设置的延时时间后，继电器在弹簧的拉力下复位释放。如果在继电器延时时间未达到时，触发端 5 点又得电，继电器将重新开始执行设置的延时时间（如下图2所示）。

（图2 继电器的时序图）

三、现场功能验证

为了排查问题，在E29车的武汉现场，进行了休眠测试，测试过程如下：

1)对车上的 2 只 TDBE4 继电器进行测试，发现一端正常（释放后马上吸合）；另一端的 TDBE4 继电器一直保持吸合状态，未见释放。将 2 只继电器互换位置后发现，故障现象随着继电器的更换而转移。上述过程中能正常收车。随后，将 2 只继电器从车上取下，拿回办公司进行测试。用直流电源给继电器加电测试，2 只继电器均能正常的吸起、释放，功能正常。在车上工作正常的那只继电器的延时时间约为 61 秒，而另外一只的延时时间约为 62 秒。

2)为了验证 2 只继电器是否是时间短的那只继电器动作而时间先对长的无法动作的问题。将一只原先出现过故障的继电器时间整定为 30秒装在车上试验。发现这只延时时间为 30 秒的继电器在收车时工作正常，正常释放后马上吸合。车辆能正常收车。

3)为了验证是否两只继电器互相影响，将车上原先工作正常的一端断开，使这端的 TDBE4 继电器无法上电。在另一端操作收车。这时，继电器能正常的断开，工作正常。能正常收车。

四、测试结果

通过现场的测试验证，得到如下的结论：

单个继电器的故障对收车功能没有影响

两个继电器的延时时间不一致对收车功能没有影响

断电时间未到设置的时间又再次上电所致 

五、测试结论

根据上述测试结果的第3条，怀疑32-K05 蓄电池延时继电器 TDBE4-U204-C 0/0-100s （60s）和32-K01列车激活继电器 B400-115-EG-SVF 组成的自锁回路存在时间匹配问题，即TDBE4继电器常开触点4-12释放时间大于B400继电器常闭触点B2-A2吸合时间致使TDBE4继电器重新得电，导致32-K05无法正常断电。

因此，在列车激活1继电器（32-K01）线圈“D1-D4”位置反向并联一只二极管（型号:RS30+1D6A），即使B400继电器线圈并接的二极管由双向钳位二极管在原理上变为单项续流二极管以增加B400继电器B2-A2的动作时间（吸合时间由约＜25ms增加至约＜50ms），以缓解回路对触点动作时间严苛的要求，从而解决32-K05无法正常断电问题。

六、现场功能再次验证

为了验证上述方案，再次在武汉现场，进行了增加二极管的测试。增加的二极管如下所示：

             （图3 32-K01加装二极管后示意）

测试步骤：

1)在发生故障的列车（10车）及安装故障件（TDBE4继电器）测试后故障现象复现；

2)在发生故障的列车（10车）及安装故障件（TDBE4继电器）复现故障后，列车断电的情况下，在32-K01列车激活继电器（B400继电器）线圈“D1-D4”位置并联一只二极管（型号：RS30+1D6A，现场安装图片如下）后进行测试:

（图4 32-K01加装二极管端子排）

测试结果：分别在Tc1和Tc6进行约20次验证后故障消失。

后续，再次进行了收车的测试，均能正常收车。

七、结论

经过了2天的收车测试，均能正常收车，因此通过在继电器32-K01的线圈上并联一个反向的二极管，增加了32-K01的线圈吸合时间，验证了不能收车的故障原因是32-K05和32-K01组成的自锁回路存在时间匹配问题，及时解决了车辆不能收车的问题。