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摘 要：介绍了马来西亚动车组真空断路器的控制方式，在控制设计需考虑电气设备保护和安全因素。真空断路器的控制包括了受电弓的逻辑控制、真空断路器使能回路条件判断控制及真空断路器动作的控制。
关键词：真空断路器； 受电弓； 逻辑控制；
中图分类号：U266.2
0 引言
马来西亚动车组为120 km/h速度等级车辆，采用4动2拖6节编组，AC 25 KV架空接触网受流。真空断路器（HVB）是动车组进行高压电气隔离的重要电气部件，主要控制主电路开断和接通。当动车组上的高压设备发生故障时，控制真空断路器迅速断开高压电源，同时还可以用于过载保护和短路保护，确保动车的重要电气部件安全及人员的生命安全，从而减少财产损失和人员伤亡。本文先对真空断路器设备的结构进行了简单的介绍，然后主要介绍真空断路器控制方式。
1 真空断路器结构
真空断路器安装在动车组每个T车顶部，该设备设计的分合闸操作机构和动作原理完全适合于动车组牵引的要求和工作条件。
1.1 基本结构
该真空断路器有三个主要的组成部分：高压电路路部分；中间是与地隔离的绝缘支持部分；下面是电空机械动作机构和低压控制电路部分。具体示意图见图1。
1.1.1 高压回路
车顶上的高压电路装有可以开断交流电弧的真空管。真空泡灭弧室通过密封来与大气隔离。两个主触头安装在真空管内部，一个是静触头，另一个是动触头。动触头的动作是由电空机械动作机构来控制，在分合闸过程中，该动作机构中的导向装置实现动作时的方向性和稳定性。
1.1.2 支持绝缘子
安装在底板上的垂直绝缘子提供支持与绝缘。绝缘操纵杆通过垂直绝缘子中心，连接电空机械动作机构和动触头。
1.1.3 电空机械动作机构
此装置安装在内部的断路器底板上，用于控制动触头的动作。
1.2 真空断路器动作原理
1.2.1 合闸过程
用于控制压力气缸内气流通断的电磁阀得电后，压缩空气由储风缸进入传动气缸，动触头随着活塞的移动而运动，主触头闭合；此时保持线圈在保持位置得电，电磁阀失电，传动气缸内的空气排出，断路器此时完全闭合。
断路器合闸状态通过保持线圈来保证。保持线圈得电后可以允许高压气体由传动气缸通过电磁阀向外泄放。该系统同时还能保证断路器分闸时的快速脱扣和分断。
1.2.2 分闸过程
当保持线圈电流被切断（控制电源失电），活塞在弹簧力作用下移动，主触头打开，断路器分闸。快速脱扣通过恢复弹簧和触头压力弹簧来实现。通过此系统，在失电和停气时保证主断路器的可靠分闸。
在传动气缸的冲程末端，因为动作的快速性而产生空气的压缩，这就限制了分闸时快速脱扣装置的振动，保证了其方向性和稳定性。
总的来说，无论是合闸还是分闸过程，都是通过110V的低压电源控制真空断路器的电磁阀得电和失电来实现的。
2 真空断路器控制方案
2.1 HVB控制原理
真空断路器的控制都是通过低电压控制高电压，小电流控制大电流。在MC车的司机室内安装有HVB 合（=21-S03）和HVB断（=21-S04）按钮，同时HVB合按钮中有绿色指示灯，当绿色指示灯点亮时表示HVB处于闭合的状态。司机通过在占有端的司机室分别操作两个按钮即可控制HVB。
2.1.1 HVB控制吸合过程
插入司机控制器钥匙，此时司机室占有继电器（=22-K01）得电，按下HVB合按钮（=22-S03），此时SKS1数字量输入模块的E111_02和E112_02端口分别接收到0→1脉冲的上升沿信号和1→0脉冲的下降沿信号，同时接收到两个信号才算有效。此时通过MVB将主断合命令传输到中央控制单元CCU。如图2所示：
在图3所示中，=21-K205为HVB使能继电器，即判断整个动车组是否能够满足闭合的条件，如：变压器压力释放阀、受电弓隔离阀、库内供电等状态。只要所有条件满足，则HVB使能回路得电，=21-K205继电器得电。此时SKS3数字量信号输入模块的E131_06端口检测到主断允许合的信号后，通过MVB将此信号传输到CCU，CCU控制SKS3的数字量输入输出模块=24-A201的A13B_06和A13B_07的闭合，从而控制合主断继电器（=21-K203）得电。此时HVB电磁阀（=11-Q01）得电，根据第一部分的介绍，HVB闭合。
当HVB闭合后，其辅助出头动作，常开触头变为闭合状态，常闭触头变为打开状态。SKS3检测到E131_13和E131_14的电平信号为同时分别为1和0时，CCU通过MVB控制SKS1的A13A_01闭合，点亮HVB合按钮的绿色指示灯。
2.1.2 HVB控制分断过程
按下HVB断按钮（=22-S04），此时SKS1数字量输入模块的E111_03和E112_03端口分别接收到0→1脉冲的上升沿信号和1→0脉冲的下降沿信号，同时接收到两个信号才算有效。此时通过MVB将主断断命令传输到中央控制单元CCU。如图2所示：
CCU控制SKS3的数字量输入输出模块=24-A201的A13B_06和A13B_07的断开。从而控制合主断继电器（=21-K203）失电。此时HVB电磁阀（=11-Q01）失电，根据第一部分的介绍，HVB断开。
當HVB断开后，其辅助出头动作，常开触头变为打开状态，常闭触头变为闭合状态。SKS3检测到E131_13和E131_14的电平信号为同时分别为0和1时，确认HVB已经断开。
在HVB控制电路中，=21-K205和=21-K203继电器都同时串联了2个或3个触点，继电器最常见的故障就是触点烧损或者卡死。HVB控制是动车组最主要的控制电路，同时使用多个触点串联使用，可以最大限度的确保HVB可以有效的断开，防止HVB需要断开而未断开的情况发生，尽可能的避免误动作。
2.2 HVB的软件控制逻辑
HVB的控制逻辑是非常复杂的，因其判断的条件是非常多的，所以基于SIBAS32控制系统来实现，大部分的控制逻辑通过软件来判断，外部电路仅仅只是提供反馈信号和输出执行命令。
下面对HVB软件控制逻辑进行基本分析。
若需要得到HVB合命令，需要满足以下任何条件：1）司机室占有，且只有一个司机室占有；2）无降弓命令；3）没有任何紧急停车命令；4）变压器保护装置正常；5）接触网网压正常；6）高压接地开关处于工作位，等条件。以上条件必须同时满足才能闭合HVB的条件。若以上条件有任何一个失效都将导致HVB分断。
本单元受电弓升起和得到合HVB命令满足后，此时系统SKS输出合HVB的命令。在HVB闭合后，系统还需检测HVB的反馈状态，判断HVB是否闭合还是闭合HVB故障。当然在分断HVB时，也需检测HVB的反馈状态，若出现分断故障时，强制降弓。
3 结束语
高压断路器是动车组进行高压电气隔离的重要电气部件，主要控制主电路开断和接通，当主电路中出现故障时，需要控制HVB快速分断，保护高压电气部件。所以要不断的完善软件和控制电路控制策略，也要提高真空断路器的响应时间和可靠性，确保快速精准的分断。只有从不同的方面完善，才能不断提高动车组控制可靠性和安全性。
参考文献：
[1] 史鑫，郭汉挺，李全龙. HX_D1型机车主断路器控制原理及典型故障分析[J]. 电力机车与城轨车辆，2009（06）.
[2] 陈勇，张俊哲. 深圳地铁1号线续建工程车辆高速断路器控制原理及故障分析[J]. 电力机车与城轨车辆， 2012（02）.
[3] 王泰杰，李涛，廖乡萍. 真空断路器高温运行故障原因分析及解决方案 [J]. 电力机车与城轨车辆，2012（01）.
关键词：真空断路器； 受电弓； 逻辑控制；
中图分类号：U266.2
0 引言
马来西亚动车组为120 km/h速度等级车辆，采用4动2拖6节编组，AC 25 KV架空接触网受流。真空断路器（HVB）是动车组进行高压电气隔离的重要电气部件，主要控制主电路开断和接通。当动车组上的高压设备发生故障时，控制真空断路器迅速断开高压电源，同时还可以用于过载保护和短路保护，确保动车的重要电气部件安全及人员的生命安全，从而减少财产损失和人员伤亡。本文先对真空断路器设备的结构进行了简单的介绍，然后主要介绍真空断路器控制方式。
1 真空断路器结构
真空断路器安装在动车组每个T车顶部，该设备设计的分合闸操作机构和动作原理完全适合于动车组牵引的要求和工作条件。
1.1 基本结构
该真空断路器有三个主要的组成部分：高压电路路部分；中间是与地隔离的绝缘支持部分；下面是电空机械动作机构和低压控制电路部分。具体示意图见图1。
1.1.1 高压回路
车顶上的高压电路装有可以开断交流电弧的真空管。真空泡灭弧室通过密封来与大气隔离。两个主触头安装在真空管内部，一个是静触头，另一个是动触头。动触头的动作是由电空机械动作机构来控制，在分合闸过程中，该动作机构中的导向装置实现动作时的方向性和稳定性。
1.1.2 支持绝缘子
安装在底板上的垂直绝缘子提供支持与绝缘。绝缘操纵杆通过垂直绝缘子中心，连接电空机械动作机构和动触头。
1.1.3 电空机械动作机构
此装置安装在内部的断路器底板上，用于控制动触头的动作。
1.2 真空断路器动作原理
1.2.1 合闸过程
用于控制压力气缸内气流通断的电磁阀得电后，压缩空气由储风缸进入传动气缸，动触头随着活塞的移动而运动，主触头闭合；此时保持线圈在保持位置得电，电磁阀失电，传动气缸内的空气排出，断路器此时完全闭合。
断路器合闸状态通过保持线圈来保证。保持线圈得电后可以允许高压气体由传动气缸通过电磁阀向外泄放。该系统同时还能保证断路器分闸时的快速脱扣和分断。
1.2.2 分闸过程
当保持线圈电流被切断（控制电源失电），活塞在弹簧力作用下移动，主触头打开，断路器分闸。快速脱扣通过恢复弹簧和触头压力弹簧来实现。通过此系统，在失电和停气时保证主断路器的可靠分闸。
在传动气缸的冲程末端，因为动作的快速性而产生空气的压缩，这就限制了分闸时快速脱扣装置的振动，保证了其方向性和稳定性。
总的来说，无论是合闸还是分闸过程，都是通过110V的低压电源控制真空断路器的电磁阀得电和失电来实现的。
2 真空断路器控制方案
2.1 HVB控制原理
真空断路器的控制都是通过低电压控制高电压，小电流控制大电流。在MC车的司机室内安装有HVB 合（=21-S03）和HVB断（=21-S04）按钮，同时HVB合按钮中有绿色指示灯，当绿色指示灯点亮时表示HVB处于闭合的状态。司机通过在占有端的司机室分别操作两个按钮即可控制HVB。
2.1.1 HVB控制吸合过程
插入司机控制器钥匙，此时司机室占有继电器（=22-K01）得电，按下HVB合按钮（=22-S03），此时SKS1数字量输入模块的E111_02和E112_02端口分别接收到0→1脉冲的上升沿信号和1→0脉冲的下降沿信号，同时接收到两个信号才算有效。此时通过MVB将主断合命令传输到中央控制单元CCU。如图2所示：
在图3所示中，=21-K205为HVB使能继电器，即判断整个动车组是否能够满足闭合的条件，如：变压器压力释放阀、受电弓隔离阀、库内供电等状态。只要所有条件满足，则HVB使能回路得电，=21-K205继电器得电。此时SKS3数字量信号输入模块的E131_06端口检测到主断允许合的信号后，通过MVB将此信号传输到CCU，CCU控制SKS3的数字量输入输出模块=24-A201的A13B_06和A13B_07的闭合，从而控制合主断继电器（=21-K203）得电。此时HVB电磁阀（=11-Q01）得电，根据第一部分的介绍，HVB闭合。
当HVB闭合后，其辅助出头动作，常开触头变为闭合状态，常闭触头变为打开状态。SKS3检测到E131_13和E131_14的电平信号为同时分别为1和0时，CCU通过MVB控制SKS1的A13A_01闭合，点亮HVB合按钮的绿色指示灯。
2.1.2 HVB控制分断过程
按下HVB断按钮（=22-S04），此时SKS1数字量输入模块的E111_03和E112_03端口分别接收到0→1脉冲的上升沿信号和1→0脉冲的下降沿信号，同时接收到两个信号才算有效。此时通过MVB将主断断命令传输到中央控制单元CCU。如图2所示：
CCU控制SKS3的数字量输入输出模块=24-A201的A13B_06和A13B_07的断开。从而控制合主断继电器（=21-K203）失电。此时HVB电磁阀（=11-Q01）失电，根据第一部分的介绍，HVB断开。
當HVB断开后，其辅助出头动作，常开触头变为打开状态，常闭触头变为闭合状态。SKS3检测到E131_13和E131_14的电平信号为同时分别为0和1时，确认HVB已经断开。
在HVB控制电路中，=21-K205和=21-K203继电器都同时串联了2个或3个触点，继电器最常见的故障就是触点烧损或者卡死。HVB控制是动车组最主要的控制电路，同时使用多个触点串联使用，可以最大限度的确保HVB可以有效的断开，防止HVB需要断开而未断开的情况发生，尽可能的避免误动作。
2.2 HVB的软件控制逻辑
HVB的控制逻辑是非常复杂的，因其判断的条件是非常多的，所以基于SIBAS32控制系统来实现，大部分的控制逻辑通过软件来判断，外部电路仅仅只是提供反馈信号和输出执行命令。
下面对HVB软件控制逻辑进行基本分析。
若需要得到HVB合命令，需要满足以下任何条件：1）司机室占有，且只有一个司机室占有；2）无降弓命令；3）没有任何紧急停车命令；4）变压器保护装置正常；5）接触网网压正常；6）高压接地开关处于工作位，等条件。以上条件必须同时满足才能闭合HVB的条件。若以上条件有任何一个失效都将导致HVB分断。
本单元受电弓升起和得到合HVB命令满足后，此时系统SKS输出合HVB的命令。在HVB闭合后，系统还需检测HVB的反馈状态，判断HVB是否闭合还是闭合HVB故障。当然在分断HVB时，也需检测HVB的反馈状态，若出现分断故障时，强制降弓。
3 结束语
高压断路器是动车组进行高压电气隔离的重要电气部件，主要控制主电路开断和接通，当主电路中出现故障时，需要控制HVB快速分断，保护高压电气部件。所以要不断的完善软件和控制电路控制策略，也要提高真空断路器的响应时间和可靠性，确保快速精准的分断。只有从不同的方面完善，才能不断提高动车组控制可靠性和安全性。
参考文献：
[1] 史鑫，郭汉挺，李全龙. HX_D1型机车主断路器控制原理及典型故障分析[J]. 电力机车与城轨车辆，2009（06）.
[2] 陈勇，张俊哲. 深圳地铁1号线续建工程车辆高速断路器控制原理及故障分析[J]. 电力机车与城轨车辆， 2012（02）.
[3] 王泰杰，李涛，廖乡萍. 真空断路器高温运行故障原因分析及解决方案 [J]. 电力机车与城轨车辆，2012（01）.