深圳市地铁集团有限公司 广东深圳 518000
摘要：随着地铁运营时间的积累，电气部件的故障率越来越高，本文阐述对深圳1号线一期庞巴迪SACU故障处理为例，深入内部结构分析，对故障高发电路部分进行研究，逐步找到其故障发生的原因及故障解决方法，改造设计缺陷的电路，最终达到降低故障率的目的。
关键词：SACU故障；列车广播；PIS广播；乘客信息
1 概述
SACU是列车PIS（乘客信息系统）系统的重要组成部分，最主要的功能是把乘客所需要的各种语音信息进行放大以及实现乘客与司机对讲。SACU是整车故障率最高的电子部件，内部板件繁多（多达11块PCB板），拆装、维修困难，解决与降低SACU故障，是一个我们当前最为迫切有待研究的技术课题。
2 SACU结构及存在问题
2.1 SACU结构
整个SACU内部结构复杂，共由11块线路板组成，箱体内一侧是PECU电路及数字调制解调电路，其中包含RS232通讯电路、PECU供电电路、PECU功放电路、语音模数转换电路、信号调制解调电路、信息存储电路等；另一侧则是音频功放电路，主要包括音频信号放大电路、工作模式转换电路、音量调节电路等。功放部分因受到使用电源和广播场所的限制，厂家采用了定压放大模式电路，同时采用了OTL输出方式。整机主要功能有三个：一是放大车辆语音信号并驱动客室线路扬声器；二是客室图文显示及动态地图的调制解调功能；三是客室紧急通话单元（PECU）与司机室的对讲功能。
2.2 目前SACU存在问题
通过对历年故障记录统计分析，发现现象表现为无广播或电源跳闸的故障占了SACU总故障数的80%，现象表现为无动态地图或PECU功能的故障占SACU总故障数的20%。通过对SACU故障件的自主维修，发现大部分故障都是发生在SACU的音频功率放大板上，复杂的SACU内部结构、繁杂的连接线、高电压单电源直流供电、板件设计缺陷等都是造成该故障产生的重要因素。
3 SACU典型故障产生的原因分析
SACU生产厂商或许是为了节约成本，在功放部分的48V与12V的电源的设计上采用了简单三极管降压的供电电路，也就是将110V电源分别通过一个中功率三极管直接降到48V与12V，这样一来过大的分压给三极管造成严重的负担，同时散发出大量的热能，特别是12V供电的电路，三极管所承受的压降高达100V左右，而根据功率的计算公式：功率=电压乘以电流（P=UI），此时三极管上只要流过几百毫安的供电电流，三极管就成了一个几十瓦的发热体，长时间的负荷，势必让其成了故障发生的隐患点。
4 改造方案的制定与实施
4.1 改造方案的制定
图1
为了延长整机使用寿命，降低故障率，避免大面积烧损电子元器件甚至损坏PCB板的故障现象，我们决定对SACU音频功放的供电部分进行改造。
为了大幅降低电源部分的发热量，提高电源电压的转换效率，提高整体工作稳定性，将取消48V与12V电源供电电路，采用一个双路直流输出的独立开关电源替代。
为便于对整个改造工作的理解及后续SACU故障的日常维修，原理图绘制是一个必不可少的工作。经过不断对线路观察和分析，供电电路部分的图纸和改造方案的图纸都成功设计，主要思路就是利用48V和12V的两路开关电源替换现有简单的降压电路，具体改造方案如图1。
4.2 方案的实施
改造方案确定后，首先是购置适用的开关电源、高耐压输出电容和电流更大的MOS管，然后测试新采购的两路输出开关电源电压和波纹正常后，再选定开关电源的安装位置进行安装（如图2）。最后利用开关电源替换原电路相应的电源供电，去除SACU原有48V与12V的供电电路后（如图3）。
图2 图3
改造完成后，通电测量SACU各级电压、电流进无异常后，进行报站、对讲、显示驱动等功能测试，功能正常后改造工作就完成了。
5 改造后的效果
经过长时间的上电检测和实际使用效果证明，改造后电路结构并不影响整机的使用性能与备件质量，因此项改造正线运行最大的风险只是单个车厢没有乘客信息提醒功能，并不涉及行车安全。
本次改造目的是针对设备的性能及寿命，并未对其功能做任何改动。改造后的实际效果如下表（表1）所示，该表中所列均为影响SACU故障率及可修复性的重要参数，通过在改造前后的对比，很显然在对于设备性能及寿命方面的影响，改造后比改造前更合理。
表1
6 结束语
在此次改造中，两路开关电源选取了功率与体积较大的产品，安装起来比较困难，但若改造SACU上线后，功能、性能、寿命等参数能够获得预期效果，便可对所有一期22列车上的SACU进行推广，届时此开关电源将可由相关厂商代为定制加工，改造工作将进一步得到完善。
参考文献：
[1]地铁车辆结构与原理（第一册）
[2]地铁车辆电气原理图汇编（第五册、上
论文作者:李宇波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/9/4
标签：电路论文; 故障论文; 开关电源论文; 功能论文; 功放论文; 乘客论文; 故障率论文; 《防护工程》2018年第7期论文;