3. 牵引主电路图的基本构成与符号
牵引主电路图是城轨车辆电气系统的“总图”,它把受电弓、高速断路器、牵引逆变器、牵引电机、制动电阻、回流与接地等一次回路设备,按电能流动关系连接成一张完整的电路。识读这张图,第一步不是急着追线,而是先弄清它属于哪一类图、图上每个符号代表什么、文字符号遵循哪套标准。本节围绕这三个问题展开。
一、主电路图的分类:先认清“看的是哪张图”
工程中常说的“主电路图”其实是一个图族,按表达目的不同可分为几类,识读时先判断图种,才能确定该关注什么信息。
- 原理图(电气原理图):以功能实现为核心,完整表达电气连接关系与元件逻辑,不强调设备实际位置。识读重点是电流路径、元件串并联关系、控制与被控关系。牵引主电路图通常以原理图形式出现。
- 接线图(布线图):以施工和查线为目的,标出端子号、线号、线径、去向,强调“哪根线接到哪个端子”。排障时查断线、查错线主要靠它。
- 位置图/布置图:表达设备在车体或屏柜中的安装位置,与接线图配合使用,解决“这个接触器在哪个柜子里”的问题。
- 系统框图/功能框图:用方框和箭头表达能量流与信号流,隐藏细节,适合总体认知和故障范围初判。
实际资料包中,这几种图往往成套出现:框图定全局,原理图看逻辑,接线图查实物,位置图找设备。识读时应先框图后原理图,再按需查接线图,避免一上来就陷入密集线条。
二、常用电气符号:图形符号与文字符号要成对识读
主电路图上的每个元件都由两部分标识:图形符号表示“是什么类型的元件”,文字符号表示“具体是哪一个元件”。二者缺一不可。城轨牵引主电路中高频出现的元件及其符号如下表所示(文字符号按国家标准通用单字母代码,具体项目可能加数字或前缀区分)。
| 元件 | 图形符号特征 | 文字符号 | 在主电路中的典型作用 |
|---|---|---|---|
| 受电弓 | 弓形触头与接触网线 | P(部分项目用 PA) | 从接触网取流 |
| 高速断路器 | 带快速脱扣标记的断路器 | Q / QF | 主电路总保护与隔离 |
| 接触器 | 线圈加主触点 | K / KM | 主电路接通与断开 |
| 熔断器 | 矩形内一条斜线 | F / FU | 短路保护 |
| 牵引逆变器 | 方框内三相桥示意 | U / 变流器代号 | 直流变三相变频 |
| 牵引电机 | 圆内标 M | M | 电能转机械能 |
| 制动电阻 | 矩形电阻符号 | R | 消耗再生制动能量 |
| 电流/电压传感器 | 圆或方框带箭头 | TA / TV 或 B | 主电路测量 |
| 接地 | 递减横线 | PE | 车体与回流接地 |
需要特别提醒:不同制造商图纸的文字符号习惯存在差异,例如断路器有的标 Q,有的标 QF;传感器有的用 TA/TV,有的用 B 系列。识读时必须以图纸首页的图例(符号说明表)为准,不能凭经验硬套。图例是图纸的“字典”,先读图例再读图,是识读的基本纪律。
三、国家标准与行业规范:符号从哪来、依据是什么
我国电气图符号体系以国家标准为主体,主要依据包括:GB/T 4728《电气简图用图形符号》系列,规定图形符号的画法;GB/T 20939 等标准涉及文字符号与项目代号;GB/T 6988《电气技术用文件的编制》系列,规定图纸的编制规则、布局与标注方法。行业层面,轨道交通车辆电气图还受铁路与城轨相关行业标准、以及各车辆制造企业的企业标准约束,企业标准通常在不违背国标的前提下细化符号与标注习惯。
规范对识读的实际影响体现在几个方面:其一,图形符号的朝向与状态约定——触点符号一般按“无电、无外力、未动作”的初始状态绘制,因此图上画成断开的触点,不代表运行时一定断开;其二,项目代号的层级——同一元件在不同图纸中通过位置代号、高层代号区分,避免重名;其三,导线与端子的标注规则——线号、端子号、相序标注都有约定,查线时按标注对应,不按颜色或位置猜。
四、把分类、符号、规范落到一次识读过程
下面以某型城轨车辆牵引主电路的一个简化示例说明识读顺序(示例参数为教学假设,非实测数据)。假设图纸首页图例标明:Q1 为高速断路器,K1 为线路接触器,U1 为牵引逆变器,M1~M4 为牵引电机,R1 为制动电阻,TA1 为线路电流传感器。
第一步,确认图种:该图为原理图,关注电气连接与功能。第二步,读图例,确认上述文字符号与图形符号的对应关系,并注意触点均按未动作状态绘制。第三步,追能量路径:受电弓 P 取流 → Q1 高速断路器 → TA1 电流传感器 → K1 线路接触器 → U1 牵引逆变器 → M1~M4 牵引电机;制动工况下,能量经 U1 回馈或经 R1 消耗。第四步,核对规范标注:线号是否连续、端子号是否与接线图一致、接地 PE 是否完整。第五步,形成判断:若 K1 未闭合,则逆变器无直流输入,牵引与再生制动均失效,故障范围可锁定在 K1 及其控制回路。
这个过程中,分类决定了“看什么”,符号决定了“认得出”,规范决定了“信得过”。三者结合,图纸才从线条变成可推理的信息。
最后强调一点:主电路图的符号与标注不是“画着好看”,而是标准化的工程语言。同一张图上,Q1 与 K1 的区别、TA1 的安装位置、PE 的连接点,都对应着真实的保护逻辑与故障范围。把分类、符号、规范三件事打通,后续读逆变器内部拓扑、读保护配合关系时,才有稳定的参照系。