論文：淺談SS8型電力機(jī)車(chē)微機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理和常見(jiàn)故障處理
SS8型電力機(jī)車(chē)是采用微機(jī)控制的準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車(chē)，整個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)由微機(jī)控制柜和彩色液晶顯示屏兩部分組成，除傳統(tǒng)的牽引制動(dòng)控制和防空轉(zhuǎn)滑行控制外，還具有故障診斷和故障數(shù)據(jù)記錄功能。微機(jī)控制柜中的信息顯示插件是微機(jī)控制柜與彩屏的接口。機(jī)車(chē)正常運(yùn)行時(shí)，彩屏顯示機(jī)車(chē)工況及運(yùn)行參數(shù)，發(fā)生故障時(shí)顯示故障種類(lèi)、故障參數(shù)等并提示司機(jī)應(yīng)采取何種措施。
一、硬件特點(diǎn)
微機(jī)控制柜以插件箱為基本控制單元，每個(gè)插件箱獨(dú)立控制1個(gè)轉(zhuǎn)向架，即第一層插件箱(RACK1)控制I端轉(zhuǎn)向架，第二層插件箱(RACK2)控制II端轉(zhuǎn)向架，第一層與第二層插件箱布線稍有不同。第一、二層插件箱中對(duì)應(yīng)位置的插件相同，插件可以互換，但同一插件箱中的數(shù)字入/出A、B插件由于內(nèi)部跨接矩陣不同而不能互換。
1.模擬輸入信號(hào):司機(jī)控制器的指令信號(hào)、電壓/電流傳感器的反饋信號(hào)、速度傳感器反饋信號(hào)、制動(dòng)缸壓力傳感器反饋信號(hào)等，分別經(jīng)相應(yīng)信號(hào)調(diào)整處理電路，送A/D采樣。
2.模擬輸出信號(hào):計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字控制量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出8路模擬信號(hào)。
3.外部數(shù)字信號(hào):經(jīng)帶過(guò)壓吸收的光電隔離的數(shù)字信號(hào)輸入電路后，送CPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。
4.內(nèi)部數(shù)字信號(hào):通過(guò)無(wú)隔離的通用數(shù)字輸入/輸出通道(GP線)用于插件箱內(nèi)部各插件間的連接。這種GP線既可以用作輸入，又叫以用作輸出，根據(jù)不同的'應(yīng)用通過(guò)跨接矩陣靈活設(shè)置，大大增強(qiáng)了數(shù)字入/出的通用性。
5.數(shù)字輸出信號(hào):經(jīng)繼電器隔離輸出數(shù)字控制信號(hào)，如過(guò)載跳主斷等。
6.脈沖輸出信號(hào):脈沖控制及根據(jù)SBC送來(lái)的移相控制信號(hào)(UE1、UE4)控制晶閘管的觸發(fā)時(shí)刻和觸發(fā)位置，實(shí)現(xiàn)牽引/制動(dòng)的調(diào)速控制。
二、微機(jī)控制系統(tǒng)功能概述
1.牽引控制功能
2.制動(dòng)控制功能
3.防空轉(zhuǎn)/滑行保護(hù)功能
防空轉(zhuǎn)、防滑行控制使機(jī)車(chē)運(yùn)行在盡可能大的粘者附近，可以保證機(jī)車(chē)在任何軌面條件下啟動(dòng)、加速、制動(dòng)不擦傷輪軌，不發(fā)生牽引電機(jī)超速。
4.故障轉(zhuǎn)換功能
SS8機(jī)車(chē)微機(jī)控制裝置不設(shè)A、B組，采用轉(zhuǎn)向架獨(dú)立控制，即每個(gè)插件控制一個(gè)轉(zhuǎn)向架。故障轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在微機(jī)柜左上部，三個(gè)位(Ⅰ位、Ⅱ位、正常位)的含義與模擬車(chē)不同:Ⅰ、Ⅱ位作故障位，平時(shí)應(yīng)放在正常位。
5.交叉保護(hù)功能
6.自檢功能
7.列車(chē)供電控制功能
列車(chē)供電系統(tǒng)的功能是將供電繞組的交流電壓整流濾波成為直流600V向列車(chē)供電，以滿足客車(chē)車(chē)廂空調(diào)、采暖、照明等用電需要。
8.自動(dòng)過(guò)分相
所謂自動(dòng)過(guò)分相就是免去手動(dòng)操作，由機(jī)車(chē)上自動(dòng)分合主斷路器來(lái)通過(guò)電網(wǎng)分相區(qū)，目前僅廣深線SS8機(jī)車(chē)運(yùn)用自動(dòng)過(guò)分相功能。在分相區(qū)前后若干距離處各埋設(shè)地面無(wú)源信號(hào)設(shè)備，平時(shí)不工作。在機(jī)車(chē)的前后左右四個(gè)方位距軌面正上方10厘米左右裝有地感器。在機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)，地感器不斷發(fā)射高頻信號(hào)，地面信號(hào)裝置受高頻信號(hào)感應(yīng)而得能量，并發(fā)射一定頻率的信號(hào)，機(jī)車(chē)上的地感器檢測(cè)到這一信號(hào)，給微機(jī)柜送一110V數(shù)字過(guò)分相信號(hào)(PHASE)。在此應(yīng)注意，無(wú)論在過(guò)分相前分主斷還是在過(guò)分相后合主斷，微機(jī)柜所接到的信息是一樣的過(guò)分相信號(hào)。
三、常見(jiàn)故障分析及處理方法
1.無(wú)流
無(wú)流分正常無(wú)流及故障無(wú)流兩種情況。正常無(wú)流主要是由于手柄位置不當(dāng)或安全系統(tǒng)(如列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置)要求產(chǎn)生的卸載無(wú)流。故障無(wú)流的原因如下:
(1)線路接觸器未閉合，主電路未構(gòu)成。
(2)預(yù)備、零位、牽引、制動(dòng)等狀態(tài)信號(hào)不對(duì)。最常見(jiàn)的是預(yù)備不好，引起微機(jī)柜封鎖脈沖。
(3)微機(jī)柜未收到司機(jī)給定指令，如司機(jī)控制器電位器無(wú)電源、無(wú)輸出或傳輸線不良。
(4)微機(jī)柜未收到牽引響應(yīng)或制動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。這可能是牽引主電路或制動(dòng)主電路未構(gòu)成，也可能是線路接觸器和勵(lì)磁接觸器的聯(lián)鎖接點(diǎn)接觸不良。
(5)運(yùn)行中正常位時(shí)突然某架無(wú)電流，有可能是電源自身保護(hù)造成的。這可用分合電子控制自動(dòng)開(kāi)關(guān)的方法，使電源重新起動(dòng)來(lái)解決。
(6)微機(jī)柜封鎖脈沖。一般應(yīng)首先考慮沒(méi)有同步電壓或插件未插到位，此外外部復(fù)位的復(fù)位繼電器不釋放，帶插座的芯片接觸不良等也可能造成無(wú)流。
2.電流不平衡
(1)由傳感器引起的電流不平衡。重點(diǎn)檢查電流傳感器、電壓傳感器是否有正偏或負(fù)偏的現(xiàn)象，速度傳感器松脫或故障，傳感器正負(fù)偏較大或其它故障時(shí)必須更換。
(2)由硅元件損壞引起的電流不平衡。此故障表現(xiàn)為:在主橋沒(méi)有全開(kāi)放以前，電流不平衡不明顯，因?yàn)橄到y(tǒng)為閉環(huán)控制，當(dāng)主橋滿開(kāi)放或已達(dá)到電機(jī)限壓時(shí)，電機(jī)電流不平衡現(xiàn)象加劇。回庫(kù)后應(yīng)對(duì)硅元件和快熔進(jìn)行檢套，發(fā)現(xiàn)損壞進(jìn)行更換。
(3)由于輪徑設(shè)定不當(dāng)引起的電流不平衡。
(4)由于微機(jī)本身故障、接插元器件松動(dòng)引起的電流不平衡。
(5)由于二次削磁引起的電流不平衡。
3.過(guò)載
當(dāng)電流傳感器故障無(wú)電流反饋時(shí)、電壓傳感器故障失去限壓功能時(shí)及變流器觸發(fā)極故障時(shí)，都可能引起過(guò)載，主斷路器跳閘。應(yīng)更換相關(guān)故障元器件。
4.竄車(chē)
所謂竄車(chē)指手柄一離開(kāi)零位就有較大的電樞電流，使機(jī)車(chē)存在沖動(dòng)的現(xiàn)象。造成此現(xiàn)象的原因有:
(1)司控器線接錯(cuò)，或電位器不良，使司控器輸出的電壓異常，微機(jī)接收到錯(cuò)誤的手柄位后產(chǎn)生錯(cuò)誤的控制輸出。
(2)脈沖控制板或脈沖放大板故障，造成可控硅開(kāi)放角錯(cuò)誤。
(3)同步變壓器接線錯(cuò)誤，使其極性產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致脈沖控制板產(chǎn)生錯(cuò)誤的控制脈沖。
5.彩色顯示屏全黑
彩色顯示屏全黑的原因有:
(1)多功能接口板保險(xiǎn)燒壞。經(jīng)常是因?yàn)閄103上110V電源接反。
(2)多功能接口板電源模塊燒壞�？捎萌f(wàn)用表測(cè)板上X2的奇偶腳之間是否有+5V電壓。
(3)背光電源逆變器壞�？捎萌f(wàn)用表量X7、X8的1、2腳，正常時(shí)應(yīng)有交流電壓200～1000V。注意1腳要接表的正端。
(4)多功能接口板X(qián)7、X8是否與顯示屏連接好。
(5)顯示屏損壞(燈管壞)。
6.顯示屏全白無(wú)字符顯示
通常情況為顯示線松動(dòng)，顯示屏與顯示卡未正常連接。
7.微機(jī)屏顯示一、二架故障
造成微機(jī)屏故障燈亮的原因，一是微機(jī)電源故障，二是微機(jī)與顯示屏通信故障，三是兩個(gè)司機(jī)室電鑰匙全合上后，造成通信沖突。先易后難，首先檢查兩個(gè)司機(jī)室電鑰匙狀態(tài)，如全合上，應(yīng)將另一端司機(jī)室的電鑰匙斷開(kāi)。
8.微機(jī)顯示正常，提手柄發(fā)現(xiàn)二架無(wú)壓無(wú)流。
處理:首先更換二架的脈沖放大和脈沖控制插件，故障現(xiàn)象仍然存在。再更換單板機(jī)，故障還是未能消除。后更換同步變壓器，正常。
分析:對(duì)于機(jī)車(chē)無(wú)壓無(wú)流的現(xiàn)象，原因一是工況電路異常，如預(yù)備、零位、牽引、制動(dòng)等狀態(tài)信號(hào)不對(duì)，引起微機(jī)脈沖封鎖;原因二是微機(jī)接收不到手柄位給定指令，如司機(jī)控制器無(wú)電源，電位器無(wú)輸出或傳輸線不良;原因三是微機(jī)柜插件不良;原因四是無(wú)同步同壓。
9.先一架故障，后二架也故障，復(fù)位不成功。
處理:檢查發(fā)現(xiàn)為兩架微機(jī)電源均保護(hù)，可以確定為微機(jī)板存在短路或微機(jī)外部電路存在短路現(xiàn)象，甩開(kāi)N101插頭后正常，可以斷定為外部傳感器短路，更換一軸傳感器后正常。
分析:SS8型微機(jī)電源板有短路保護(hù)功能，一旦存在過(guò)流現(xiàn)象時(shí)，電源板就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。電源板除給微機(jī)柜的各個(gè)插件供電后，還為司控器、電壓電流傳感器、速度傳感器供電以及產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，以上各個(gè)環(huán)節(jié)存在短路現(xiàn)象時(shí)，均會(huì)使微機(jī)電源保護(hù)。因?yàn)橥獠慷搪返脑颍瑥V鐵集團(tuán)所屬機(jī)務(wù)段已經(jīng)發(fā)生幾起機(jī)破事件。目前，株洲電力機(jī)車(chē)研究所正在研究解決方案。發(fā)生此類(lèi)故障時(shí)，可以通過(guò)以下辦法進(jìn)行應(yīng)急處理:司機(jī)停車(chē)后關(guān)閉微機(jī)電源，打開(kāi)微機(jī)柜蓋板，取下先故障的那一架微機(jī)的轉(zhuǎn)換控制板，一二架轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置正常位，利用良好的一架的電機(jī)運(yùn)行回段處理。
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