《機車新技術(shù)（第四版）》 課件 6第十一講 機車計算機控制系統(tǒng)原理

機車新技術(shù)第十一講機車計算機控制系統(tǒng)原理機車計算機控制系統(tǒng)發(fā)展與原理01CONTENTS壹機車計算機控制系統(tǒng)發(fā)展與原理§6-1機車計算機控制系統(tǒng)概述一、計算機控制系統(tǒng)的基本概念和特點

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計算機控制系統(tǒng)三要素：控制對象、信息處理機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)

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與模擬控制相比，計算機控制所具有的特點：（1）硬件與軟件的結(jié)合（2）硬件是通用的（3）具有靈活性（4）以數(shù)字技術(shù)為主（5）功能主要由軟件來實現(xiàn)（6）具有記憶功能（7）計算機工作具有智能型通用性、靈活性、重現(xiàn)性、可靠性和智能性二、機車計算機控制系統(tǒng)的特點◆三級分級結(jié)構(gòu)（1）人機對話級：CPU：80486，C語言編程。時鐘、輪徑、累計參數(shù)、監(jiān)控信號、故障記錄查詢、自檢選擇、工況參數(shù)及自檢結(jié)果顯示。（2）機車特性控制級：CPU：80C186，F(xiàn)UPLA功能塊語言編程。（3）變流器控制級：CPU：80C196，匯編語言編程，晶閘管發(fā)出脈沖控制?！粲嬎銠C控制系統(tǒng)的特點（1）通用性強硬件通用，軟件靈活（2）可靠性高數(shù)字技術(shù)，冗余設(shè)計（3）自動化程度高計算機邏輯判斷（4）重聯(lián)控制容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，滿足編組方式控制要求（5）功能強牽引、制動，過分相、保護和空電聯(lián)合制動（6）故障診斷和記錄功能庫前、運行診斷記錄，故障記錄（7）便于移植和推廣FUPLA功能塊語言編程。

三、國內(nèi)外機車計算機控制系統(tǒng)發(fā)展概況

1.國外機車計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況（一）西門子（SIEMENS）1、SIBAS-16系統(tǒng)：西門子鐵路自動化系統(tǒng)2、SIBASIC-KLIP站：外圍智能單元3、SIBAS—32（二）ABB公司MICAS系統(tǒng)—牽引控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)由兩個結(jié)構(gòu)相同的PHAI-16計算機控制箱和兩組司機臺和副機臺、故障顯示器等組成。

由日本川崎重工引進的6K型電力機車2.國產(chǎn)機車計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

國產(chǎn)交直傳動電力機車控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了如下歷程：（1）有觸點控制:SS1型電力機車。（2）模擬控制:SS3、SS4型電力機車。（3）計算機控制:SS8、SS4B、TM1、SS9、DDJ1、SS7D、SS7E等車型。國產(chǎn)電力機車的計算機控制采取了參考及消化引進技術(shù)和自主開發(fā)的方法。以8K機車的MICAS系統(tǒng)為硬件藍(lán)本，以6K機車的PHAI-16的故障診斷技術(shù)和DF6型內(nèi)燃機車的顯示模式為基礎(chǔ)，自行開發(fā)故障診斷和顯示功能?！?-2機車計算機控制系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)一、機車計算機控制系統(tǒng)的功能、原理及構(gòu)成

電力機車控制系統(tǒng)控制列車的運行速度輪軸空氣制動力矩控制牽引電動機轉(zhuǎn)矩列車的加速度調(diào)節(jié)1.牽引/制動主電路（1）牽引工況（2）制動工況加饋制動1.控制方法控制目的：恒電流起動、準(zhǔn)恒速運行、電機限壓3.機車計算機控制系統(tǒng)的構(gòu)成二、SS9型電力機車計算機控制系統(tǒng)簡介1.SS9機車計算機控制系統(tǒng)的控制參數(shù)和保護參數(shù)2.牽引控制（1）特性控制低速時的恒流控制和設(shè)定速度點的準(zhǔn)恒速控制（2）順控方式υ＜99kM/h

電機電壓限制值為990V；υ=119kM/h電機電壓限制值為1100V自動超壓保護，無級磁場消弱（3）粘著限制由兩段折線構(gòu)成。用速度=電流限制曲線作為粘著限制控制曲線。（4）對軸重轉(zhuǎn)移進行電氣補償（5）對速度監(jiān)控裝置常用制動命令的響應(yīng)：接收到列車運行監(jiān)控記錄常用制動命令時，封鎖觸發(fā)脈沖，取消牽引力。3.制動控制（1）特性控制（2）加饋制動控制系統(tǒng)根據(jù)機車速度首先自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使制動電流沿著速度=電流曲線變化。當(dāng)勵磁電流達到最大后，進入加饋制動工況，通過調(diào)節(jié)電樞電壓來維持制動電流。最小電樞電流：70A（3）電制動限制特性（4）防空轉(zhuǎn)、防滑行控制軟件實現(xiàn)（5）空電聯(lián)合制動控制以機車準(zhǔn)恒速加饋電阻制動和DK-1型機車電空制動機為基礎(chǔ)，以主手柄級位作為給定速度，根據(jù)機車速度（反饋速度）、及其它信號的相關(guān)狀態(tài)控制機車制動機的減壓制動和充風(fēng)緩解并對電制動進行干預(yù)。6.列車供電控制直流電壓870V-600V，電流：2×670A7.自動過電分相控制8.故障轉(zhuǎn)換一個插件箱的集中控制9.交叉保護10.自檢、故障診斷、記錄和顯示（1）靜止時高低壓自檢（2）實時故障監(jiān)測（3）診斷結(jié)果評判（4）顯示、操作§6-3機車計算機控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號一、輸入信號

（1）司控器指令信號。O-15V電壓信號—計算機柜—與速度成正比的控制電壓—牽引/制動控制特性環(huán)節(jié)—控制目標(biāo)計算值。（2）電樞電流信號。用于特性控制、保護、顯示等功能的操作。（3）端電壓信號。作為限壓控制信號。（4）勵磁電流信號。牽引時：磁場消弱時的磁場電流反饋信號；電制動時：電制動的特性控制信號。（5）網(wǎng)側(cè)電壓信號。電壓互感器-25KV/100V-降壓變壓器-100/5V-計算機。（6）移相同步電壓信號。同步變壓器—整流裝置。（7）主變壓器次邊繞組電流信號。過電流保護信號。

（8）變壓器油溫信號O-15V電壓信號—計算機柜—與速度成正比的控制電壓—牽引/制動控制特性環(huán)節(jié)—控制目標(biāo)計算值。（9）機車速度信號速度信號采集。（10）機車狀態(tài)信號明確監(jiān)控對象的狀態(tài)后，才能確定其控制功能是否進行或需要做出如何反應(yīng)。

二、輸出信號（1）主整流器觸發(fā)脈沖。硅整流裝置—機車工作狀態(tài)控制（牽引/制動）。（2）司機室電壓表信號。（3）牽引電機電壓、電流信號。電制動記錄儀—功率。（4）保護功能信號。三、其它信號

自動過分相裝置—預(yù)備/強迫斷信號—LCU分主斷/合主斷信號。

RS485接口—通用屏幕顯示器。LCU在機車上的應(yīng)用01機車計算機控制系統(tǒng)常見故障分析與處理02CONTENTS壹LCU在機車上的應(yīng)用崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用一、什么是LCULCU是英文LogicalControlUnit的縮寫，中文叫邏輯控制單元。L.CU相當(dāng)于可編程控制器PLC,是近年來用在新型電力、內(nèi)燃機車上的一種可編程邏輯控制器件。崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用

LCU與一般工業(yè)用的可編程控制器PLC有一些區(qū)別例如：(1)機車電子裝置必須符合TB/T1394《機車動車電子裝置》的要求。而一般的PLC很難滿足這一標(biāo)準(zhǔn)要求。簡單地說，一般的PLC無法適應(yīng)機車的工作環(huán)境，也無法滿足機車控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。而電力機車邏輯控制單元LCU符合TB/T1394《機車動車電子裝置)的要求，其結(jié)構(gòu)組成符合高速列車硬件規(guī)范。

(2)根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，一般PLC的工作電壓為DC24V或AC220V,直流輸出點的負(fù)載能力較低。而電力機車控制電壓為DC110V,且負(fù)載電流比較大。崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用二、LCU的優(yōu)勢（1）LCU的核心采用大規(guī)模集成電路技術(shù)，外部連線少、可靠性高，抗干擾性能好，功耗低。速度快，精度高。（2）可以利用軟件編程來完成控制任務(wù)，故對變更電力機車的控制或?qū)Σ煌臋C車，可以方便地通過修改程序來滿足控制要求，即容易實現(xiàn)“柔性控制”。這樣不僅給機車控制系統(tǒng)而且可大大簡化機車組裝布線、檢驗及維修工作。

(3)LCU具有很大的靈活性和可擴展性，不僅可在電力機車上應(yīng)用，也可以在電傳動內(nèi)的硬件結(jié)構(gòu)為通用型模塊設(shè)計，可根據(jù)不同對象進行組合和擴展,以滿足不同的控制要求，所以LCU具有較大的應(yīng)用價值。崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用三、LCU在國產(chǎn)機車控制電路中的應(yīng)用

SS8型電力機車SS9型電力機車崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用四、LCU在電力機車試驗及檢修中的作用邏輯控制單元在電力機車出廠調(diào)試、例行試驗及檢修中能提供大量的信息，幫助技術(shù)人員提高工作效率。例如，在SS9型機車調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)勵磁接觸器91KM和92KM工作不正常，技術(shù)人員可根據(jù)圖6一15所示的邏輯控制梯形圖來檢查是否滿足勵磁接觸器閉合的條件。崇德尚能知行合一第四節(jié)邏輯控制單元（LCU）在機車上的應(yīng)用五、LCU的故障診斷及檢修

1.LCU的故障檢測2.LCU的檢測貳常見故障分析及處理崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理故障分析1、電機電流不正常（1）電機電流故障，使機車失去牽引力或制動力。（2）電流不平衡故障，兩轉(zhuǎn)向架電流不平衡影響機車功率的發(fā)揮。（3）電流沖動故障，可能引起機車串動，使乘務(wù)員處于高度緊張狀態(tài)。崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理

2、過載（1）司機臺儀表顯示在正常范圍內(nèi)時過載，及假過載，原因是計算機控制系統(tǒng)內(nèi)部A/D工作異常或保護邏輯誤動作。（2）電流傳感器故障無電流反饋時發(fā)生過載。（3）電壓傳感器故障失去限壓功能時。（4）硅機組觸發(fā)電路故障。崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理

3、竄車（1）司機控制器指令不正常，手柄離開“0”位，就有大的輸出。（2）同步信號相位反接。（3）操縱端信號不唯一。（4）計算機控制器內(nèi)部無電流反饋信號。（5）變流器觸發(fā)級故障。崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理

4、勵磁電流給不上。（3）預(yù)備、零位不正常。（4）速度傳感器故障。4、勵磁電流給不上。（1）勵磁接觸器沒有閉合，勵磁電路未形成回路。（2）勵磁接觸器輔助節(jié)點不良。崇德尚能知行合一第五節(jié)機車計算機控制系統(tǒng)常見故障的分析及應(yīng)急處理

5、無加饋電流（1）勵磁未達到限制值。（2）加饋橋未工作。DK-2型制動系統(tǒng)概述01DK-2型制動機系統(tǒng)的故障處理02CONTENTS壹動車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)01DK-2型制動系統(tǒng)概述因為計算機、網(wǎng)絡(luò)式控制的機車制動機技術(shù)過去均被德國克諾爾、法國法維萊、美國西屋等國外企業(yè)所壟斷，我國以往的機車制動系統(tǒng)對國外技術(shù)的依賴性很強。為了降低機車制造成本，掌握機車核心技術(shù)，走自主創(chuàng)新的道路，鐵道部與2005年決定立項研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機車制動機新產(chǎn)品，之后，南車株洲機車廠在原DK—1型電控制動機的基礎(chǔ)上，研制出具備完善的計算機模擬控制，網(wǎng)絡(luò)通信，故障智能診斷等信息化功能的新一代機車電空制動機——DK–2型電空制動機系統(tǒng)。DK-2型機車制動機功能簡介DK-2型制動機是一種具備計算機模擬控制、網(wǎng)絡(luò)通信、故障智能診斷等信息化功能的機車電空制動機。DK-2型制動機能實現(xiàn)列車自動制動與機車單獨制動、空電聯(lián)合制動、斷鉤保護、列車充風(fēng)流量檢測、無動力回送、制動重聯(lián)、列車電空制動、列車速度監(jiān)控配合等基本制動功能;具備單機自檢、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄與存儲等智能化、信息化功能;具備MVB、CAN等網(wǎng)絡(luò)通信接口，適應(yīng)現(xiàn)代機車制動機信息化以及網(wǎng)絡(luò)控制的發(fā)展要求。MVB：MultifunctionVehiceBus多功能車輛總