SS4改進型電力機車電氣控制系統(tǒng)無觸點改造

高博

中國鐵路呼和浩特局集團有限公司集寧機務段 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000

在SS4改進型電力機車遵循我國電力機車標準化、系統(tǒng)化的設(shè)計原則，大量采用了當時國外的8K以及6K機車技術(shù)，對于我國鐵路的重載運輸也做出了非常大的貢獻。但是在SS4改進型電力機車的電力系統(tǒng)依舊是采用繼電器來進行控制的，在使用過程中還會受到多種外界因素的而影響，導致機車繼電器不保持、燒損以及卡位等故障頻頻發(fā)生，直接影響到了機車的運行質(zhì)量跟運行安全性[1]。通過進行無觸點改造的模式能夠有效避免上述問題的發(fā)生，提升在SS4電力機車的運行效果，促進我國的鐵路系統(tǒng)得到進一步的發(fā)展。

1 邏輯控制單元

機車的邏輯控制單元主要是取代傳統(tǒng)繼電器的有觸點控制線路，電力機車的繼電器有觸電控制系統(tǒng)一般電壓要控制在110KV，負載電流最大能夠達到5A的標準，并且需要在比較惡劣的環(huán)境下來進行工作，也就導致了一般的PLC難以在電力機車上直接應用。機車LCU技術(shù)主要是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)以及微電子技術(shù)，來取代傳統(tǒng)的繼電器布線邏輯控制電路進行工作。在LCU系統(tǒng)中能夠通過微機發(fā)出的質(zhì)量對接觸器等外部負載進行直接的控制，避免目前的多級驅(qū)動等情況發(fā)生，這樣就能夠?qū)﹄娏C車上面的有觸點控制線路起到良好的簡化效果，促進整個控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性得到進一步的提升。通過LCU邏輯控制單元的安裝，能夠起到良好的電力機車控制系統(tǒng)簡化效果，促進系統(tǒng)設(shè)計制造的靈活性得以提升，還可以保障控制系統(tǒng)的通用性。

在LCU硬件中包含有機箱、電源板、主機板、輸入板、輸出板以及通信接口板等主要部分，其中基本結(jié)構(gòu)式標準的6U機箱，對外采用我國的鐵路專用圓形插座，并且存在有17個板位。在每個LCU機箱中均包含有A、B兩組完全不同的硬件，在正常工作中只有一組硬件進行作業(yè)，當需要進行兩組硬件的轉(zhuǎn)換過程中，可以直接通過前面板的轉(zhuǎn)換開關(guān)來進行。此外A、B輸入組的信號時完全保持一致的，這樣也就能夠在轉(zhuǎn)換工作之后保障電力機車的正常運行。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在進行在SS4改進型電力機車的電氣控制系統(tǒng)改造過程中，主要在在保持了機車原有控制功能基礎(chǔ)上來進行布線的簡化處理，對于電氣控制系統(tǒng)進行優(yōu)化跟完善，這樣就可以讓機車運行的可靠性得到進一步提升，減少故障的發(fā)生率，提升電力機車的運行效益。目前我國的電力機車控制系統(tǒng)一般都采用2種結(jié)構(gòu)，一種是集中式的控制體系結(jié)構(gòu)，并且將整臺車的控制邏輯全部集中在同一臺LCU中，來實現(xiàn)電力機車電力系統(tǒng)的有效控制，具體如圖1所示。

另一種則是分布式控制體系結(jié)構(gòu)，指的是在一臺機車上進行多臺LCU的安裝工作，并且通過LCU協(xié)調(diào)控制的模式對機車的控制信號就近采集與處理，各臺LCU還可以通過總線控制的方式來進行信息的交換工作，能夠讓機車電力系統(tǒng)的控制效果得到進一步提升。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在本次研究中因為SS4改進型電力機車的兩端均有著高壓電器柜以及低壓電器柜，因此適合采用分布式控制體系結(jié)構(gòu)來進行電力系統(tǒng)的控制[2]。在控制系統(tǒng)優(yōu)化過程中可以在機車上面進行2臺LCU的安裝，這樣就能夠讓機車的控制任務分散在2臺LCU上面，一方面能夠提升整個電氣控制系統(tǒng)的運行效率跟控制質(zhì)量，另一方面還能夠?qū)ΜF(xiàn)場布線起到良好的簡化效果。通過總線控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)各臺LCU的協(xié)同工作，來對整個機車的電力系統(tǒng)運行情況進行全面有效的控制。

3 信息的交換

在對SS4改進型電力機車的電氣系統(tǒng)進行控制過程中，需要兩臺LCU能夠?qū)崿F(xiàn)必要的信息交換，從而滿足機車電氣系統(tǒng)的連鎖控制效果。

可以說數(shù)據(jù)交換的正確與否也會直接影響到LCU邏輯判斷效果，也就要求在控制系統(tǒng)中做好接受數(shù)據(jù)包的準確校驗工作。在系統(tǒng)設(shè)計過程中通過添加CRC冗余校驗系統(tǒng)，能夠起到良好的查錯效果，對于LCU控制系統(tǒng)的運行準確性也有著非常重要的意義。

當LCU接收到數(shù)據(jù)包之后會立即對該數(shù)據(jù)包進行累加以及校驗工作，如果校驗結(jié)果不通過會直接丟棄掉該數(shù)據(jù)包[3]。如果累加跟校驗通過之后會進行CRC校驗，CRC校驗結(jié)果依舊正確的情況下就能夠說明數(shù)據(jù)包接受的正確性，這樣就會保留數(shù)據(jù)包，并且按照數(shù)據(jù)包提示進行作用。

4 結(jié)語

本次研究主要針對SS4改進型電力機車的繼電器有觸電控制線路進行了無觸點化改造，在經(jīng)過了上述的改造措施之后，還進行了機車的試運工作。經(jīng)過了長達半年的試運之后發(fā)現(xiàn)改造后的SS4改進型電力機車在電力系統(tǒng)運行過程中無任何故障發(fā)生，表明本次研究中對于SS4改進型電力機車的無觸點化改造成功。