第五章機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)

1、第五章機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)1概述SL1型交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)原則，是在東 芝公司在機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)方面成熟的軟件、硬件、控制模式和系統(tǒng)思想的基礎(chǔ)上研制的。 機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)（簡稱TCMS）的核心任務(wù)是：根據(jù)司機(jī)指令完成對(duì)主變流器及異步電 動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)控制、輔助變流器的實(shí)時(shí)控制、牽弓1/制動(dòng)特性控制、傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)序邏輯控制, 顯示機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)，具備完整的故障保護(hù)、故障記憶及顯示功能，并具有一定程度上的故 障自排除、自動(dòng)切換和故障處理指導(dǎo)功能。2機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)2.1 系統(tǒng)的構(gòu)成機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)在硬件上主要由電源模塊、邏輯運(yùn)算控制部分、數(shù)字量輸入/輸出部 分、模擬量信

2、號(hào)采集部分、通信部分等組成。主控制單元采用 32位CPU,并在配置上采 取冗余、雙機(jī)熱備措施，以提高系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如圖 1所示，機(jī)車控制監(jiān) 視系統(tǒng)機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)如圖2所示：6 耳sr， Unit用bl-5V.-CPVMusr.ijrTCMSA ATUCWVEiBATFEK三AT?"r讓 EquipVC3Pant-Seri a)nA?U EKiersianMC: Master contTdluSAMDBLOWERDi jf pl sy Unit_ _ Digital D&ta Ailii 匕中DftZffl"-Fuke D&tAAPIXCVCF)C

3、I102圖2機(jī)車控制監(jiān)視系統(tǒng)機(jī)箱外形結(jié)構(gòu)-15機(jī)箱內(nèi)包括AVR電源模塊，為TCMS提供工作所需的各種直流電，如 24V、± 15V、 5V; PUZ處理器單元，包括CPU、軟件以及與顯示屏通訊的接口；DET檢測模塊，檢測主控制系統(tǒng)是否存在故障，以便在主系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)立即進(jìn)行主輔系統(tǒng)的切換；SIF串行通訊接口，完成TCMS與兩個(gè)主變流器和輔助變流器之間的通訊；DI數(shù)字量輸入模塊，將接收到的各種開關(guān)信號(hào)處理后傳送給處理器單元；AUX輔助模塊，具有數(shù)字量輸出、模擬量輸入及脈沖量輸入的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)各輔助繼電器的控制及特殊信號(hào)的輸入功能；MDM重聯(lián)控制模塊，將本車的信息通過 Ethernet傳

4、往他車，并將收到的他車信息傳送給處理器 單元，實(shí)現(xiàn)機(jī)車的重聯(lián)功能。2.2 系統(tǒng)的功能TCMS在整個(gè)機(jī)車控制中起主導(dǎo)作用，它的工作正常與否直接決定了機(jī)車能否安全、 正常地運(yùn)行。TCMS主要完成如下工作：通過人機(jī)接口接收所有輸入指令，采集各種反饋 信號(hào)，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，生成相應(yīng)控制命令，將命令以通信方式發(fā)送給主變流器、輔助變流 器，將計(jì)算結(jié)果、故障信息、有關(guān)參數(shù)送顯示屏顯示，并在重聯(lián)時(shí)將重聯(lián)命令通過網(wǎng)絡(luò)傳 送給重聯(lián)機(jī)車。在主控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，雙機(jī)熱備的機(jī)制將自動(dòng)切換到輔控系統(tǒng)。具結(jié) 構(gòu)形式示意圖如圖3所示。圖3 （a）微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖（正常時(shí)）圖3 （b）微機(jī)系統(tǒng)雙機(jī)熱備形式示意圖（I端

5、故障時(shí)）2.3 控制與保護(hù)功能TCMS將完成機(jī)車下列方面的控制和保護(hù)功能：主斷路器（VCB）控制、機(jī)車控制系統(tǒng)的輸入/輸出、機(jī)車的邏輯控制、機(jī)車的牽引特 性控制、機(jī)車的制動(dòng)特性控制、定速控制、冗余控制、自動(dòng)過分相控制、主變流器控制、 重聯(lián)控制。智能故障診斷及顯示、機(jī)車保護(hù)控制2.4故障處理與記錄TCMS在機(jī)車出現(xiàn)故障時(shí)，以顯示屏顯示和報(bào)警燈指示的兩種方式，通知操作人員， 并自動(dòng)完成相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，記錄發(fā)生故障時(shí)的相關(guān)信息，為后期診斷提供有用且必要的 信息，而且還可以通過便攜式計(jì)算機(jī)將故障履歷下載進(jìn)行分析和保存。2.5 信息顯示顯示部分設(shè)計(jì)的原則是顯示簡潔、明了醒目，但又兼顧現(xiàn)有的習(xí)慣。畫面的上

6、部為常顯的信息，顯示時(shí)間、速度、工況、重聯(lián)狀態(tài)等；中間區(qū)域?yàn)橹餍畔?顯示區(qū)，根據(jù)不同的工況、按鍵的選擇，將顯示牽引 /制動(dòng)的有關(guān)參數(shù)、機(jī)器的狀態(tài)、開關(guān) 信息；底部為功能鍵區(qū)，由于采用觸摸顯示屏，因此它將根據(jù)不同的工況和選擇，顯示不 同的功能鍵。通過顯示屏亦可顯示出機(jī)車重聯(lián)與否以及重聯(lián)機(jī)車的故障信息。顯示模式在開機(jī)后根據(jù)不同工況來轉(zhuǎn)換。模式轉(zhuǎn)換部分框圖見圖4,顯示畫面示例見2.5.12.55圖4模式轉(zhuǎn)換部分框圖2.5.1牽引/制動(dòng)主畫面0牽弓”制動(dòng)畫面99年99月99日99時(shí)99分99秒僧Wh向后牽引 N9級(jí)定速單刃控制電壓M全弓5猊原由電壓原由電300£曲故障信息機(jī)器狀態(tài)檢修狀烝牽引

7、風(fēng)機(jī)1故障 牽引風(fēng)機(jī)2故障 孽引如初M故障 牽弓風(fēng)故障 牽弓風(fēng)機(jī)5故障 李成風(fēng)機(jī)6故障 主變流翳CII故障 年主流器CI2故障 主變流器e 15故障 ,變僦哲K故障 主變流器C15故障 主變流器C"故障故障屋所其中故障信息在有故障時(shí)才出現(xiàn)2.5.2變流器畫面主理點(diǎn)器/牽引電機(jī)畫面99年叼月外日8時(shí)99分四秒他他他他他他他他他也他他一卿k/h向后牽引 的.9級(jí)定速午機(jī)電壓川）22229W"WW2 W? wgggg 礪 9099W999999999999Q/制動(dòng)11 （刷999999ggo999T作接觸器充電接觸器*奉弓以用U故譚 牽耳風(fēng)機(jī)5故障 牽弓風(fēng)仇4故障 奉弓風(fēng)機(jī)5故障

8、 率引以譏%樹章主變流器;恪故障主變流器;14故障主變流:器叮5故障他他他他他他他他他他他他他車車車車車車車車車車車車主要造器開關(guān)狀態(tài)風(fēng)神，求態(tài)故障最比2.5.3開關(guān)狀態(tài)畫面開關(guān)狀態(tài)面面為年99月淚日科時(shí)99分99秒州km/h向后牽引加9級(jí)定速單機(jī)主斷1 CIUKCI2AKCIMKCldAK1 CI5AHCkAKC11KCI2K1 CI3KC14KCI5KCI6K1 Q31QS2QS3珈合分故障信息牽引風(fēng)機(jī)1故障 牽引風(fēng)機(jī)2故障 牽引乳機(jī)5故障 牽弓風(fēng)機(jī)4故障 牽弓I風(fēng)機(jī)5故障 牽引風(fēng)機(jī)6故障 生變流器 II故障 主變流器C12故障 主變流器C15故障 主變流繳M故障 主變流器口 5故障 主變

9、流器C16故障D此故獐主變流器開關(guān)狀態(tài)I風(fēng)機(jī).優(yōu)態(tài)I輔助電作故障履歷主主主車車車車車車車車車主 回他他他他他他他他他他他他拽返2.5.4輔助電源畫面輔助電源面面W年99月99 39Q 時(shí) 99A 99 秒州km/h向后牽引 的9繳定速單見輔助變流器工作狀態(tài) 輔助變流器輸出電壓 輔助變流器輸出電流 輔助變流器輸出頻率（打）ON分9999999999.99999999999.9故陵信息用引風(fēng)機(jī)1故障 牽引風(fēng)V12故障 牽弓風(fēng)機(jī)5故障 慘弓I風(fēng)機(jī)4故障 牽引風(fēng)機(jī)5故障 牽引風(fēng)機(jī)6故障 鈿施撇口故障 技流器C12故障 主變流;器C16故障 主變流敝I撤障 用變流器以5故障 土變流器GI6故障 DKL故

10、障車豐豐車車車車淬車左軍軍軍他他他他他他他他他他他他他主變流器| 不關(guān)X閻鳳機(jī)狀態(tài)| 輔助電源112.5.5故障履歷畫面故障履歷里囿9g年的月99日99時(shí)99分99秒州*向后牽引單機(jī)編號(hào)名稱/內(nèi)容發(fā)生時(shí)間恢復(fù)時(shí)間故障時(shí)機(jī)車狀態(tài)99999999999999999999999999999999999999999999XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXX

11、XXXXXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX99/99/99 99:9999/99/99 99： 9999/99/99 99：9999/99/99 99：為99/99/99 99： 9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99： 9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 9

12、9：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：9999/99/99 99：99999kV/999A XX 99999km/hXXXXXX 999kWM9A XX 99級(jí)9削in/即乂雙 999kV/999A XX 99級(jí)999加/點(diǎn)以乂)0( 999kV/999A XX 99級(jí)9四km/hXXXXXX 999kW叫 XX 99級(jí)999疝/hXWOOC 999kW999A akm/hXXXXXX999W/99助雙99級(jí)999疝得冷0000( 999|<v/999a XX 99 級(jí) 999 kMh /XXXX 9耽&quo

13、t;9Aa99級(jí)999.儼的 的9W/999也 XX 99級(jí)999km/hXXXXXX 999kV/999A XX 99級(jí)999kMhXXXXXX 999kW999A XX 99a999km/hXXXXXX|說照處置不范理隊(duì)器枷亡.也可I I 安漳履行返回2.6 TCMS對(duì)外接口接口數(shù)量見下表名稱數(shù)量所接設(shè)備說明RS4852主變流器RS4853輔助變流器RS4852顯示屏數(shù)據(jù)總線2與他車TCMS重聯(lián)110V數(shù)字量輸入120各開關(guān)脈沖輸入2速度傳感器（PG）110V數(shù)字量輸出30LED指示燈功率較小110V數(shù)字量輸出19BRAKE、VCB、升弓、撒沙等功率較大模擬量輸人0-160V2蓄電池電壓模

14、擬量輸人0-24V2司控器司機(jī)控制器級(jí)位模擬量輸人0-5A1電流互感器原邊電流3 微機(jī)顯示屏顯示和使用說明交流傳動(dòng)貨運(yùn)電力機(jī)車采用集中式微機(jī)控制系統(tǒng)（TCMS） ，微機(jī)控制柜將機(jī)車主變流器、輔助變流器、控制電器柜、司機(jī)室控制開關(guān)等電器的信息匯總，通過分設(shè)在I、 II 端司機(jī)室的微機(jī)顯示屏進(jìn)行各種信息顯示。司機(jī)應(yīng)學(xué)會(huì)使用微機(jī)顯示屏，了解機(jī)車各種設(shè)備 的工作狀態(tài)及各種指令的開斷信息，迅速完成機(jī)車故障的查找，確保機(jī)車的可靠運(yùn)行。顯示模式主要可以分為驅(qū)動(dòng)模式和維護(hù)模式兩大類。3.1 驅(qū)動(dòng)模式（主顯示畫面）主要顯示機(jī)車運(yùn)行工況：電鑰匙位置、受電弓狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、機(jī)車運(yùn)行方向、牽引/制動(dòng)工況、機(jī)車速度

15、、司機(jī)控制器級(jí)位、是否定速、是否重聯(lián)。接觸網(wǎng)電壓、主變壓器原邊電流、蓄電池電壓、6 臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)牽引/制動(dòng)力。機(jī)車故障信息：主變壓器MT， 6組主變流器單元CI1、 CI2、 CI3、 CI4、 CI5、 CI6， 2組輔助變流器單元UA11 、 UA12， 6 臺(tái)牽引通風(fēng)機(jī)MA11 、 MA12、 MA13、 MA14、 MA15、MA16， 2 臺(tái)復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī)MA17、 MA18， 2 臺(tái)空氣壓縮機(jī)MA19、 MA20， 2臺(tái)變壓器油泵 MA21 、 MA22， 2臺(tái)輔助變流器通風(fēng)機(jī)MA27、 MA28， 2臺(tái)主變流器水泵MA29、MA30。機(jī)車自身出現(xiàn)故障時(shí)，于故障信息區(qū)顯示。機(jī)車自

16、身無故障時(shí)，故障信息區(qū)無任 何顯示。故障信息燈由黑變紅，并蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。如他車出現(xiàn)故障，顯示為紅色；如他車未出現(xiàn)故障，無顯示，非顯示黑色。如標(biāo)準(zhǔn)機(jī)車無他車，則一直無顯示。）3.1.1 主變流器狀態(tài)畫面主要顯示6組主變流器單元CI1、 CI2、 CI3、 CI4、 CI5、 CI6 的充電接觸器AK 和工作接觸器 K 的閉合狀態(tài)，中間電壓，對(duì)應(yīng)的牽引電動(dòng)機(jī)電流、轉(zhuǎn)子頻率，電機(jī)牽引/制動(dòng)力。3.1.2 開關(guān)狀態(tài)畫面第 1 頁， 可以顯示的開關(guān)有：主變流器各單元的充電接觸器CI1AK、 CI2AK、 CI3AK 、CI4AK、CI5AK、CI6AK ,工作接觸器 CI1K、CI2K、CI3K、CI

17、4K、CI5K、CI6K;受電弓 高壓隔離開關(guān)QS1、QS2,主電路入庫轉(zhuǎn)換開關(guān) QS3、QS4。第 2頁，可以顯示的開關(guān)有：輔助電路各輔助電動(dòng)機(jī)自動(dòng)開關(guān)QA11 、 QA12、 QA13、QA14、QA15、QA16, QA17、QA18、QA19、QA20、QA21、QA22、QA23、QA24,各 輸出接觸器 KM11、KM12、KM13、KM14、KM20 ,輔助電路轉(zhuǎn)換開關(guān) QS11、QS12。第 3 頁， 可以顯示的開關(guān)有：控制電路各故障隔離轉(zhuǎn)換開關(guān)SA41、 SA42、 SA43、 SA44、SA45、 SA46、 SA47、 SA48、 SA51、 SA52、 SA53、 SA

18、54、 SA55、 SA56、 SA57、 SA58、 SA59、SA60,試驗(yàn)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA75,各保護(hù)開關(guān) KP51、KP52、KP53、KP54、KP55,原 邊過流繼電器KC1 。可以顯示的風(fēng)機(jī)有：牽引電動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)MA11 、 MA12、 MA13、 MA14、 MA15、 MA16，復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī) MA17、MA18,油泵 MA21、MA22 ,水泵MA27、MA28。3.1.4 輔助電源畫面可以顯示輔助變流器的工作情況，2 套輔助變流器的輸出電壓、輸出電流、輸出頻率。3.1.5 故障履歷畫面進(jìn)入故障履歷畫面，可以查看機(jī)車近期發(fā)生的100 個(gè)故障的情況，有故障編號(hào)、故障名稱、故障發(fā)

19、生時(shí)間、故障恢復(fù)時(shí)間、發(fā)生故障時(shí)的機(jī)車狀態(tài)（有接觸網(wǎng)電壓、主變壓器原邊電流、機(jī)車牽引/制動(dòng)、級(jí)位、機(jī)車速度），以及故障處理說明。在故障履歷畫面上有一個(gè)“故障處理說明”觸摸鍵，可以通過觸摸進(jìn)入故障處理畫面，機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)給出了針對(duì)該故障的幾種故障處理建議。3.2 維護(hù)模式（輔助顯示畫面）進(jìn)入 維護(hù)模式（輔助顯示畫面）必須由專門人員操作，因此設(shè)有密碼。3.2.1 密碼輸入畫面通過觸摸屏，輸入三位數(shù)的密碼，按確定后，可以進(jìn)入維護(hù)模式。3.2.2 設(shè)定菜單畫面可以進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)定、距離設(shè)定、車輪直徑設(shè)定和動(dòng)作次數(shù)設(shè)定。3.2.2.1 時(shí)鐘設(shè)定畫面可以設(shè)定年、月、日、時(shí)、分。3.2.2.2 距離設(shè)定畫面可

20、以設(shè)定累計(jì)行走距離。3.2.2.3 車輪直徑設(shè)定畫面可以設(shè)定車輪直徑，設(shè)定值必須在1150mm1250mm之間，否則，車輪直徑按1250mm 默認(rèn)。3.2.2.4 動(dòng)作次數(shù)設(shè)定畫面可以設(shè)定主斷路器QF1,受電弓PA1、PA2、輔助變流器輸出接觸器 KM11、KM12、KM20， 空氣壓縮機(jī)接觸器KM13、 KM14， 主變流器各單元的充電接觸器CI1AK 、 CI2AK、CI3AK、CI4AK、CI5AK、CI6AK ,工作接觸器 CI1K、CI2K、CI3K、CI4K、CI5K、CI6K的動(dòng)作次數(shù)?？梢杂脕聿榭礄C(jī)車?yán)塾?jì)行車距離、電器動(dòng)作次數(shù)、傳送信息和信號(hào)信息。3.2.3.1 累計(jì)行車距離畫

21、面可以用來查看機(jī)車?yán)塾?jì)行車距離。3.2.3.2 電器動(dòng)作次數(shù)畫面可以用來查看機(jī)車主斷路器 QF1,受電弓PA1、PA2、輔助變流器輸出接觸器 KM11、 KM12、KM20,空氣壓縮機(jī)接觸器KM13、KM14 ,主變流器各單元的充電接觸器 CI1AK、 CI2AK、 CI3AK、 CI4AK、 CI5AK 、 CI6AK ， 工作接觸器CI1K、 CI2K、 CI3K、 CI4K、 CI5K、CI6K 的動(dòng)作次數(shù)。3.2.3.3 傳送信息畫面可以用來查看機(jī)車主變流器各單元CI1、 CI2、 CI3、 CI4、 CI5、 CI6 和輔助變流器APU1、APU2與微機(jī)控制系統(tǒng)（TCMS）之間通過通

22、信發(fā)送和接受的信息。查看信息，可以通過觸摸顯示屏上的CI1、 CI2、 CI3、 CI4、 CI5、 CI6、 APU1、 APU2六個(gè)觸摸鍵進(jìn)行顯示切換。3.2.3.4 信號(hào)信息畫面可以用來查看機(jī)車各主要設(shè)備同微機(jī)控制系統(tǒng)（TCMS）之間通過硬導(dǎo)線的發(fā)出和接 受的信息信息。在顯示屏上有AUX1 、 AUX2 、 DI1 、 DI2 四個(gè)觸摸鍵，查看時(shí)，可以進(jìn)行顯示切換。觸摸 AUX1 ，第 1 頁中顯示的是輸出信息：操縱臺(tái)輔助顯示模塊信號(hào)燈的輸出線471、472、473、474、475、476、477、478、479、480、481、482、483、 484、485、486、487、489、

23、490、491、494，撒沙閥控制信號(hào)810、820，受電弓控制信號(hào) 451、452的信息。第 2 頁中顯示的是輸出信息：主變壓器原邊電流和控制電壓。觸摸 AUX2 ， 第 1 頁中顯示的是輸出信息：制動(dòng)控制單元CCBII 的導(dǎo)線870、 871、 872、873、 856、 844 的信息，行車安全綜合信息系統(tǒng)的導(dǎo)線962、 963、 964、 965、 966、 967 的信息，輔助接觸器控制信號(hào)461、 462、 463、 464、 465的信息。第 2 頁中顯示的是輸入信息：主司機(jī)控制器的級(jí)位信息和機(jī)車速度傳感器BV47、 BV48的信息。觸摸 DI1 ， 第 1 頁中顯示的是輸出信息

24、：主變流器UM1 的信號(hào)線577、 578、 579、 580、581、 582、583、584、 585，主變流器UM2 的信號(hào)線677、678、679、680、681、682、683、684、 685，輔助變流器APU1 的信號(hào)線590、 591，輔助變流器APU2 的信號(hào)線690、 691，機(jī)車行車安全綜合信息系統(tǒng)的信號(hào)線961，制動(dòng)控制單元CCBII 的信號(hào)線812、 833、 874，各牽引通風(fēng)機(jī)自動(dòng)開關(guān)的信號(hào)線401、 402、 403、 404、 405、 406，空氣壓縮機(jī)1 的信號(hào)線417、 419，空氣壓縮機(jī)2的信號(hào)線418、 420，受電弓隔離信號(hào)線421、 422的信息。第 2 頁中顯示的是輸入信息：復(fù)合冷卻器通風(fēng)機(jī)自動(dòng)開關(guān)的信號(hào)線407、 408，蓄電池充電器的信號(hào)線423、 424，主變壓器油泵自動(dòng)開關(guān)的信號(hào)線411、 41