第五章机车控制监视系统.docx
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第五章机车控制监视系统
第五章机车控制监视系统
1概述
SL1型交流传动货运电力机车控制监视系统，采用标准化、模块化设计原则，是在东芝公司在机车控制监视系统方面成熟的软件、硬件、控制模式和系统思想的基础上研制的。
机车控制监视系统（简称TCMS）的核心任务是：
根据司机指令完成对主变流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。
2机车控制监视系统
2.1系统的构成
机车控制监视系统在硬件上主要由电源模块、逻辑运算控制部分、数字量输入/输出部分、模拟量信号采集部分、通信部分等组成。
主控制单元采用32位CPU，并在配置上采取冗余、双机热备措施，以提高系统的可靠性。
系统构成示意图如图1所示，机车控制监视系统机箱外形结构如图2所示：
图1微机系统构成示意图
图2机车控制监视系统机箱外形结构
机箱内包括AVR电源模块，为TCMS提供工作所需的各种直流电，如24V、±15V、5V；PUZ处理器单元，包括CPU、软件以及与显示屏通讯的接口；DET检测模块，检测主控制系统是否存在故障，以便在主系统发生故障时立即进行主辅系统的切换；SIF串行通讯接口，完成TCMS与两个主变流器和辅助变流器之间的通讯；DI数字量输入模块，将接收到的各种开关信号处理后传送给处理器单元；AUX辅助模块，具有数字量输出、模拟量输入及脉冲量输入的功能，实现对各辅助继电器的控制及特殊信号的输入功能；MDM重联控制模块，将本车的信息通过Ethernet传往他车，并将收到的他车信息传送给处理器单元，实现机车的重联功能。
2.2系统的功能
TCMS在整个机车控制中起主导作用，它的工作正常与否直接决定了机车能否安全、正常地运行。
TCMS主要完成如下工作：
通过人机接口接收所有输入指令，采集各种反馈信号，进行相关运算，生成相应控制命令，将命令以通信方式发送给主变流器、辅助变流器，将计算结果、故障信息、有关参数送显示屏显示，并在重联时将重联命令通过网络传送给重联机车。
在主控制系统出现故障时，双机热备的机制将自动切换到辅控系统。
其结构形式示意图如图3所示。
图3（a）微机系统双机热备形式示意图（正常时）
图3（b）微机系统双机热备形式示意图（Ⅰ端故障时）
2.3控制与保护功能
TCMS将完成机车下列方面的控制和保护功能：
主断路器（VCB）控制、机车控制系统的输入/输出、机车的逻辑控制、机车的牵引特性控制、机车的制动特性控制、定速控制、冗余控制、自动过分相控制、主变流器控制、重联控制。
智能故障诊断及显示、机车保护控制。
2.4故障处理与记录
TCMS在机车出现故障时，以显示屏显示和报警灯指示的两种方式，通知操作人员，并自动完成相应的保护动作，记录发生故障时的相关信息，为后期诊断提供有用且必要的信息，而且还可以通过便携式计算机将故障履历下载进行分析和保存。
2.5信息显示
显示部分设计的原则是显示简洁、明了醒目，但又兼顾现有的习惯。
画面的上部为常显的信息，显示时间、速度、工况、重联状态等；中间区域为主信息显示区，根据不同的工况、按键的选择，将显示牵引/制动的有关参数、机器的状态、开关信息；底部为功能键区，由于采用触摸显示屏，因此它将根据不同的工况和选择，显示不同的功能键。
通过显示屏亦可显示出机车重联与否以及重联机车的故障信息。
显示模式在开机后根据不同工况来转换。
模式转换部分框图见图4，显示画面示例见2.5.1~2.5.5。
图4模式转换部分框图
2.5.1牵引/制动主画面
※其中故障信息在有故障时才出现。
2.5.2变流器画面
2.5.3开关状态画面
2.5.4辅助电源画面
2.5.5故障履历画面
2.6TCMS对外接口
接口数量见下表
名称
数量
所接设备
说明
RS485
2
主变流器
RS485
3
辅助变流器
RS485
2
显示屏
数据总线
2
与他车TCMS重联
110V数字量输入
120
各开关
脉冲输入
2
速度传感器（PG）
110V数字量输出
30
LED指示灯
功率较小
110V数字量输出
19
BRAKE、VCB、升弓、撒沙等
功率较大
模拟量输人0-160V
2
蓄电池电压
模拟量输人0-24V
2
司控器
司机控制器级位
模拟量输人0-5A
1
电流互感器
原边电流
3微机显示屏显示和使用说明
交流传动货运电力机车采用集中式微机控制系统（TCMS），微机控制柜将机车主变流器、辅助变流器、控制电器柜、司机室控制开关等电器的信息汇总，通过分设在I、II端司机室的微机显示屏进行各种信息显示。
司机应学会使用微机显示屏，了解机车各种设备的工作状态及各种指令的开断信息，迅速完成机车故障的查找，确保机车的可靠运行。
显示模式主要可以分为驱动模式和维护模式两大类。
3.1驱动模式（主显示画面）
主要显示机车运行工况：
电钥匙位置、受电弓状态、主断路器状态、机车运行方向、牵引/制动工况、机车速度、司机控制器级位、是否定速、是否重联。
接触网电压、主变压器原边电流、蓄电池电压、6台牵引电动机牵引/制动力。
机车故障信息：
主变压器MT，6组主变流器单元CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6，2组辅助变流器单元UA11、UA12，6台牵引通风机MA11、MA12、MA13、MA14、MA15、MA16，2台复合冷却器通风机MA17、MA18，2台空气压缩机MA19、MA20，2台变压器油泵MA21、MA22，2台辅助变流器通风机MA27、MA28，2台主变流器水泵MA29、MA30。
机车自身出现故障时，于故障信息区显示。
机车自身无故障时，故障信息区无任何显示。
故障信息灯由黑变红，并蜂鸣器发出警报。
※如他车出现故障，显示为红色；如他车未出现故障，无显示，非显示黑色。
如标准机车无他车，则一直无显示。
）
3.1.1主变流器状态画面
主要显示6组主变流器单元CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6的充电接触器AK和工作接触器K的闭合状态，中间电压，对应的牵引电动机电流、转子频率，电机牵引/制动力。
3.1.2开关状态画面
第1页，可以显示的开关有：
主变流器各单元的充电接触器CI1AK、CI2AK、CI3AK、CI4AK、CI5AK、CI6AK，工作接触器CI1K、CI2K、CI3K、CI4K、CI5K、CI6K；受电弓高压隔离开关QS1、QS2，主电路入库转换开关QS3、QS4。
第2页，可以显示的开关有：
辅助电路各辅助电动机自动开关QA11、QA12、QA13、QA14、QA15、QA16，QA17、QA18、QA19、QA20、QA21、QA22、QA23、QA24，各输出接触器KM11、KM12、KM13、KM14、KM20，辅助电路转换开关QS11、QS12。
第3页，可以显示的开关有：
控制电路各故障隔离转换开关SA41、SA42、SA43、SA44、SA45、SA46、SA47、SA48、SA51、SA52、SA53、SA54、SA55、SA56、SA57、SA58、SA59、SA60，试验转换开关SA75，各保护开关KP51、KP52、KP53、KP54、KP55，原边过流继电器KC1。
3.1.3风机状态画面
可以显示的风机有：
牵引电动机通风机MA11、MA12、MA13、MA14、MA15、MA16，复合冷却器通风机MA17、MA18，油泵MA21、MA22，水泵MA27、MA28。
3.1.4辅助电源画面
可以显示辅助变流器的工作情况，2套辅助变流器的输出电压、输出电流、输出频率。
3.1.5故障履历画面
进入故障履历画面，可以查看机车近期发生的100个故障的情况，有故障编号、故障名称、故障发生时间、故障恢复时间、发生故障时的机车状态（有接触网电压、主变压器原边电流、机车牵引/制动、级位、机车速度），以及故障处理说明。
在故障履历画面上有一个“故障处理说明”触摸键，可以通过触摸进入故障处理画面，机车微机控制系统给出了针对该故障的几种故障处理建议。
3.2维护模式（辅助显示画面）
进入维护模式（辅助显示画面）必须由专门人员操作，因此设有密码。
3.2.1密码输入画面
通过触摸屏，输入三位数的密码，按确定后，可以进入维护模式。
3.2.2设定菜单画面
可以进行时钟设定、距离设定、车轮直径设定和动作次数设定。
3.2.2.1时钟设定画面
可以设定年、月、日、时、分。
3.2.2.2距离设定画面
可以设定累计行走距离。
3.2.2.3车轮直径设定画面
可以设定车轮直径，设定值必须在1150mm～1250mm之间，否则，车轮直径按1250mm默认。
3.2.2.4动作次数设定画面
可以设定主断路器QF1，受电弓PA1、PA2、辅助变流器输出接触器KM11、KM12、KM20，空气压缩机接触器KM13、KM14，主变流器各单元的充电接触器CI1AK、CI2AK、CI3AK、CI4AK、CI5AK、CI6AK，工作接触器CI1K、CI2K、CI3K、CI4K、CI5K、CI6K的动作次数。
3.2.3状态菜单画面
可以用来查看机车累计行车距离、电器动作次数、传送信息和信号信息。
3.2.3.1累计行车距离画面
可以用来查看机车累计行车距离。
3.2.3.2电器动作次数画面
可以用来查看机车主断路器QF1，受电弓PA1、PA2、辅助变流器输出接触器KM11、KM12、KM20，空气压缩机接触器KM13、KM14，主变流器各单元的充电接触器CI1AK、CI2AK、CI3AK、CI4AK、CI5AK、CI6AK，工作接触器CI1K、CI2K、CI3K、CI4K、CI5K、CI6K的动作次数。
3.2.3.3传送信息画面
可以用来查看机车主变流器各单元CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6和辅助变流器APU1、APU2与微机控制系统（TCMS）之间通过通信发送和接受的信息。
查看信息，可以通过触摸显示屏上的CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6、APU1、APU2六个触摸键进行显示切换。
3.2.3.4信号信息画面
可以用来查看机车各主要设备同微机控制系统（TCMS）之间通过硬导线的发出和接受的信息信息。
在显示屏上有AUX1、AUX2、DI1、DI2四个触摸键，查看时，可以进行显示切换。
触摸AUX1，第1页中显示的是输出信息：
操纵台辅助显示模块信号灯的输出线471、472、473、474、475、476、477、478、479、480、481、482、483、484、485、486、487、489、490、491、494，撒沙阀控制信号810、820，受电弓控制信号451、452的信息。
第2页中显示的是输出信息：
主变压器原边电流和控制电压。
触摸AUX2，第1页中显示的是输出信息：
制动控制单元CCBII的导线870、871、872、873、856、844的信息，行车安全综合信息系统的导线962、963、964、965、966、967的信息，辅助接触器控制信号461、462、463、464、465的信息。
第2页中显示的是输入信息：
主司机控制器的级位信息和机车速度传感器BV47、BV48的信息。
触摸DI1，第1页中显示的是输出信息：
主变流器UM1的信号线577、578、579、580、581、582、583、584、585，主变流器UM2的信号线677、678、679、680、681、682、683、684、685，辅助变流器APU1的信号线590、591，辅助变流器APU2的信号线690、691，机车行车安全综合信息系统的信号线961，制动控制单元CCBII的信号线812、833、874，各牵引通风机自动开关的信号线401、402、403、404、405、406，空气压缩机1的信号线417、419，空气压缩机2的信号线418、420，受电弓隔离信号线421、422的信息。
第2页中显示的是输入信息：
复合冷却器通风机自动开关的信号线407、408，蓄电池充电器的信号线423、424，主变压器油泵自动开关的信号线411、412，接地开关信号线425，高压隔离开关的信号线427、428，空气压缩机自动开关的信号线409、410，空调机组自动开关的信号线413、414，空气压缩机接触器的信号线429、430，主断路器的信号线431，辅助电路库内试验转换开关的信号线432，主变流器试验开关的信号线434、450，原边过流继电器的信号线435，压力继电器439、440的信息。
触摸DI2，第1页中显示的是输入信息：
I端司机室给定501、502、503、504、506、507、508、514、515、516、517、518、519、520、523、524、804，警惕装置开关信号线521，主变压器温度继电器信号线438，II端司机室给定601、602、603、604、606、607、608的信息。
第2页中显示的是输入信息：
II端司机室给定614、615、616、617、618、619、623、624的信息。
3.2.4试验状态画面
可以用来进行机车主司机控制器的试验、起动试验、零级位试验、辅助电源试验。
首先进行试验选择，然后根据显示屏的提示，操作有关的开关，进行试验，通过显示屏的提示，确认机车有关控制、逻辑环节是否工作正常。
该功能主要用于机车出车前或故障修复后的控制、逻辑试验检查。
3.2.4.1主司机控制器的试验
可以进行调速手柄零位确认、制动1级手柄确认试验。
3.2.4.2起动试验
可以进行主变流器各单元CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6的控制单元试验，检查其输出电流。
3.2.4.3零级位试验
可以进行主变流器CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6的工作情况的试验检查。
3.2.4.4辅助电源试验
可以进行试验，检查辅助变流器1、2的输出电流、输出电压、输出频率。
3.2.5记录状态画面
可以用来检查故障记录、连续记录、检修记录。
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