論文：淺談SS8型電力機車微機控制系統(tǒng)的基本原理和常見故障處理
SS8型電力機車是采用微機控制的準高速客運電力機車，整個微機控制系統(tǒng)由微機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。微機控制柜中的信息顯示插件是微機控制柜與彩屏的接口。機車正常運行時，彩屏顯示機車工況及運行參數(shù)，發(fā)生故障時顯示故障種類、故障參數(shù)等并提示司機應(yīng)采取何種措施。
一、硬件特點
微機控制柜以插件箱為基本控制單元，每個插件箱獨立控制1個轉(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:司機控制器的指令信號、電壓/電流傳感器的反饋信號、速度傳感器反饋信號、制動缸壓力傳感器反饋信號等，分別經(jīng)相應(yīng)信號調(diào)整處理電路，送A/D采樣。
2.模擬輸出信號:計算機輸出的數(shù)字控制量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出8路模擬信號。
3.外部數(shù)字信號:經(jīng)帶過壓吸收的光電隔離的數(shù)字信號輸入電路后，送CPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。
4.內(nèi)部數(shù)字信號:通過無隔離的通用數(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)用通過跨接矩陣靈活設(shè)置，大大增強了數(shù)字入/出的通用性。
5.數(shù)字輸出信號:經(jīng)繼電器隔離輸出數(shù)字控制信號，如過載跳主斷等。
6.脈沖輸出信號:脈沖控制及根據(jù)SBC送來的移相控制信號(UE1、UE4)控制晶閘管的觸發(fā)時刻和觸發(fā)位置，實現(xiàn)牽引/制動的調(diào)速控制。
二、微機控制系統(tǒng)功能概述
1.牽引控制功能
2.制動控制功能
3.防空轉(zhuǎn)/滑行保護功能
防空轉(zhuǎn)、防滑行控制使機車運行在盡可能大的粘者附近，可以保證機車在任何軌面條件下啟動、加速、制動不擦傷輪軌，不發(fā)生牽引電機超速。
4.故障轉(zhuǎn)換功能
SS8機車微機控制裝置不設(shè)A、B組，采用轉(zhuǎn)向架獨立控制，即每個插件控制一個轉(zhuǎn)向架。故障轉(zhuǎn)換開關(guān)在微機柜左上部，三個位(Ⅰ位、Ⅱ位、正常位)的含義與模擬車不同:Ⅰ、Ⅱ位作故障位，平時應(yīng)放在正常位。
5.交叉保護功能
6.自檢功能
7.列車供電控制功能
列車供電系統(tǒng)的功能是將供電繞組的交流電壓整流濾波成為直流600V向列車供電，以滿足客車車廂空調(diào)、采暖、照明等用電需要。
8.自動過分相
所謂自動過分相就是免去手動操作，由機車上自動分合主斷路器來通過電網(wǎng)分相區(qū)，目前僅廣深線SS8機車運用自動過分相功能。在分相區(qū)前后若干距離處各埋設(shè)地面無源信號設(shè)備，平時不工作。在機車的前后左右四個方位距軌面正上方10厘米左右裝有地感器。在機車運行時，地感器不斷發(fā)射高頻信號，地面信號裝置受高頻信號感應(yīng)而得能量，并發(fā)射一定頻率的信號，機車上的地感器檢測到這一信號，給微機柜送一110V數(shù)字過分相信號(PHASE)。在此應(yīng)注意，無論在過分相前分主斷還是在過分相后合主斷，微機柜所接到的信息是一樣的過分相信號。
三、常見故障分析及處理方法
1.無流
無流分正常無流及故障無流兩種情況。正常無流主要是由于手柄位置不當或安全系統(tǒng)(如列車運行監(jiān)控裝置)要求產(chǎn)生的卸載無流。故障無流的原因如下:
(1)線路接觸器未閉合，主電路未構(gòu)成。
(2)預(yù)備、零位、牽引、制動等狀態(tài)信號不對。最常見的是預(yù)備不好，引起微機柜封鎖脈沖。
(3)微機柜未收到司機給定指令，如司機控制器電位器無電源、無輸出或傳輸線不良。
(4)微機柜未收到牽引響應(yīng)或制動響應(yīng)信號。這可能是牽引主電路或制動主電路未構(gòu)成，也可能是線路接觸器和勵磁接觸器的聯(lián)鎖接點接觸不良。
(5)運行中正常位時突然某架無電流，有可能是電源自身保護造成的。這可用分合電子控制自動開關(guān)的方法，使電源重新起動來解決。
(6)微機柜封鎖脈沖。一般應(yīng)首先考慮沒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流。
2.電流不平衡
(1)由傳感器引起的電流不平衡。重點檢查電流傳感器、電壓傳感器是否有正偏或負偏的現(xiàn)象，速度傳感器松脫或故障，傳感器正負偏較大或其它故障時必須更換。
(2)由硅元件損壞引起的電流不平衡。此故障表現(xiàn)為:在主橋沒有全開放以前，電流不平衡不明顯，因為系統(tǒng)為閉環(huán)控制，當主橋滿開放或已達到電機限壓時，電機電流不平衡現(xiàn)象加劇�；貛旌髴�(yīng)對硅元件和快熔進行檢套，發(fā)現(xiàn)損壞進行更換。
(3)由于輪徑設(shè)定不當引起的電流不平衡。
(4)由于微機本身故障、接插元器件松動引起的電流不平衡。
(5)由于二次削磁引起的電流不平衡。
3.過載
當電流傳感器故障無電流反饋時、電壓傳感器故障失去限壓功能時及變流器觸發(fā)極故障時，都可能引起過載，主斷路器跳閘。應(yīng)更換相關(guān)故障元器件。
4.竄車
所謂竄車指手柄一離開零位就有較大的電樞電流，使機車存在沖動的現(xiàn)象。造成此現(xiàn)象的原因有:
(1)司控器線接錯，或電位器不良，使司控器輸出的電壓異常，微機接收到錯誤的手柄位后產(chǎn)生錯誤的控制輸出。
(2)脈沖控制板或脈沖放大板故障，造成可控硅開放角錯誤。
(3)同步變壓器接線錯誤，使其極性產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致脈沖控制板產(chǎn)生錯誤的控制脈沖。
5.彩色顯示屏全黑
彩色顯示屏全黑的原因有:
(1)多功能接口板保險燒壞。經(jīng)常是因為X103上110V電源接反。
(2)多功能接口板電源模塊燒壞�？捎萌f用表測板上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用表量X7、X8的1、2腳，正常時應(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X7、X8是否與顯示屏連接好。
(5)顯示屏損壞(燈管壞)。
6.顯示屏全白無字符顯示
通常情況為顯示線松動，顯示屏與顯示卡未正常連接。
7.微機屏顯示一、二架故障
造成微機屏故障燈亮的原因，一是微機電源故障，二是微機與顯示屏通信故障，三是兩個司機室電鑰匙全合上后，造成通信沖突。先易后難，首先檢查兩個司機室電鑰匙狀態(tài)，如全合上，應(yīng)將另一端司機室的電鑰匙斷開。
8.微機顯示正常，提手柄發(fā)現(xiàn)二架無壓無流。
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，故障還是未能消除。后更換同步變壓器，正常。
分析:對于機車無壓無流的現(xiàn)象，原因一是工況電路異常，如預(yù)備、零位、牽引、制動等狀態(tài)信號不對，引起微機脈沖封鎖;原因二是微機接收不到手柄位給定指令，如司機控制器無電源，電位器無輸出或傳輸線不良;原因三是微機柜插件不良;原因四是無同步同壓。
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)為兩架微機電源均保護，可以確定為微機板存在短路或微機外部電路存在短路現(xiàn)象，甩開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型微機電源板有短路保護功能，一旦存在過流現(xiàn)象時，電源板就會自動關(guān)閉。電源板除給微機柜的各個插件供電后，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，以上各個環(huán)節(jié)存在短路現(xiàn)象時，均會使微機電源保護。因為外部短路的原因，廣鐵集團所屬機務(wù)段已經(jīng)發(fā)生幾起機破事件。目前，株洲電力機車研究所正在研究解決方案。發(fā)生此類故障時，可以通過以下辦法進行應(yīng)急處理:司機停車后關(guān)閉微機電源，打開微機柜蓋板，取下先故障的那一架微機的轉(zhuǎn)換控制板，一二架轉(zhuǎn)換開關(guān)置正常位，利用良好的一架的電機運行回段處理。
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