《机车新技术（第四版）》 课件 6第十一讲 机车计算机控制系统原理

机车新技术第十一讲机车计算机控制系统原理机车计算机控制系统发展与原理01CONTENTS壹机车计算机控制系统发展与原理§6-1机车计算机控制系统概述一、计算机控制系统的基本概念和特点

◆

计算机控制系统三要素：控制对象、信息处理机构、执行机构

◆

与模拟控制相比，计算机控制所具有的特点：（1）硬件与软件的结合（2）硬件是通用的（3）具有灵活性（4）以数字技术为主（5）功能主要由软件来实现（6）具有记忆功能（7）计算机工作具有智能型通用性、灵活性、重现性、可靠性和智能性二、机车计算机控制系统的特点◆三级分级结构（1）人机对话级：CPU：80486，C语言编程。时钟、轮径、累计参数、监控信号、故障记录查询、自检选择、工况参数及自检结果显示。（2）机车特性控制级：CPU：80C186，FUPLA功能块语言编程。（3）变流器控制级：CPU：80C196，汇编语言编程，晶闸管发出脉冲控制。◆计算机控制系统的特点（1）通用性强硬件通用，软件灵活（2）可靠性高数字技术，冗余设计（3）自动化程度高计算机逻辑判断（4）重联控制容易实现网络通信，满足编组方式控制要求（5）功能强牵引、制动，过分相、保护和空电联合制动（6）故障诊断和记录功能库前、运行诊断记录，故障记录（7）便于移植和推广FUPLA功能块语言编程。

三、国内外机车计算机控制系统发展概况

1.国外机车计算机控制系统的发展概况（一）西门子（SIEMENS）1、SIBAS-16系统：西门子铁路自动化系统2、SIBASIC-KLIP站：外围智能单元3、SIBAS—32（二）ABB公司MICAS系统—牵引控制系统计算机控制系统由两个结构相同的PHAI-16计算机控制箱和两组司机台和副机台、故障显示器等组成。

由日本川崎重工引进的6K型电力机车2.国产机车计算机控制系统的发展概况

国产交直传动电力机车控制系统的发展经历了如下历程：（1）有触点控制:SS1型电力机车。（2）模拟控制:SS3、SS4型电力机车。（3）计算机控制:SS8、SS4B、TM1、SS9、DDJ1、SS7D、SS7E等车型。国产电力机车的计算机控制采取了参考及消化引进技术和自主开发的方法。以8K机车的MICAS系统为硬件蓝本，以6K机车的PHAI-16的故障诊断技术和DF6型内燃机车的显示模式为基础，自行开发故障诊断和显示功能。§6-2机车计算机控制系统的工作原理与结构一、机车计算机控制系统的功能、原理及构成

电力机车控制系统控制列车的运行速度轮轴空气制动力矩控制牵引电动机转矩列车的加速度调节1.牵引/制动主电路（1）牵引工况（2）制动工况加馈制动1.控制方法控制目的：恒电流起动、准恒速运行、电机限压3.机车计算机控制系统的构成二、SS9型电力机车计算机控制系统简介1.SS9机车计算机控制系统的控制参数和保护参数2.牵引控制（1）特性控制低速时的恒流控制和设定速度点的准恒速控制（2）顺控方式υ＜99kM/h

电机电压限制值为990V；υ=119kM/h电机电压限制值为1100V自动超压保护，无级磁场消弱（3）粘着限制由两段折线构成。用速度=电流限制曲线作为粘着限制控制曲线。（4）对轴重转移进行电气补偿（5）对速度监控装置常用制动命令的响应：接收到列车运行监控记录常用制动命令时，封锁触发脉冲，取消牵引力。3.制动控制（1）特性控制（2）加馈制动控制系统根据机车速度首先自动调节励磁电流，使制动电流沿着速度=电流曲线变化。当励磁电流达到最大后，进入加馈制动工况，通过调节电枢电压来维持制动电流。最小电枢电流：70A（3）电制动限制特性（4）防空转、防滑行控制软件实现（5）空电联合制动控制以机车准恒速加馈电阻制动和DK-1型机车电空制动机为基础，以主手柄级位作为给定速度，根据机车速度（反馈速度）、及其它信号的相关状态控制机车制动机的减压制动和充风缓解并对电制动进行干预。6.列车供电控制直流电压870V-600V，电流：2×670A7.自动过电分相控制8.故障转换一个插件箱的集中控制9.交叉保护10.自检、故障诊断、记录和显示（1）静止时高低压自检（2）实时故障监测（3）诊断结果评判（4）显示、操作§6-3机车计算机控制系统的输入、输出信号一、输入信号

（1）司控器指令信号。O-15V电压信号—计算机柜—与速度成正比的控制电压—牵引/制动控制特性环节—控制目标计算值。（2）电枢电流信号。用于特性控制、保护、显示等功能的操作。（3）端电压信号。作为限压控制信号。（4）励磁电流信号。牵引时：磁场消弱时的磁场电流反馈信号；电制动时：电制动的特性控制信号。（5）网侧电压信号。电压互感器-25KV/100V-降压变压器-100/5V-计算机。（6）移相同步电压信号。同步变压器—整流装置。（7）主变压器次边绕组电流信号。过电流保护信号。

（8）变压器油温信号O-15V电压信号—计算机柜—与速度成正比的控制电压—牵引/制动控制特性环节—控制目标计算值。（9）机车速度信号速度信号采集。（10）机车状态信号明确监控对象的状态后，才能确定其控制功能是否进行或需要做出如何反应。

二、输出信号（1）主整流器触发脉冲。硅整流装置—机车工作状态控制（牵引/制动）。（2）司机室电压表信号。（3）牵引电机电压、电流信号。电制动记录仪—功率。（4）保护功能信号。三、其它信号

自动过分相装置—预备/强迫断信号—LCU分主断/合主断信号。

RS485接口—通用屏幕显示器。LCU在机车上的应用01机车计算机控制系统常见故障分析与处理02CONTENTS壹LCU在机车上的应用崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用一、什么是LCULCU是英文LogicalControlUnit的缩写，中文叫逻辑控制单元。L.CU相当于可编程控制器PLC,是近年来用在新型电力、内燃机车上的一种可编程逻辑控制器件。崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用

LCU与一般工业用的可编程控制器PLC有一些区别例如：(1)机车电子装置必须符合TB/T1394《机车动车电子装置》的要求。而一般的PLC很难满足这一标准要求。简单地说，一般的PLC无法适应机车的工作环境，也无法满足机车控制系统的技术要求。而电力机车逻辑控制单元LCU符合TB/T1394《机车动车电子装置)的要求，其结构组成符合高速列车硬件规范。

(2)根据IEC标准，一般PLC的工作电压为DC24V或AC220V,直流输出点的负载能力较低。而电力机车控制电压为DC110V,且负载电流比较大。崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用二、LCU的优势（1）LCU的核心采用大规模集成电路技术，外部连线少、可靠性高，抗干扰性能好，功耗低。速度快，精度高。（2）可以利用软件编程来完成控制任务，故对变更电力机车的控制或对不同的机车，可以方便地通过修改程序来满足控制要求，即容易实现“柔性控制”。这样不仅给机车控制系统而且可大大简化机车组装布线、检验及维修工作。

(3)LCU具有很大的灵活性和可扩展性，不仅可在电力机车上应用，也可以在电传动内的硬件结构为通用型模块设计，可根据不同对象进行组合和扩展,以满足不同的控制要求，所以LCU具有较大的应用价值。崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用三、LCU在国产机车控制电路中的应用

SS8型电力机车SS9型电力机车崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用四、LCU在电力机车试验及检修中的作用逻辑控制单元在电力机车出厂调试、例行试验及检修中能提供大量的信息，帮助技术人员提高工作效率。例如，在SS9型机车调试过程中，发现励磁接触器91KM和92KM工作不正常，技术人员可根据图6一15所示的逻辑控制梯形图来检查是否满足励磁接触器闭合的条件。崇德尚能知行合一第四节逻辑控制单元（LCU）在机车上的应用五、LCU的故障诊断及检修

1.LCU的故障检测2.LCU的检测贰常见故障分析及处理崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理故障分析1、电机电流不正常（1）电机电流故障，使机车失去牵引力或制动力。（2）电流不平衡故障，两转向架电流不平衡影响机车功率的发挥。（3）电流冲动故障，可能引起机车串动，使乘务员处于高度紧张状态。崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理

2、过载（1）司机台仪表显示在正常范围内时过载，及假过载，原因是计算机控制系统内部A/D工作异常或保护逻辑误动作。（2）电流传感器故障无电流反馈时发生过载。（3）电压传感器故障失去限压功能时。（4）硅机组触发电路故障。崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理

3、窜车（1）司机控制器指令不正常，手柄离开“0”位，就有大的输出。（2）同步信号相位反接。（3）操纵端信号不唯一。（4）计算机控制器内部无电流反馈信号。（5）变流器触发级故障。崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理

4、励磁电流给不上。（3）预备、零位不正常。（4）速度传感器故障。4、励磁电流给不上。（1）励磁接触器没有闭合，励磁电路未形成回路。（2）励磁接触器辅助节点不良。崇德尚能知行合一第五节机车计算机控制系统常见故障的分析及应急处理

5、无加馈电流（1）励磁未达到限制值。（2）加馈桥未工作。DK-2型制动系统概述01DK-2型制动机系统的故障处理02CONTENTS壹动车组转向架技术01DK-2型制动系统概述因为计算机、网络式控制的机车制动机技术过去均被德国克诺尔、法国法维莱、美国西屋等国外企业所垄断，我国以往的机车制动系统对国外技术的依赖性很强。为了降低机车制造成本，掌握机车核心技术，走自主创新的道路，铁道部与2005年决定立项研发具有自主知识产权的机车制动机新产品，之后，南车株洲机车厂在原DK—1型电控制动机的基础上，研制出具备完善的计算机模拟控制，网络通信，故障智能诊断等信息化功能的新一代机车电空制动机——DK–2型电空制动机系统。DK-2型机车制动机功能简介DK-2型制动机是一种具备计算机模拟控制、网络通信、故障智能诊断等信息化功能的机车电空制动机。DK-2型制动机能实现列车自动制动与机车单独制动、空电联合制动、断钩保护、列车充风流量检测、无动力回送、制动重联、列车电空制动、列车速度监控配合等基本制动功能;具备单机自检、故障诊断、数据记录与存储等智能化、信息化功能;具备MVB、CAN等网络通信接口，适应现代机车制动机信息化以及网络控制的发展要求。MVB：MultifunctionVehiceBus多功能车辆总