新鄉(xiāng)機(jī)務(wù)段 月山檢修車間 王華軍

電力機(jī)車無顯示跳主斷故障檢測裝置的研制

新鄉(xiāng)機(jī)務(wù)段 月山檢修車間 王華軍

鄭州鐵路局新鄉(xiāng)機(jī)務(wù)段所承擔(dān)的“月山–長治北”牽引區(qū)段屬于長大坡道特殊區(qū)段，最大坡道達(dá)20.1‰，該區(qū)段所配屬的74臺SS4G機(jī)車經(jīng)常在運(yùn)行中遇到主斷路器突然斷開，而故障顯示屏卻無任何信息顯示的現(xiàn)象，即無顯示跳主斷故障。這種情況下，機(jī)車會瞬間失去牽引力和制動力，而且由于沒有任何顯示提示，會導(dǎo)致乘務(wù)員無法采取處理措施，很容易造成坡停和機(jī)故發(fā)生。

一、檢測裝置的主要功能和組成

1.檢測裝置的主要功能。引起機(jī)車主斷路器斷開的故障共有9種，分別是主電路接地保護(hù)、原邊過電流保護(hù)、次邊短路保護(hù)、牽引電機(jī)過電流保護(hù)、輔助電路過流保護(hù)、輔助電路接地保護(hù)、機(jī)車零電壓保護(hù)、緊急制動保護(hù)、快速降弓裝置動作保護(hù)。因此，這種無顯示跳主斷故障檢測裝置的基本功能必須包括能夠準(zhǔn)確判斷出是哪一種保護(hù)引起的主斷路器跳開。

2.檢測裝置的組成。該裝置由兩個主機(jī)、兩個故障顯示屏及相應(yīng)的連接電纜組成。主機(jī)是故障檢測裝置的核心，一方面提供裝置所需要的工作電源，另一方面完成機(jī)車各種狀態(tài)信號的采集處理；故障顯示屏由顯示處理單元、按鍵、揚(yáng)聲器等部分組成，根據(jù)主機(jī)的指令完成故障類別及機(jī)車狀態(tài)的顯示和報警提示。其組成如圖1所示。

二、檢測裝置的工作原理

主機(jī)是故障檢測裝置的核心，它由電源部分、開關(guān)量輸入部分、模擬量輸入部分及主控部分組成，如圖2所示。

1.電源部分。將機(jī)車上110 V電源變成系統(tǒng)所需的+5 V、±15 V電源。采用相互隔離的多路模塊式結(jié)構(gòu)，包括逆變電路、隔離電路、濾波器、穩(wěn)壓器、過壓和欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路；為保護(hù)開關(guān)電源免受浪涌尖峰高壓的沖擊，還專門設(shè)計了可靠的浪涌尖峰保護(hù)電路。

2.開關(guān)量輸入部分。完成110 V開關(guān)量和頻率量的隔離采樣，經(jīng)過高速光電耦合器隔離，得到機(jī)車各部開關(guān)量信號，再由主機(jī)進(jìn)行處理。

3.模擬量輸入部分。采用12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，把模擬量轉(zhuǎn)換為可以進(jìn)行處理的數(shù)字量、模擬量高壓隔離電路，采用多路高精度隔離放大器，得到安全的模擬量信號輸入。

4.主控部分。將經(jīng)過開關(guān)量輸入部分和模擬量輸入部分處理后的信號進(jìn)行邏輯判斷，檢測出跳主斷故障類別等。

三、檢測裝置的技術(shù)參數(shù)

1.額定工作電壓為DC110 V，電壓范圍（88～121 V）。

2.最大輸入電流為1 A。

3.輸入DC110 V（變化范圍88～121 V）電壓，機(jī)車狀態(tài)開關(guān)量18路。

4.輸入DC電機(jī)電流模擬量（0～10 V）7路。

5.輸入DC電機(jī)電壓模擬量（0～10 V）6路。

6.輸入AC網(wǎng)壓信號模擬量（0～7.5 V）1路。

7.輸入AC次邊短路信號模擬量（0～10 V）4路。

8.輸入DC控制電路電壓模擬量（0～146 V）1路。

9.信息采集周期不超過20 ms。

10.存儲記錄單元容量32 kB，次數(shù)不少于200。

四、檢測裝置的特點

1.采用OLED進(jìn)行漢字顯示，并設(shè)置“返回”、“選擇”、“確認(rèn)”“退格”、“→”、“←”、“↑”、“↓”8個按鍵，用于進(jìn)行人機(jī)對話。

2.裝置采用工業(yè)化設(shè)計，符合TB3201-2001標(biāo)準(zhǔn)的要求，在強(qiáng)振動、潮濕、高溫或低溫、風(fēng)沙等惡劣環(huán)境下可以可靠工作。

3.硬件采用光電隔離、增強(qiáng)驅(qū)動技術(shù)，增強(qiáng)了裝置的可靠性。

4.可將主機(jī)內(nèi)存儲的電氣故障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到IC卡內(nèi)，再通過IC卡讀卡器將數(shù)據(jù)存儲到電腦硬盤內(nèi)，利用電氣故障處理程序進(jìn)行處理和分析。

5.設(shè)有“看門狗”，能進(jìn)行程序復(fù)位操作。

五、結(jié)論

檢測裝置采用并聯(lián)采樣信號方式，且經(jīng)過電路隔離，所以裝置故障不影響機(jī)車性能。若懷疑檢測裝置出現(xiàn)故障，只需斷開總電源，拔下主機(jī)箱連接的開關(guān)量、模擬量輸入插頭，即可完全隔離此裝置。無顯示跳主斷故障檢測裝置在該段配屬SS40153、0157兩臺機(jī)車，兩個月試驗表明，其達(dá)到了設(shè)計要求，實現(xiàn)了機(jī)車狀態(tài)實時檢測和跳主斷故障判斷，能夠承受機(jī)車運(yùn)行時的振動和沖擊，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，效果令人滿意。