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中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司集寧機(jī)務(wù)段 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000

在SS4改進(jìn)型電力機(jī)車遵循我國電力機(jī)車標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)原則，大量采用了當(dāng)時(shí)國外的8K以及6K機(jī)車技術(shù)，對于我國鐵路的重載運(yùn)輸也做出了非常大的貢獻(xiàn)。但是在SS4改進(jìn)型電力機(jī)車的電力系統(tǒng)依舊是采用繼電器來進(jìn)行控制的，在使用過程中還會受到多種外界因素的而影響，導(dǎo)致機(jī)車?yán)^電器不保持、燒損以及卡位等故障頻頻發(fā)生，直接影響到了機(jī)車的運(yùn)行質(zhì)量跟運(yùn)行安全性[1]。通過進(jìn)行無觸點(diǎn)改造的模式能夠有效避免上述問題的發(fā)生，提升在SS4電力機(jī)車的運(yùn)行效果，促進(jìn)我國的鐵路系統(tǒng)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

1 邏輯控制單元

機(jī)車的邏輯控制單元主要是取代傳統(tǒng)繼電器的有觸點(diǎn)控制線路，電力機(jī)車的繼電器有觸電控制系統(tǒng)一般電壓要控制在110KV，負(fù)載電流最大能夠達(dá)到5A的標(biāo)準(zhǔn)，并且需要在比較惡劣的環(huán)境下來進(jìn)行工作，也就導(dǎo)致了一般的PLC難以在電力機(jī)車上直接應(yīng)用。機(jī)車LCU技術(shù)主要是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)以及微電子技術(shù)，來取代傳統(tǒng)的繼電器布線邏輯控制電路進(jìn)行工作。在LCU系統(tǒng)中能夠通過微機(jī)發(fā)出的質(zhì)量對接觸器等外部負(fù)載進(jìn)行直接的控制，避免目前的多級驅(qū)動等情況發(fā)生，這樣就能夠?qū)﹄娏C(jī)車上面的有觸點(diǎn)控制線路起到良好的簡化效果，促進(jìn)整個控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的提升。通過LCU邏輯控制單元的安裝，能夠起到良好的電力機(jī)車控制系統(tǒng)簡化效果，促進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的靈活性得以提升，還可以保障控制系統(tǒng)的通用性。

在LCU硬件中包含有機(jī)箱、電源板、主機(jī)板、輸入板、輸出板以及通信接口板等主要部分，其中基本結(jié)構(gòu)式標(biāo)準(zhǔn)的6U機(jī)箱，對外采用我國的鐵路專用圓形插座，并且存在有17個板位。在每個LCU機(jī)箱中均包含有A、B兩組完全不同的硬件，在正常工作中只有一組硬件進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)需要進(jìn)行兩組硬件的轉(zhuǎn)換過程中，可以直接通過前面板的轉(zhuǎn)換開關(guān)來進(jìn)行。此外A、B輸入組的信號時(shí)完全保持一致的，這樣也就能夠在轉(zhuǎn)換工作之后保障電力機(jī)車的正常運(yùn)行。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行在SS4改進(jìn)型電力機(jī)車的電氣控制系統(tǒng)改造過程中，主要在在保持了機(jī)車原有控制功能基礎(chǔ)上來進(jìn)行布線的簡化處理，對于電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化跟完善，這樣就可以讓機(jī)車運(yùn)行的可靠性得到進(jìn)一步提升，減少故障的發(fā)生率，提升電力機(jī)車的運(yùn)行效益。目前我國的電力機(jī)車控制系統(tǒng)一般都采用2種結(jié)構(gòu)，一種是集中式的控制體系結(jié)構(gòu)，并且將整臺車的控制邏輯全部集中在同一臺LCU中，來實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車電力系統(tǒng)的有效控制，具體如圖1所示。

另一種則是分布式控制體系結(jié)構(gòu)，指的是在一臺機(jī)車上進(jìn)行多臺LCU的安裝工作，并且通過LCU協(xié)調(diào)控制的模式對機(jī)車的控制信號就近采集與處理，各臺LCU還可以通過總線控制的方式來進(jìn)行信息的交換工作，能夠讓機(jī)車電力系統(tǒng)的控制效果得到進(jìn)一步提升。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在本次研究中因?yàn)镾S4改進(jìn)型電力機(jī)車的兩端均有著高壓電器柜以及低壓電器柜，因此適合采用分布式控制體系結(jié)構(gòu)來進(jìn)行電力系統(tǒng)的控制[2]。在控制系統(tǒng)優(yōu)化過程中可以在機(jī)車上面進(jìn)行2臺LCU的安裝，這樣就能夠讓機(jī)車的控制任務(wù)分散在2臺LCU上面，一方面能夠提升整個電氣控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率跟控制質(zhì)量，另一方面還能夠?qū)ΜF(xiàn)場布線起到良好的簡化效果。通過總線控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)各臺LCU的協(xié)同工作，來對整個機(jī)車的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行全面有效的控制。

3 信息的交換

在對SS4改進(jìn)型電力機(jī)車的電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制過程中，需要兩臺LCU能夠?qū)崿F(xiàn)必要的信息交換，從而滿足機(jī)車電氣系統(tǒng)的連鎖控制效果。

可以說數(shù)據(jù)交換的正確與否也會直接影響到LCU邏輯判斷效果，也就要求在控制系統(tǒng)中做好接受數(shù)據(jù)包的準(zhǔn)確校驗(yàn)工作。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中通過添加CRC冗余校驗(yàn)系統(tǒng)，能夠起到良好的查錯效果，對于LCU控制系統(tǒng)的運(yùn)行準(zhǔn)確性也有著非常重要的意義。

當(dāng)LCU接收到數(shù)據(jù)包之后會立即對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行累加以及校驗(yàn)工作，如果校驗(yàn)結(jié)果不通過會直接丟棄掉該數(shù)據(jù)包[3]。如果累加跟校驗(yàn)通過之后會進(jìn)行CRC校驗(yàn)，CRC校驗(yàn)結(jié)果依舊正確的情況下就能夠說明數(shù)據(jù)包接受的正確性，這樣就會保留數(shù)據(jù)包，并且按照數(shù)據(jù)包提示進(jìn)行作用。

4 結(jié)語

本次研究主要針對SS4改進(jìn)型電力機(jī)車的繼電器有觸電控制線路進(jìn)行了無觸點(diǎn)化改造，在經(jīng)過了上述的改造措施之后，還進(jìn)行了機(jī)車的試運(yùn)工作。經(jīng)過了長達(dá)半年的試運(yùn)之后發(fā)現(xiàn)改造后的SS4改進(jìn)型電力機(jī)車在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中無任何故障發(fā)生，表明本次研究中對于SS4改進(jìn)型電力機(jī)車的無觸點(diǎn)化改造成功。