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HXD3D型交流传动快速客运电力机车微机控制系统及主变压器中国北车集团大连机车车辆有限公司DalianLocomotive&RollingStockCo.,LtdCNRGroup技术开发部电气二室王乐民主要内容：一、微机网络控制系统简介二、主变压器简介三、常见故障处理HXD3D机车的微机控制系统是以机车控制与监视系统（TCMS）为核心，结合目前国内现有的机车行车安全综合信息监控系统和克诺尔的CCB-Ⅱ电控制动系统，配以机车外围电路来进行设计的。TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，并将有关信息送到司机操纵台上的微机显示屏。TCMS主要包括1个控制主机和2个显示单元，其中控制主机采用冗余设计，一套为主控制单元（Master），一套为从控制单元（Slave）。双机热备冗余，可实现无间隙切换，保证机车可靠运用。一、微机网络控制系统简介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。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，以及TCMS与列车供电柜、DC110V电源装置、机车远程控制系统CMD和制动系统之间的通讯；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。名称数量所接设备说明RS4852主变流器RS4852辅助变流器RS4852显示屏RS4851MVB/RS485网关RS4851列车供电柜RS4851DC110V电源装置RS4851CMD系统数据总线（Ethernet）2与他车TCMS重联110V数字量输入148各开关量脉冲输入2速度传感器（PG）110V数字量输出30LED指示灯功率较小110V数字量输出29BRAKE、VCB、升弓、撒沙等功率较大模拟量输人0-8A1制动系统电空制动电流信号模拟量输人0-24V2司控器司机控制器级位模拟量输人0-5A1电流互感器原边电流模拟量输入0-20mA3电流传感器变压器温度TCMS对外接口显示界面显示部分设计的原则是以HXD3B机车的显示画面为基础，融合HXD3C机车现有的显示习惯，力求显示简洁、明了醒目。画面的上部为各项功能选择的触摸键，系统能够根据不同的工况和选择，显示不同的功能键，包含操作/维护、列车信息、控制、空气制动系统、过程数据、数据输入、维护测试、事件履历等；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，还包含时间、机车重联状态、机车速度、司控器级位等信息；底部为信息提示区，左侧显示故障内容，右侧显示机车状态信息包含机车运行方向、受电弓状态、主断路器状态、无人警惕状态、过分相状态、撒砂状态、空转/滑行状态、空气防滑行保护状态、制动状态等，同时具有故障导向信息的提示。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。主界面锁屏界面列车信息-机车纵览界面控制-隔离界面控制-受电弓预选择界面控制-距离计数器界面空气制动系统-制动信息界面空气制动系统-隔离阀状态界面过程数据-列车界面过程数据-驱动界面过程数据-牵引/制动力界面过程数据-开关状态界面过程数据-辅助界面过程数据-蓄电池界面过程数据-网络控制界面过程数据-网络控制-软件版本界面过程数据-网络控制-信号信息界面过程数据-网络控制-传送信息界面过程数据-计数界面过程数据-计数-设定界面维护界面数据输入-轮径界面数据输入-轮径界面数据输入-轮缘润滑界面数据输入-日期/时间设置界面数据输入-其它设置界面数据输入-车辆号码界面维护测试-主司控器试验界面维护测试-起动试验界面维护测试-零级位试验界面维护测试-辅助电源试验界面维护测试-显示灯试验界面维护测试-无人警惕试验界面维护测试-轮缘润滑试验界面事件履历-无过滤界面详细-故障信息界面事件履历-激活事件界面司机诊断－事件确认界面司机诊断－激活事件界面机车控制系统主要功能：—顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，机车的换向、牵引、制动，辅助电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等；—机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求；—定速控制：根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度控制。—辅助电动机的控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部条件具备的前提下，由TCMS发出指令，与辅助变流器同时启动、运行。空气压缩机则根据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制；—CCB-Ⅱ制动系统的电空网络控制；—机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制；—故障诊断、显示与保护：通过设在司机室的微机屏显示机车正常运行的状态信息，如：网压、原边电流、机车工况、级位、机车牵引力、机车速度等；设备的工作状态，如：主变流器、辅助变流器的状态等；开关状态，如：主断路器、辅助接触器、各种故障转换开关的状态；还能够实时显示机车发生的故障信息，发生故障的设备、故障处理的方法等，并记录故障发生时的有关数据；—机车重联控制：可以实施同型号的2台机车重联。微机控制电源机车设有一个低压电源柜（含控制电源装置PSU和蓄电池柜）提供机车所需的DC110V控制电源，同时控制电源柜中的功率单元还完成向蓄电池组充电。控制电源柜PSU的输入电源来自辅助变流器UA11和UA12的中间回路，两组输入电源都能向两个功率单元供电，提高了控制电源柜的运行可靠性。正常时，功率单元同时工作，当其中任意一组功率单元故障后，其他功率单元仍能够完成向整车控制电路供电和蓄电池充电两项任务。机车还设有一个外接的蓄电池充电插座XSC3。当蓄电池组馈电严重，低于机车电器的最低控制电压，不能保证功率单元正常工作时，可以通过该插座向蓄电池进行充电；也可以作为机车调试检修时外接控制电源的引入插座。控制电源的分配机车控制电源是蓄电池经蓄电池自动开关QA61后与控制电源柜并联输出提供。再通过自动开关分别送到各条支路。控制电路自动开关有：微机控制I自动开关QA41、微机控制II自动开关QA42、司机控制I自动开关QA43、司机控制II自动开关QA44、机车控制自动开关QA45、主变流器I自动开关QA46、辅助变流器I自动开关QA47、列车供电柜I自动开关QA48、列车供电柜II自动开关QA49、制动柜自动开关QA50、头灯自动开关QA51、自动过分相自动开关QA52、司机室照明自动开关QA53、机械间照明自动开关QA54、车外照明自动开关QA55、监控系统自动开关QA56，信号系统自动开关QA57、机车电台自动开关QA58、直流加热自动开关QA60、辅助设备自动开关QA62、电源装置自动开关QA63、6A系统自动开关QA65、主变流器II自动开关QA66、辅助变流器II自动开关QA67、电空制动自动开关QA68、制动微机自动开关QA69等。在两端操纵台上设置了控制电源电压表PV41、PV42，用于随时监视控制电源的电压情况。微机显示屏也可查看控制电源的电压情况。低压柜的控制控制电源柜通过RS485网络向机车控制系统TCMS提供故障信息及输出电压、电流和蓄电池充放电电流等状态信息，并发送到微机显示屏进行提示或供司机查看。当控制电源柜发生故障时，不仅通过RS485网络向机车控制系统TCMS发出具体故障内容，同时也通过硬线向机车控制系统TCMS发送故障信号。控制电源柜采集蓄电池柜中温度传感器ST1的信号，实现对蓄电池组充电的温度补偿功能。机车控制系统具有控制电源的低电压保护功能，共分两级。第一级，当控制电压低于88V时，低压柜内的蜂鸣器发声报警，同时微机显示屏提示低压故障预警信息；第二级，当控制电压低于77V时,控制系统实施断电保护。在机车的I、II端司机室设置了完全相同的控制指令开关，可以分别向机车控制系统发出命令，机车控制系统经逻辑处理后，驱动执行机构，实现机车的控制。司机指令与控制功能电钥匙SA49（SA50）司机电钥匙开关SA49（SA50）：有两个级位：“合”、“分”，当置“合”位置时，机车I端司机室即被设定为操纵端，另一端为非操纵端。司机控制器AC41（AC42）司机控制器（简称司控器）有两个手柄：方向手柄和调速手柄。方向手柄有“向前”、“0”、“向后”三个位置，调速手柄可以提供牵引级位*-0-17级，制动级位*-0-10级。两个手柄之间设有机械联锁：当调速手柄在“0”位时，方向手柄方可进行方向转换；方向手柄在“0”位时，调速手柄不能移动，只能在“0”位。调速手柄离开“0”位向牵引区操作时必须按下手柄顶部按钮。微机网络控制系统受电弓扳键开关SB41（SB42）受电弓扳键开关设有“升”、“0”和“降”3个位置，该开关为自复式。受电弓预选和高压隔离开关控制控制系统在微机显示屏上设置了受电弓预选软开关，通过该开关可以完成受电弓的预选和高压隔离开关的控制。该软开关设有4种模式，具体如下：1)“自动”模式：表示微机控制系统将自动控制高压隔离开关QS1和QS2均处于闭合位；并预选非操纵端的受电弓（后弓）。微机控制系统收到升弓指令时，自动控制后弓升起。机车正常运行时，一般将选择开关置“自动”位。该模式下，机车进入停车位置状态，将自动升起双弓；退出停车位置模式，机车又保持升后弓的状态。2)“弓2”模式：表示微机控制系统将自动控制高压隔离开关QS2处于闭合位，QS1处于隔离位；并预选受电弓PG2。微机控制系统收到升弓指令时，受电弓PG2将升起。一般在受电弓PG1出现故障需要隔离时，选择“弓2”位。3)“弓1”模式：表示微机控制系统将自动控制高压隔离开关QS1处于闭合位，QS2处于隔离位；并预选受电弓PG1。微机控制系统收到升弓指令时，受电弓PG1将升起。一般在受电弓PG2出现故障需要隔离时，选择“弓1”位。4)“0”模式：表示微机控制系统将自动控制高压隔离开关QS1和QS2处于隔离位，没有预选受电弓。微机控制系统收到升弓指令时，受电弓PG1和PG2均不能升起。主断路器扳键开关SB43（SB44）司机通过操纵主断路器扳键开关，可以实现对主断路器的控制。主断路器扳键开关设有“合”、“0”和“分”三个位置。“合”位为自复式。—“合”位：闭合主断路器；—“分”位：断开主断路器；—“0”位：维持主断路器的当前状态。压缩机扳键开关SB45（SB46）压缩机扳键开关设有三个位置，分别为“0”、“合”、“强泵”位。“强泵”位为自复式。—“0”位：压缩机停止工作；—“合”位：压缩机根据总风压力开关KP51-1和KP51-2的状态投入工作；—“强泵”位：强制主控机车的两台压缩机投入工作，受控机车的主压缩机投入工作。停车位置（自动换端）按钮SB91(SB92)为了方便机车换端操纵及机车在非操纵模式下能保证制冷、加热、通风、制动及控制系统的正常运行，设置了“停车位置”按钮。进入换端操作状态的前提是：1）操纵端司机室被设定；2）受电弓升起，主断闭合；3）主司机控制器置0位；4）机车速度为零，机车实施停放制动或单独制动；5）机车一切正常。满足以上条件时，按下“停车位置”按钮，机车进入换端操作模式，此时“停车位置”按钮指示灯亮。机车在换端操作模式下具备以下特点：1）机车控制系统自动投入弹停制动；2）机车牵引变流器禁止功率输出；3）机车定频定压的辅助变流器继续保持运行；4）同时机车控制系统将发出升双弓的指令，机车升起双弓，满足司机换端要求。在3分钟内