浅谈SS8型电力机车微机控制系统的基本原理和常见故障处理

　　SS8型电力机车是采用微机控制的准高速客运电力机车,整个微机控制系统由微机控制柜和彩色液晶显示屏两部分组成,除传统的牵引制动控制和防空转滑行控制外,还具有故障诊断和故障数据记录功能。微机控制柜中的信息显示插件是微机控制柜与彩屏的接口。机车正常运行时,彩屏显示机车工况及运行参数,发生故障时显示故障种类、故障参数等并提示司机应采取何种措施。
　　一、硬件特点
　　微机控制柜以插件箱为基本控制单元,每个插件箱独立控制1个转向架,即第一层插件箱(RACK1)控制I端转向架,第二层插件箱(RACK2)控制II端转向架,第一层与第二层插件箱布线稍有不同。第一、二层插件箱中对应位置的插件相同,插件可以互换,但同一插件箱中的数字入/出A、B插件由于内部跨接矩阵不同而不能互换。
　　1.模拟输入信号:司机控制器的指令信号、电压/电流传感器的反馈信号、速度传感器反馈信号、制动缸压力传感器反馈信号等,分别经相应信号调整处理电路,送A/D采样。
　　2.模拟输出信号:计算机输出的数字控制量,经D/A转换输出8路模拟信号。
　　3.外部数字信号:经带过压吸收的光电隔离的数字信号输入电路后,送CPU的内部数据总线。
　　4.内部数字信号:通过无隔离的通用数字输入/输出通道(GP线)用于插件箱内部各插件间的连接。这种GP线既可以用作输入,又叫以用作输出,根据不同的应用通过跨接矩阵灵活设置,大大增强了数字入/出的通用性。
　　5.数字输出信号:经继电器隔离输出数字控制信号,如过载跳主断等。
　　6.脉冲输出信号:脉冲控制及根据SBC送来的移相控制信号(UE1、UE4)控制晶闸管的触发时刻和触发位置,实现牵引/制动的调速控制。
　　二、微机控制系统功能概述
　　1.牵引控制功能
　　2.制动控制功能
　　3.防空转/滑行保护功能
　　防空转、防滑行控制使机车运行在尽可能大的粘者附近,可以保证机车在任何轨面条件下启动、加速、制动不擦伤轮轨,不发生牵引电机超速。
　　4.故障转换功能
　　SS8机车微机控制装置不设A、B组,采用转向架独立控制,即每个插件控制一个转向架。故障转换开关在微机柜左上部,三个位(Ⅰ位、Ⅱ位、正常位)的含义与模拟车不同:Ⅰ、Ⅱ位作故障位,平时应放在正常位。
　　5.交叉保护功能
　　6.自检功能
　　7.列车供电控制功能
　　列车供电系统的功能是将供电绕组的交流电压整流滤波成为直流600V向列车供电,以满足客车车厢空调、采暖、照明等用电需要。
　　8.自动过分相
　　所谓自动过分相就是免去手动操作,由机车上自动分合主断路器来通过电网分相区,目前仅广深线SS8机车运用自动过分相功能。在分相区前后若干距离处各埋设地面无源信号设备,平时不工作。在机车的前后左右四个方位距轨面正上方10厘米左右装有地感器。在机车运行时,地感器不断发射高频信号,地面信号装置受高频信号感应而得能量,并发射一定频率的信号,机车上的地感器检测到这一信号,给微机柜送一110V数字过分相信号(PHASE)。在此应注意,无论在过分相前分主断还是在过分相后合主断,微机柜所接到的信息是一样的过分相信号。
　　三、常见故障分析及处理方法
　　1.无流
　　无流分正常无流及故障无流两种情况。正常无流主要是由于手柄位置不当或安全系统(如列车运行监控装置)要求产生的卸载无流。故障无流的原因如下:
　　(1)线路接触器未闭合,主电路未构成。
　　(2)预备、零位、牵引、制动等状态信号不对。最常见的是预备不好,引起微机柜封锁脉冲。
　　(3)微机柜未收到司机给定指令,如司机控制器电位器无电源、无输出或传输线不良。
　　(4)微机柜未收到牵引响应或制动响应信号。这可能是牵引主电路或制动主电路未构成,也可能是线路接触器和励磁接触器的联锁接点接触不良。
　　(5)运行中正常位时突然某架无电流,有可能是电源自身保护造成的。这可用分合电子控制自动开关的方法,使电源重新起动来解决。
　　(6)微机柜封锁脉冲。一般应首先考虑没有同步电压或插件未插到位,此外外部复位的复位继电器不释放,带插座的芯片接触不良等也可能造成无流。
　　2.电流不平衡
　　(1)由传感器引起的电流不平衡。重点检查电流传感器、电压传感器是否有正偏或负偏的现象,速度传感器松脱或故障,传感器正负偏较大或其它故障时必须更换。
　　(2)由硅元件损坏引起的电流不平衡。此故障表现为:在主桥没有全开放以前,电流不平衡不明显,因为系统为闭环控制,当主桥满开放或已达到电机限压时,电机电流不平衡现象加剧。回库后应对硅元件和快熔进行检套,发现损坏进行更换。
　　(3)由于轮径设定不当引起的电流不平衡。
　　(4)由于微机本身故障、接插元器件松动引起的电流不平衡。
　　(5)由于二次削磁引起的电流不平衡。
　　3.过载
　　当电流传感器故障无电流反馈时、电压传感器故障失去限压功能时及变流器触发极故障时,都可能引起过载,主断路器跳闸。应更换相关故障元器件。
　　4.窜车
　　所谓窜车指手柄一离开零位就有较大的电枢电流,使机车存在冲动的现象。造成此现象的原因有:
　　(1)司控器线接错,或电位器不良,使司控器输出的电压异常,微机接收到错误的手柄位后产生错误的控制输出。
　　(2)脉冲控制板或脉冲放大板故障,造成可控硅开放角错误。
　　(3)同步变压器接线错误,使其极性产生变化,从而导致脉冲控制板产生错误的控制脉冲。
　　5.彩色显示屏全黑
　　彩色显示屏全黑的原因有:
　　(1)多功能接口板保险烧坏。经常是因为X103上110V电源接反。
　　(2)多功能接口板电源模块烧坏。可用万用表测板上X2的奇偶脚之间是否有+5V电压。
　　(3)背光电源逆变器坏。可用万用表量X7、X8的1、2脚,正常时应有交流电压200 1000V。注意1脚要接表的正端。
　　(4)多功能接口板X7、X8是否与显示屏连接好。
　　(5)显示屏损坏(灯管坏)。
　　6.显示屏全白无字符显示
　　通常情况为显示线松动,显示屏与显示卡未正常连接。
　　7.微机屏显示一、二架故障
　　造成微机屏故障灯亮的原因,一是微机电源故障,二是微机与显示屏通信故障,三是两个司机室电钥匙全合上后,造成通信冲突。先易后难,首先检查两个司机室电钥匙状态,如全合上,应将另一端司机室的电钥匙断开。
　　8.微机显示正常,提手柄发现二架无压无流。
　　处理:首先更换二架的脉冲放大和脉冲控制插件,故障现象仍然存在。再更换单板机,故障还是未能消除。后更换同步变压器,正常。
　　分析:对于机车无压无流的现象,原因一是工况电路异常,如预备、零位、牵引、制动等状态信号不对,引起微机脉冲封锁;原因二是微机接收不到手柄位给定指令,如司机控制器无电源,电位器无输出或传输线不良;原因三是微机柜插件不良;原因四是无同步同压。
　　9.先一架故障,后二架也故障,复位不成功。
　　处理:检查发现为两架微机电源均保护,可以确定为微机板存在短路或微机外部电路存在短路现象,甩开N101插头后正常,可以断定为外部传感器短路,更换一轴传感器后正常。
　　分析:SS8型微机电源板有短路保护功能,一旦存在过流现象时,电源板就会自动关闭。电源板除给微机柜的各个插件供电后,还为司控器、电压电流传感器、速度传感器供电以及产生触发脉冲,以上各个环节存在短路现象时,均会使微机电源保护。因为外部短路的原因,广铁集团所属机务段已经发生几起机破事件。目前,株洲电力机车研究所正在研究解决方案。发生此类故障时,可以通过以下办法进行应急处理:司机停车后关闭微机电源,打开微机柜盖板,取下先故障的那一架微机的转换控制板,一二架转换开关置正常位,利用良好的一架的电机运行回段处理。