電力機車無顯示跳主斷故障檢測裝置的研制

新鄉機務段 月山檢修車間 王華軍

電力機車無顯示跳主斷故障檢測裝置的研制

新鄉機務段 月山檢修車間 王華軍

鄭州鐵路局新鄉機務段所承擔的“月山–長治北”牽引區段屬于長大坡道特殊區段，最大坡道達20.1‰，該區段所配屬的74臺SS4G機車經常在運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象，即無顯示跳主斷故障。這種情況下，機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，會導致乘務員無法采取處理措施，很容易造成坡停和機故發生。

一、檢測裝置的主要功能和組成

1.檢測裝置的主要功能。引起機車主斷路器斷開的故障共有9種，分別是主電路接地保護、原邊過電流保護、次邊短路保護、牽引電機過電流保護、輔助電路過流保護、輔助電路接地保護、機車零電壓保護、緊急制動保護、快速降弓裝置動作保護。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確判斷出是哪一種保護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、兩個故障顯示屏及相應的連接電纜組成。主機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，另一方面完成機車各種狀態信號的采集處理；故障顯示屏由顯示處理單元、按鍵、揚聲器等部分組成，根據主機的指令完成故障類別及機車狀態的顯示和報警提示。其組成如圖1所示。

二、檢測裝置的工作原理

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

1.電源部分。將機車上110 V電源變成系統所需的+5 V、±15 V電源。采用相互隔離的多路模塊式結構，包括逆變電路、隔離電路、濾波器、穩壓器、過壓和欠壓保護電路、過流保護電路；為保護開關電源免受浪涌尖峰高壓的沖擊，還專門設計了可靠的浪涌尖峰保護電路。

2.開關量輸入部分。完成110 V開關量和頻率量的隔離采樣，經過高速光電耦合器隔離，得到機車各部開關量信號，再由主機進行處理。

3.模擬量輸入部分。采用12位高速A/D轉換器，把模擬量轉換為可以進行處理的數字量、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。將經過開關量輸入部分和模擬量輸入部分處理后的信號進行邏輯判斷，檢測出跳主斷故障類別等。

三、檢測裝置的技術參數

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，機車狀態開關量18路。

4.輸入DC電機電流模擬量（0～10 V）7路。

5.輸入DC電機電壓模擬量（0～10 V）6路。

6.輸入AC網壓信號模擬量（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，次數不少于200。

四、檢測裝置的特點

1.采用OLED進行漢字顯示，并設置“返回”、“選擇”、“確認”“退格”、“→”、“←”、“↑”、“↓”8個按鍵，用于進行人機對話。

2.裝置采用工業化設計，符合TB3201-2001標準的要求，在強振動、潮濕、高溫或低溫、風沙等惡劣環境下可以可靠工作。

3.硬件采用光電隔離、增強驅動技術，增強了裝置的可靠性。

4.可將主機內存儲的電氣故障數據轉儲到IC卡內，再通過IC卡讀卡器將數據存儲到電腦硬盤內，利用電氣故障處理程序進行處理和分析。

5.設有“看門狗”，能進行程序復位操作。

五、結論

檢測裝置采用并聯采樣信號方式，且經過電路隔離，所以裝置故障不影響機車性能。若懷疑檢測裝置出現故障，只需斷開總電源，拔下主機箱連接的開關量、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、0157兩臺機車，兩個月試驗表明，其達到了設計要求，實現了機車狀態實時檢測和跳主斷故障判斷，能夠承受機車運行時的振動和沖擊，抗干擾性能強，可靠性高，效果令人滿意。