SS4機車X—IPM模塊誤觸發原因分析及解決方法

巨芳文

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤觸發會導致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓等問題，并提出了改進方案。

關鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發；感應電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網壓波動、機車整流輸出不穩定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產生感應電壓或竄電現象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統，該系統的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發電壓門檻值較低（9～28 V），當SS4機車控制電路出現的感應電壓或竄電現象的電壓超過集成處理器模塊的觸發電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統集成處理器模塊誤觸發，進而導致機車產生懲罰制動等故障，輕則會導致分解運行，重則會導致區間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔了WHY254次牽引任務，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節發生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區間動車，22：50再次出現故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發現機車A節LOCOTROL系統RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節LOCOTROL系統的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調直流電壓發生器給804-LC送直流電壓后，當電壓達到9～28 V時，機車產生懲罰制動，下載EB日志數據記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現感應電壓或竄電現象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應電壓或竄電現象引起的集成處理器模塊誤觸發而導致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統電路、處理器、繼電器驅動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統和分布式動力系統的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現一些零散的信號和竄電現象，雖然隨之產生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應在可能發生竄電的線束到LOCOTROL系統集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發電壓，可用該過濾裝置中的開關管控制電路的開通和關斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關斷瞬間產生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應選擇MOS管作為開關，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關斷時產生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發電壓，可在該過濾裝置中加入開關管，當輸入低于限定電壓時，開關管處于關斷狀態，此時不能不能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作；當輸入電壓高于限定電壓時，開關管處于開通狀態，此時能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調直流電壓發生器對LOCOTROL系統集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應電壓或竄電現象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應電壓或竄電進入LOCOTROL系統的X-IPM模塊而導致的誤觸發。

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤觸發會導致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓等問題，并提出了改進方案。

關鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發；感應電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網壓波動、機車整流輸出不穩定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產生感應電壓或竄電現象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統，該系統的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發電壓門檻值較低（9～28 V），當SS4機車控制電路出現的感應電壓或竄電現象的電壓超過集成處理器模塊的觸發電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統集成處理器模塊誤觸發，進而導致機車產生懲罰制動等故障，輕則會導致分解運行，重則會導致區間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔了WHY254次牽引任務，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節發生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區間動車，22：50再次出現故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發現機車A節LOCOTROL系統RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節LOCOTROL系統的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調直流電壓發生器給804-LC送直流電壓后，當電壓達到9～28 V時，機車產生懲罰制動，下載EB日志數據記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現感應電壓或竄電現象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應電壓或竄電現象引起的集成處理器模塊誤觸發而導致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統電路、處理器、繼電器驅動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統和分布式動力系統的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現一些零散的信號和竄電現象，雖然隨之產生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應在可能發生竄電的線束到LOCOTROL系統集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發電壓，可用該過濾裝置中的開關管控制電路的開通和關斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關斷瞬間產生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應選擇MOS管作為開關，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關斷時產生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發電壓，可在該過濾裝置中加入開關管，當輸入低于限定電壓時，開關管處于關斷狀態，此時不能不能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作；當輸入電壓高于限定電壓時，開關管處于開通狀態，此時能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調直流電壓發生器對LOCOTROL系統集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應電壓或竄電現象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應電壓或竄電進入LOCOTROL系統的X-IPM模塊而導致的誤觸發。

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤觸發會導致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓等問題，并提出了改進方案。

關鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發；感應電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網壓波動、機車整流輸出不穩定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產生感應電壓或竄電現象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統，該系統的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發電壓門檻值較低（9～28 V），當SS4機車控制電路出現的感應電壓或竄電現象的電壓超過集成處理器模塊的觸發電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統集成處理器模塊誤觸發，進而導致機車產生懲罰制動等故障，輕則會導致分解運行，重則會導致區間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔了WHY254次牽引任務，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節發生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區間動車，22：50再次出現故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發現機車A節LOCOTROL系統RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節LOCOTROL系統的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調直流電壓發生器給804-LC送直流電壓后，當電壓達到9～28 V時，機車產生懲罰制動，下載EB日志數據記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現感應電壓或竄電現象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應電壓或竄電現象引起的集成處理器模塊誤觸發而導致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統電路、處理器、繼電器驅動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統和分布式動力系統的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現一些零散的信號和竄電現象，雖然隨之產生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應在可能發生竄電的線束到LOCOTROL系統集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發電壓，可用該過濾裝置中的開關管控制電路的開通和關斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關斷瞬間產生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應選擇MOS管作為開關，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關斷時產生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發電壓，可在該過濾裝置中加入開關管，當輸入低于限定電壓時，開關管處于關斷狀態，此時不能不能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作；當輸入電壓高于限定電壓時，開關管處于開通狀態，此時能觸發LOCOTROL系統集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調直流電壓發生器對LOCOTROL系統集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統集成處理器模塊的觸發電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應電壓或竄電現象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應電壓或竄電進入LOCOTROL系統的X-IPM模塊而導致的誤觸發。