電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃的製作方法

2023-06-28 13:33:36

專利名稱：電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃的製作方法
技術領域：
電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃技術領域[0001]本實用新型涉及鐵道機車控制領域，具體來講是一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃。
背景技術：
[0002]SS3B型電力機車是在原SS3改進型機車基礎之上，通過網絡控制系統將兩臺完全相同的六軸機車通過內重聯，開發的一種12軸新型重載貨運電力機車。SS;3B型電力機車的每節車是一個完整系統，設有一個司機室，可在其中任一節車的司機室對全車進行統一控制。機車最高速度100km/h，總功率為9600kW，是目前國內功率最大的交直型電力機車。 2003年3月初，SS;3B固定重聯機車經正線運行考核獲得成功後開始轉入批生產。SS!3B型雙機重聯機車理論設計指標很高，按照理論計算，機車應能在4%。的直線乾燥軌面坡道上可坡停起動IOOOOt貨物列車，並可按Mkm/h的均衡速度運行；機車在6%。的直線乾燥軌面坡道上可停坡起動6000t貨物列車，並可以64km/h的均衡速度運行。量產後的SS!3B型固定重聯機車主要被調撥到成都局、蘭州局、西安局等路局使用。但通過幾年運用中發現在多雨山區鐵路運輸中，雨天坡停、運緩、輪軌擦傷現象特別突出。通過深入研究總結出SS;3B固定重聯機車在實際運用中主要存在如下問題(1)山區鐵路所在線路地形複雜，雨、雪、霜、 霧天較多，線路沿線自然條件差。複雜的地形條件使得鐵路線路坡道大，曲線半徑小，長大下坡道多；氣候溼潤，春季至秋季雨天相對較多；相對溼度大，冬季霜降天氣多，軌道結霜現象嚴重。複雜的地形及氣候條件使得線路自然條件極其惡劣。(2)道岔限速、過分相點較多，大大降低機車牽引力發揮。複雜的地形使得道岔的類型及轍叉號數還達不到《技規》 中相關規定，故道岔限速度點較多。若機車重載爬坡同時遇到道岔限速和過分相，將使機車牽引力損失嚴重，很容易造成坡停。(3) (CO-CO)軸式機車在坡道大半徑小的山區鐵路運行時牽引力被反向阻力、對輪緣的擠壓力、坡道下滑力等嚴重削弱，有效牽引力大幅下降。雨天粘著係數較晴天低，加上機車軸重在坡道上垂直分量減小，使得粘著利用非常低。既有系統採用校正型的防空轉方式，以各速度傳感器的速度差來發現和抑制空轉，很容易造深度減載或全車大空轉。實用新型內容[0003]本實用新型的目的在於提供一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，目標是解決SS;3B固定重聯機車在惡劣氣候條件下的坡停、運緩及輪軌擦傷。[0004]本實用新型是這樣實現的，構造一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃， 其特徵在於控制櫃中有兩個插件箱，所述控制柜上部為副櫃、下部為主櫃，副櫃面板上有六個對外連接的56芯矩形插座，副櫃面板上還設有一個故障轉換開關和一個用於切除空轉保護的鈕子開關，兩個插件箱為一層插件箱和二層插件箱，兩個插件箱安裝在主櫃中，每組插件箱上插有電源插件、電源冗餘插件、處理器插件、輸入輸出1插件、輸入輸出2插件、 信號調整插件、電機信號插件、脈衝放大1插件、脈衝放大2插件、轉換控制以及MVB網卡插件。根據本實用新型所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於 主櫃正面門蓋由8個卡口式螺絲緊固，控制櫃背面有波紋散熱板和風扇，兩個插件箱之間為中間風扇層。根據本實用新型所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於 兩個插件箱通過八個M6面板螺釘固定在主櫃中固定架上。根據本實用新型所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於 控制櫃櫃體由薄鋼板壓制而成，形成為770mmX 486. 5mmX 1000mm。本實用新型的優點在於採用蠕滑率控制技術對機車進行防空轉/滑行控制，可使機車全天候運行在高粘著區；系統對機車不等分三段橋的開放順序控制，可根據網壓變化自動選擇調節，在全速範圍儘量滿開放某段橋，提高機車功率因數，使得機車更加節能； 採用獨立冗餘傳感器供電方式，若某路傳感器外部電源短路，系統自動保護性切除該路傳感器，當外部短路故障消失後，系統會自動恢復該路傳感器的供電，以此減少因傳感器故障而造成機破；將特性計算與脈衝控制統一成一個整體，不再使用485通訊，減少因通訊故障造成的脈衝控制器復位等故障，使系統集成度更高，性能更加穩定可靠；插件互換性強，同一插件箱上的同類型插件可以互換；上下插件箱中同類型插件也完全可以互換。這種互換性強的設計方式使得用戶在使用該系統時備品量數量及種類要求低，有效降低系統使用的全壽命周期成本。

圖1是控制櫃結構示意圖。圖2是控制櫃插件箱結構示意圖。圖3是每組插件箱的插件組成及板位分布示意圖。圖中1、副櫃，2、主櫃，3、矩形插座，4、故障轉換開關，5、鈕子開關，6、一層插件箱，8、二層插件箱，9、副櫃面板，10、電源插件，11、電源冗餘插件，12、處理器插件，13、輸入輸出1插件，14、輸入輸出2插件，15、信號調整插件，16、電機信號插件，17、脈衝放大1插件，18、脈衝放大2插件，19、轉換控制插件，20、MVB網卡插件。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做出詳細說明本實用新型提供一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，採用基於蠕滑率控制的防空轉防滑行算法，可解決SS;3B型固定重聯機車雨天因粘著問題產生的坡停、運緩、輪對擦傷問題。控制櫃中有兩個插件箱，控制櫃控制方式採用轉向架獨立控制方式。每一臺(節)機車有一個控制櫃，控制櫃中有兩個插件箱，如圖1所示。控制櫃櫃體由薄鋼板壓制而成，外形尺寸為770mmX486. 5mmX 1000mm，上部為副櫃1，下部為主櫃2。副櫃面板9上有6個對外連接的56芯矩形插座3，編號為mOl 附06， 用於系統對機車的接口。有一個故障轉換開關4和一個用於切除空轉保護的鈕子開關5。 與CXU連接的網絡線由控制櫃右上角送入。主櫃體正面門蓋由8個卡口式螺絲緊固，以便於快速拆裝。控制櫃背面有波紋散熱板和風扇。整個控制櫃為封閉結構，有防塵、屏蔽作用。兩個插件箱之間為中間風扇層8， 中間風扇層8使內部空氣流動循環，將插件元件上的熱量帶至櫃體後面的散熱板，再由頂部風扇帶走。[0017]控制櫃底部用四個M12的螺釘安裝在電源柜上，上部左側裝有支架，支架用M12螺釘固定在走廊側面。主柜上部有四個M12的吊環螺釘，用於整櫃的起吊。[0018]在控制櫃的副櫃體面板上設有一個故障轉換開關4。轉換開關在正常位時，兩個插件箱分別獨立控制兩個轉向架的牽引，制動時由I架插件箱集中控制制動勵磁，加饋電流由兩個插件箱獨立控制。故障位時由一個插件箱集中控制兩個轉向架的牽引與制動。[0019]機車軸端轉速傳感器送入的代表輪對轉速的脈衝信號轉換成與頻率成正比的速度，同時將因輪徑差及計算引起的誤差自動補償並且記憶，與計算法相補充，以獲得機車真實速度。通過對前兩種速度的計算獲得蠕滑速度，當其達到一定值時，對電流指令信號Is 進行快速校正及記憶，向電機控制系統發出正確的電機轉矩指令，使機車能夠以當前路況最大粘著因數運行。系統同時自動撒砂、空轉顯示以及機車速度的恆壓、恆流輸出。粘著控制則讓兩個轉向架在不同的軌面狀態自行尋找儘可能大的粘著值。雨天坡停起動時，可以同晴天一樣，通過人工補砂，手柄放置最大位，起動加速列車。當然，適當調控可以獲得更佳的牽引效果。[0020]控制櫃插件箱特性控制及粘著控制櫃以插件箱為基本控制單元。一層插件箱 6(以下簡稱RACK1)控制I端轉向架，二層插件箱7 (以下簡稱RACK2)控制II端轉向架， 第一層與第二層插件箱布線稍有不同，不能互換。插件箱安裝在櫃體的固定架上，微機控制系統插件箱的插件分布見(圖2)。插件箱通過八個M6面板螺釘固定在框架上，維修時可從櫃體內取出。插件箱採用5. 08系列、6U高的插件、長84 R (R = 5. 08mm)、帶六個邊插的標準機箱。六個邊插用於插件箱對外連接。每個插件箱中的插件配置見圖3。第一、二層插件箱中對應位置的插件相同，插件可以互換。[0021]每組插件箱的插件組成及板位分布如圖3所示。每組插件箱上插有以下幾種插件電源插件10、電源冗餘插件11、處理器插件12、輸入輸出1 (IOl)插件13、輸入輸出 2 (102)插件14、信號調整插件15、電機信號插件16、脈衝放大1插件17、脈衝放大2插件 18、轉換控制插件19、MVB網卡插件20。[0022]根據SS;3B控制系統實時控制的要求，控制櫃從功能上可以劃分為3個單元人機對話單元(通訊單元)、機車性能控制單元、脈衝控制單元，組成分級控制系統。[0023]人機對話單元(通訊單元)由司機臺上的微機顯示屏和控制櫃中的MVB網卡插件19組成。特性控制及粘著控制櫃通過MVB (多功能車輛總線)網卡插件20與CCU (中央控制單元)交換信息，再由C⑶與IDU (智能顯示單元)交換信息。[0024]機車性能控制單元由處理器插件12和它外圍的輸入輸出1插件(IOl) 13、輸入輸出2插件(102) 14、信號調整插件15、電機信號插件16五塊插件組成。來自傳感器的模擬量先經過信號調整插件15和電機信號插件16進行調整，直接送給處理器插件12進行A/ D轉換產生可供DSP使用的數位訊號，機車外部的數位訊號通過101、102的光電隔離通道變換後，通過CAN總線送入。處理器插件12;數字量出由DSP的CAN總線送給101、102，經光電隔離通道變換後輸出。在本系統中，粘著控制構建於特性控制平臺之上，主體功能由 DSP板完成。[0025]脈衝控制單元由脈衝放大1插件17、脈衝放大2插件18、轉換控制插件19共3 塊插件組成。處理器插件12計算並輸出的晶間管觸發移相脈衝經脈衝放大板進行放大後， 經轉換控制板送入到脈衝控制盒。粘著控制使機車運行在儘可能大的粘著附近，可以保證機車在任何軌麵條件下啟動、加速、制動不擦傷輪軌，不發生牽引電機超速。控制特性一致性好，控制參數的調整和控制方式的修改較方便，運行過程中可以通過外接終端讀取全部控制過程中間量。因此，實地調整後能較好地滿足控制要求。並具有存儲記錄、下載的功能。系統採用轉向架獨立控制，即每個插件箱控制一個轉向架。故障轉換開關在特性控制及粘著控制櫃左上部，三個位(I位、II位、正常位)的含義也與模擬車不同I、II位作故障位，平時應放在正常位。當一個插件箱故障時，為了不損失牽引力或制動力，轉換為由一個插件箱集中控制。另外，故障插件箱中的信號調整、電機信號、轉換控制插件繼續工作， 電源改由正常插件箱提供，由此實現另一架跟隨的轉向架交叉保護。轉換開關的中間位為正常位表示此時兩個轉向架分別由兩個插件箱獨立進行控制，同一轉向架的兩臺電機並聯控制。此時具有全部的控制、診斷和保護功能。轉換開關為故障位(I或II位)I位表示改由一層插件箱(RACKl)集中控制，此時切除了二層插件箱的開關電源；II位表示改由二層插件箱(RACK2)集中控制，此時切除了一層插件箱的開關電源。集中控制時，具有正常位時的牽引、制動功能、粘著控制功能。當一個插件箱故障時，控制櫃的轉換開關要打在故障位。此時正常插件箱仍然對所控制的轉向架進行閉環控制。而故障插件箱的開關電源不工作，故障插件箱所控制的對應轉向架則進行跟隨控制。為了使跟隨控制的轉向架不會發生嚴重故障，特設交叉保護功能即將原故障插件箱中控制的電機電樞電流、電機電樞電壓的反饋信號分別取出最大值， 送到正常插件箱的A/D採樣通道，實現故障位時電機電樞過流、電機電壓過壓的交叉保護； 同時將原故障插件箱中控制的橋過流(主變壓器二次側過流)數位訊號也送到正常插件箱的內部數字輸入通道，實現故障位時的橋過流交叉保護。
權利要求1.一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於控制櫃中有兩個插件箱，所述控制柜上部為副櫃(1)、下部為主櫃(2)，副櫃面板(9)上有六個對外連接的56芯矩形插座(3)，副櫃面板(9)上還設有一個故障轉換開關(4)和一個用於切除空轉保護的鈕子開關(5)，兩個插件箱為一層插件箱(6)和二層插件箱(7)，兩個插件箱安裝在主櫃(2)中， 每組插件箱上插有電源插件(10)、電源冗餘插件(11)、處理器插件(12)、輸入輸出1插件 (13)、輸入輸出2插件(14)、信號調整插件(15)、電機信號插件(16)、脈衝放大1插件(17)、 脈衝放大2插件(18)、轉換控制插件(19)以及MVB網卡插件(20)。
2.根據權利要求1所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於主櫃正面門蓋由8個卡口式螺絲緊固，控制櫃背面有波紋散熱板和風扇，兩個插件箱之間為中間風扇層(8)。
3.根據權利要求1所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於兩個插件箱通過八個M6面板螺釘固定在主櫃中固定架上。
4.根據權利要求1所述的電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於控制櫃櫃體由薄鋼板壓制而成，形成為770mmX 486. 5mmX 1000mm。
專利摘要本實用新型提供一種電力機車特性控制及粘著控制系統控制櫃，其特徵在於系統採用基於蠕滑率控制的防空轉防滑行算法，可解決SS3B型固定重聯機車雨天因粘著問題產生的坡停、運緩、輪對擦傷問題；控制櫃中有兩個插件箱，所述控制柜上部為副櫃、下部為主櫃，副櫃面板上有六個對外連接的56芯矩形插座，副櫃面板上還設有一個故障轉換開關和一個用於切除空轉保護的鈕子開關，兩個插件箱為一層插件箱和二層插件箱，兩個插件箱安裝在主櫃中。使用本實用新型能使系統集成度更高並保持雙冗餘，性能更加穩定可靠，插件互換性強，同一插件箱上的同類型插件可以完全互換；上下插件箱中同類型插件也完全可以互換。這種互換性強的設計方式使得用戶在使用該系統時備品量數量及種類要求低，有效降低系統使用的全壽命周期成本。
文檔編號H05K5/00GK202243467SQ20112037429
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者沈嶺 申請人:成都暢通機車車輛技術開發有限公司