HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與故障處理

目錄TOC\o"1-5"\h\z一、 緒論 2\o"CurrentDocument"1、 電力機車發(fā)展史 2\o"CurrentDocument"2、 HXD3電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 3\o"CurrentDocument"二、 HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹 4\o"CurrentDocument"1、 微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述 4\o"CurrentDocument"2、 HXD3型機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點 4\o"CurrentDocument"3、 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的組成與功能 6\o"CurrentDocument"4、 信息流向 9\o"CurrentDocument"三、 HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)電路圖分析 10\o"CurrentDocument"1、 控制電源電路 10\o"CurrentDocument"2、 預(yù)備電路 10\o"CurrentDocument"3、 機車邏輯控制和保護電路 11\o"CurrentDocument"4、 主變流器控制電路 11\o"CurrentDocument"5、 輔助變流器控制電路 12\o"CurrentDocument"6、 機車過分相、定速、警惕裝置控制電路 13\o"CurrentDocument"7、 機車重聯(lián)控制 14\o"CurrentDocument"四、 HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的常見故障與應(yīng)急處理 15\o"CurrentDocument"1、 控制電源電路故障 15\o"CurrentDocument"2、 輔助變流器控制電路故障 16\o"CurrentDocument"3、 機車邏輯控制電路故障 16\o"CurrentDocument"4、 機車警惕裝置控制電路故障 16\o"CurrentDocument"5、 控制回路接地故障 17\o"CurrentDocument"6、 制動顯示屏LCDM故障 17\o"CurrentDocument"7、 TOIS屏黑屏故障 17\o"CurrentDocument"8、 主變流器CI故障（多次復(fù)位） 18結(jié)論 19\o"CurrentDocument"參考文獻 20\o"CurrentDocument"致謝 21\o"CurrentDocument"附錄 22HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與故障處理摘要這份論文的題目是《HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析與故障處理》，為了提高鐵路的運輸能力，我國鐵路一直在向高速與載重上發(fā)展，HXD3型電力機車是大連機車車輛有限公司與日本東芝公司合作生產(chǎn)的新一代大功率交流轉(zhuǎn)動電力機車，是我國第六次鐵路大提速以來的主打貨運機型。因采用當(dāng)前最先進的交流傳動技術(shù)、計算機控制和輪盤制動等十多項先進技術(shù)，在鐵路I級線路上單機即可牽引5000t,最高時速可達120km。自2007年4月起投入使用，主要用于京滬線、京廣線等主要干線鐵路和重要運煤通道上。機車總體采用高度集成化、模塊化的設(shè)計思路，電氣屏柜和各種輔助機組斜對稱布置，轉(zhuǎn)向架采用滾動抱軸承半懸掛結(jié)構(gòu)，采用獨立通風(fēng)冷卻技術(shù)，HXD3型電力機車采用了目前國際上較為先進的CCBII微機控制制動系統(tǒng)。本文主要介紹了HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的作用和遇到緊急故障的處理方法。提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防該故障的機理、思想和方法，以最大程度的降低其對生產(chǎn)運輸?shù)挠绊?。闡明了其技術(shù)的先進性、安全性和經(jīng)濟性。對故障原因進行分類匯總，并提出對應(yīng)的處理措施，達到消除機車質(zhì)量隱患，確保機車安全運行的目的。關(guān)鍵詞:HXD3電力機車；網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；故障；應(yīng)急處理。第1頁共28頁—、緒論1、電力機車發(fā)展史電力機車是19世紀后半葉在歐洲大陸發(fā)展起來的。早期的電力機車大都是直流電力機車。中國從1930年代開始引進電力機車。1957年以后，在蘇聯(lián)幫助下中國開始發(fā)展電力機車制造業(yè)。1962年以后，由于國家鐵路牽引技術(shù)政策，“內(nèi)燃電力并舉，以內(nèi)燃機車為主”中國大力發(fā)展內(nèi)燃機車，電力機車發(fā)展緩慢。1980年代初，中國鐵路電氣化和電力機車技術(shù)得到了迅速發(fā)展。1980年代從法國，日本等發(fā)達國家引進大量電力機車技術(shù)，促成了1980年代末以來中國電力機車技術(shù)的快速發(fā)展。到2002年，中國電力機車制造業(yè)前后共經(jīng)歷了三個階段，開發(fā)了四代產(chǎn)品，累計研制機車20多種，生產(chǎn)4200多臺。SS1型電力機車是我國第一代（有級調(diào)壓、交直傳動）電力機車。它是由我國1958年試制成功的第一臺引燃管6Y1型電力機車逐步演變而來，但其三大件（引燃管、調(diào)壓開關(guān)、牽引電動機）可靠性較差，而經(jīng)歷了三次重大技術(shù)改造。SS3型電力機車是我國第二代客貨用電力機車。該型機車是在吸收了SS1、SS2型電力機車成熟經(jīng)驗，由株機廠和株洲所共同研制。采用了級間相控調(diào)壓，作為調(diào)壓開關(guān)調(diào)壓向全相控調(diào)壓的過渡方案。SS4型電力機車是由各自獨立且又互相聯(lián)系的兩節(jié)車組成，每節(jié)車均為一個完整的系統(tǒng)。主電路采用四段經(jīng)濟半控橋，相控調(diào)壓。該機車牽引及制動功率大、起動平穩(wěn)、加速快、工作可靠、司機室工作條件良好、污染少、維修簡便。SS6電力型機車有兩個三軸轉(zhuǎn)向架（Co-Co）。采用單邊直齒輪彈性傳動滾動抱軸承。機車主電路為兩段橋相控?zé)o級調(diào)壓，轉(zhuǎn)向架獨立供電，機車電制動為電阻制動，空氣制動采用DK-1電空制動機。韶山6型（SS6）鐵路干線客貨兩用電力機車，采用了大量的國際先進技術(shù)，具有起動加速快、牽引力大、恒功速度范圍寬、操縱方便、工作可靠等特點。SS9型客運電力機車是六軸干線客運電力機車，它用于牽引160km/h準高速旅客列車。其研制目的是加大機車功率，提高牽引力，以滿足較大坡度線路的旅客列車提速需要，在研制過程中堅持了簡統(tǒng)化，標準化，系列化的原則。采用輪對空心軸六連桿驅(qū)動裝置，基礎(chǔ)制動裝置采用獨立單元式單側(cè)制動；停車制動采用蓄能制動；牽引方式為雙側(cè)平拉桿；轉(zhuǎn)向架還配有撒沙裝置，接地裝置，輪緣潤滑裝置，橫向和垂向止擋等附屬部件。HXD3型電力機車是由中國北車集團大連機車車輛有限公司與日本東芝公第2頁共28頁司于2001年起合作研制的大功率交流傳動貨運電力機車。由于缺乏制造IGBTVVVF牽引逆變器等技術(shù)連機車選擇與本東芝合作研制新型機車并于2002年9月立合資公司東芝提供機車牽引逆變器及控制系統(tǒng),走行部為兩個三軸轉(zhuǎn)向架,軸式Co-Co,使用東芝的大功率逆變器，六軸每軸裝有一臺1200kW交流電牽引電動機，整車輸出功率為7200kWo其44輛透本技術(shù)轉(zhuǎn)移由連機車廠制造達至產(chǎn)化新車使用東芝提供TT-78型轉(zhuǎn)向架。首輛機車于2006廠編號DJ3-0001編號由30017始機車產(chǎn)化車輛使用永濟YJ85A型牽引電機首輛機車廠曾改稱神龍1型（SL1）久即改稱和諧型編號改HXD30xxx首輛產(chǎn)化機車于2006年12月8廠及交付使用。2、HXD3電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)該型機車應(yīng)用了先進的網(wǎng)絡(luò)控制、交流電機矢量控制和軸控驅(qū)動方式等一系列新技術(shù)，使我國鐵路機車技術(shù)裝備全面。目前，在國內(nèi)的機車和動車組上,FSK、CAN、LonWorks>TCN、Locator網(wǎng)絡(luò)控技術(shù)都有一定數(shù)量的應(yīng)用?；赪TB和MV的IEC、TCN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是專為鐵路應(yīng)用而開發(fā)的，其具有時限確定、差錯恢復(fù)能強、可控性好、網(wǎng)絡(luò)層次清晰等優(yōu)點，已成為列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流。但由于WTB通信速率低（僅為ambit/s）,重聯(lián)機車之間傳送的數(shù)據(jù)量受到很大限制。HXD3型交流傳動電力機車的TCMS列車控制監(jiān)視系統(tǒng)將以太網(wǎng)引入列車控制中解決了TCN網(wǎng)絡(luò)的上述問題。該網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以日本成熟的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合TCN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點開發(fā)研制而成，列車總線采用10Mbps實時以太網(wǎng)，車輛總線則采用基于高級數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）RS485總線，具有較高的性價比。第3頁共28頁二、HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹1、 微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述HXD3型交流傳動貨運電力機車控制監(jiān)視系統(tǒng)，采用標準化，模塊化設(shè)計原則，機車控制系統(tǒng)(簡稱TCMS)的核心任務(wù)是：根據(jù)司機指令完成對主變流器及異步電動機的實時控制、輔助變流器的實時控制、牽引或制動特性控制、傳動系統(tǒng)的時序邏輯控制，顯示機車運行狀態(tài)，具備完整的故障保護、故障記憶及顯示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自動切換和故障處理指導(dǎo)功能。HXD3型電力機車控制系統(tǒng)機車是以機車微機控制監(jiān)視系統(tǒng)控制(簡稱TCMS),該網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以日本成熟的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合國際標準的列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)和結(jié)合目前國內(nèi)現(xiàn)有的機車行車安全綜合信息監(jiān)控系統(tǒng)和CCCB-II空氣制動系統(tǒng)配以機車外圍電路來進行設(shè)計的開發(fā)研制而成。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為分布式計算機體系，按功能可劃分為列車控制級、車輛控制級和傳動控制級。機車控制系統(tǒng)以TCMS為核心，采用32位微處理器，分別與顯示單元、主變流器、輔變流器通過RS-485串行總線進行通信，機車與機車之間的重聯(lián)通信采用半雙工總線式10Mbps以太網(wǎng)進行傳輸。TCMS具有機車順序邏輯綜合控制、機車牽引力和制動力控制、機車空電聯(lián)合制動控制、機車主輔電路保護控制、機車防空轉(zhuǎn)防滑行保護控制、機車重聯(lián)控制、機車軸重轉(zhuǎn)移補償控制、機車定速控制、系統(tǒng)實時監(jiān)測診斷、故障信息記錄和顯示等眾多功能。系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，設(shè)有兩套控制環(huán)節(jié)，一套為主控制環(huán)節(jié)(Master),一套為熱備控制環(huán)節(jié)(Slave)□2、 HXD3型機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HXD3機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為分布式計算機體系結(jié)構(gòu)，按功能可劃分為列車控制級、車輛控制級和傳動控制級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第4頁共28頁TCMS—控制監(jiān)視系統(tǒng)裝置；DisplayUntil、DisplayUntil2—顯示單元1、2；CI1一CI6—主變流器；APU1、APU2—輔變流器；M-CPU—主控制單元；Master—主系統(tǒng)；Slave一輔系統(tǒng)。圖1HXD3電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)每臺車為1個基本運轉(zhuǎn)單元：車內(nèi)以TCMS為中心，分別與顯示單元、主變流器、輔變流器通過RS485總線進行通信，構(gòu)成星形網(wǎng)絡(luò)；車與車之間采用總線式10Mbps實時以太網(wǎng)進行信息傳輸。TCMS同時完成列車級信息與車輛級信息的轉(zhuǎn)換。（2）系統(tǒng)特點1）HXD3網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是包含列車級功能、車輛級功能和傳動控制級功能的多計算機系統(tǒng)。列車及車輛級功能均由TCMS實現(xiàn)，傳動控制級功能由CI來實現(xiàn)。2）系統(tǒng)具有功能強大的多處理器體系，能進行設(shè)備的自診斷。系統(tǒng)配置與編程基于強大的軟件工具。3）車輛級控制設(shè)備通過RS485總線構(gòu)成星形網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)點對點的通信。中心結(jié)點TCMS具有Master、Slave兩套系統(tǒng)，采用雙機熱備的機制，保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。4）機車與機車之間采用總線式10Mbps實時以太網(wǎng)傳輸信息，傳輸速度快、傳送數(shù)據(jù)量大。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是一種非集中控制的、基于總線的廣播式網(wǎng)絡(luò)，采用1堅持的CSMA/CD（載波監(jiān)聽與多路訪問/沖突檢測）工作機制，即總線上每個節(jié)點如果監(jiān)聽到信道空閑就可以傳送數(shù)據(jù)幀，并繼續(xù)監(jiān)聽下去，一旦監(jiān)聽到發(fā)生沖突，就立即放棄該數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，并等待一段隨機的時間，然后再次嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)幀。這種機制容易造成數(shù)據(jù)的傳輸時延，在重載情況下，甚至?xí)咕W(wǎng)絡(luò)崩潰、癱瘓。因此，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)無法滿足列車通信實時性、可靠性的要求。HXD3機車采用的實時以太網(wǎng)是基于UDP/IP協(xié)議開發(fā)的半雙工通信網(wǎng)絡(luò)。總線上各個節(jié)點信息由令牌控制，按照先后順序以廣播的形式定周期發(fā)送，因此避免了沖突的產(chǎn)生。它的傳輸速率為10Mbps,接口為符合IEEE802.3標準的串行鏈路，傳輸介質(zhì)是雙絞屏蔽線。該實時以太網(wǎng)具有傳輸速率高、實時性強、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、易于維護等特第5頁共28頁點。3、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的組成與功能TCMS既是車輛級控制核心，又是列車級的控制節(jié)點，在整個機車控制中占有主導(dǎo)地位。TCMS與各控制設(shè)備的通信接口性能參數(shù)。表1TCMS與各控制設(shè)備的通信接口性能參數(shù)適用范圍接口通信制式傳輸速率協(xié)議與顯示單元RS485串行鏈路4線/全雙工38.4kbps東芝標準協(xié)議與CIRS485串行鏈路2線/半雙工100kbps基于HDLC協(xié)議的東芝標準協(xié)議與APURS485串行鏈路2線/半雙工9.6kbps基于HDLC協(xié)議的東芝標準協(xié)議與它車TCMSIEEE802.3半雙工10MbpsUDP/IP①控制監(jiān)視系統(tǒng)裝置(TCMS)功能TCMS主要完成列車總線管理、車輛級接口管理、列車級控制、車輛級控制、故障保護、故障記憶以及通信協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能。列車級控制包含機車重聯(lián)控制、司機指令運算等;車輛級控制包含機車邏輯控制、機車牽引/再生制動特性控制、主變流器控制、輔變流器控制、定速控制、電空互鎖制動控制、冗余控制等。硬件組成TCMS機箱內(nèi)設(shè)有：AVR電源模塊、PU處理器單元，包括CPU、軟件、與顯示屏通訊的接口；DET檢測模塊，檢測主控制系統(tǒng)是否存在故障，以便進行主輔系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換，SIF串行通訊接口，完成TCMS與主變流器和輔助變流器之間的通訊；AUX輔助模塊，實現(xiàn)對機車輔助電路的各繼電器、指示燈的控制；DI數(shù)字量輸入模塊；MDM調(diào)制解調(diào)模塊，將本車的信息調(diào)制后傳往它車，并將它車的信息解調(diào)后送給處理器單元，實現(xiàn)機車的重聯(lián)。其控制單元(M-CPU)采用32位CPU,并在配置上采取冗余、雙機熱備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。冗余控制TCMS的控制單元(M-CPU)由相同的2重系統(tǒng)(Master、Slave)構(gòu)成，可根據(jù)不同情況自動完成切換功能，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。第6頁共28頁

控制信號的切換。正常運行時；Master與Slave同時工作，輸入信號完全并列地輸入到雙系統(tǒng)中，軟件處理同時動作。不同的是Master的輸出連接到外部設(shè)備，而Slave的輸出懸空。當(dāng)Master出現(xiàn)故障，不能實施功能時，Slave的輸出自動切換到外部設(shè)備，繼續(xù)執(zhí)行控制功能，維持機車繼續(xù)運行。TX,RX一信號；SG一信號地；FG—屏蔽地；CI一主變流器；TCMS一控制監(jiān)視系統(tǒng)裝置；Master一主系統(tǒng)；Slave一輔系統(tǒng)圖2TCMS與CI的網(wǎng)絡(luò)接口II端圖II端圖3主系統(tǒng)正常工作網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那袚Q。TCMS與CI1、CI2、CI3的連接。正常情況下，TCMS的Master和Slave同時接收來自CI的數(shù)據(jù)幀，而CI只能接收TCMS的Master發(fā)出的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)Master不能發(fā)揮功能時，系統(tǒng)相應(yīng)切換繼電器動作，則來自Slave的數(shù)據(jù)幀會傳送至CI網(wǎng)絡(luò)接口。APU與TCMS主輔系統(tǒng)間網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那袚Q與上述情況類似。顯示單元與TCMS主輔系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)那袚Q見。正常情況下，TCMS的Master控制I端司機室的DisplayUnitl,Slave控制II端司機室的DisplayUnit2。而對于插入鑰匙端(即有效的)司機室的顯示單元，當(dāng)對應(yīng)的控制系統(tǒng)(Master或Slave)出現(xiàn)故障時，該顯示單元由功能正常的系統(tǒng)進行后備控制。I端插入鑰匙端第7頁共28頁主變流器（CI1?CI6）主變流器的功能是完成牽引變壓器與牽引電機之間的能量轉(zhuǎn)換。其控制單元為32位多CPU高速運算微機控制系統(tǒng)。按功能可劃分為：網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、接觸器控制、四象限變流器控制、逆變器控制、保護檢測、信號處理等。四象限變流器的控制采用PWM控制方式；電機的控制策略為高速矢量控制；CI綜合控制（包含總線數(shù)據(jù)傳送控制、接觸器控制、保護檢測等）功能由Intel486高速處理器芯片完成；四象限變流器的控制和異步電動機的矢量控制均采用數(shù)字信號處理器DSP完成高速運算功能。輔變流器（APU1、APU2）輔變流器的功能是向牽引通風(fēng)機和壓縮機等輔助設(shè)備提供三相交流電。機車設(shè)有2組輔變流器，每一組輔變流器對應(yīng)獨立的控制單元?？刂茊卧饕獙崿F(xiàn)整流器控制、逆變器控制、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸、故障診斷、保護功能。逆變器輸出方式既可以采用VVVF（變壓變頻）方式，也可以采用CVCF（恒壓恒頻）方式。顯示單元（DisplayUnit1、DisplayUnit2）顯示單元用于顯示機車運行工況、設(shè)備狀態(tài)和故障信息，記錄運行數(shù)據(jù)和故障信息，并具有查看、設(shè)定、清除、轉(zhuǎn)儲各類數(shù)據(jù)的功能。顯示單元為可觸摸式液晶顯示屏。操作人員可通過屏幕上設(shè)置的觸摸健，直接錄入信息（如設(shè)置時間、輪徑，切除故障的CI等）或快速進入下一級菜單。在機車調(diào)試過程中，也可以通過顯示屏對機車的控制參數(shù)進行修正，或者模擬機車工況，方便調(diào)試過程，加快調(diào)試速度。第8頁共28頁4、信息流向TCMS通過各種人機接口接收司機控制命令，采集各種反饋信號，進行相關(guān)運算，生成相應(yīng)控制命令，通過RS485總線發(fā)送給主變流器、輔變流器完成相應(yīng)功能；通過實時以太網(wǎng)發(fā)送給它車的TCMS,并由該TCMS發(fā)送至它車的主變流器、輔變流器執(zhí)行相應(yīng)操作。各車內(nèi)的主變流器、輔變流器的狀態(tài)信息以相反的方向傳輸至TCMS進行匯總和處理。TCMS將計算結(jié)果、故障信息、有關(guān)參數(shù)發(fā)送至顯示單元顯示，從而完成整車的控制、監(jiān)視和保護功能。CZ1-CZ4—M聯(lián)插座；TB1、TB2一端子排；FG—屏蔽地；TCMS—控制監(jiān)視系統(tǒng)裝置;TRX1A、TRX2A、TRX1B、TEX2B一信號；Master—主系統(tǒng)；Slave—輔系統(tǒng).圖5信息流向第9頁共28頁三、HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)電路圖分析本章節(jié)主要介紹了控制電源電路、預(yù)備電路、機車邏輯控制和保護電路、主變流器控制電路、機車過分相、定速、警惕裝置控制電路、機車重聯(lián)控制。1、 控制電源電路機車DC110V控制電源采用的是高頻電源模塊PSU與蓄電池并聯(lián)，共同輸出的工作方式，再通過自動開關(guān)分別送到各個支路，如微機控制、機車控制、主變流器、輔助變流器、車內(nèi)照明、車外照明等，控制電源電路見附圖1。PSU的輸入來自輔助變流器UA11或UA12的中間直流賄賂，當(dāng)UA11和UA12均正常時，與、由UA12向PAU輸入DC750V電源，當(dāng)UA12故障時，轉(zhuǎn)由UA11向PSU輸入DC750V電源。DC110V控制電源含兩組電源模塊，通常只有一組工作，故障發(fā)生時另外一組自動啟動，每組電源模塊的輸入電壓為DC750V,輸出電壓為DCllOx(1±2%)V,額定輸出電流為55A,輸出功率為6050W(25°C),采用自冷卻方式。PSU電源裝置上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)換開關(guān)SW1和SW2,其中SW1有兩檔，“TCMS”和“手動控制”，SW2也有兩擋，“模塊1”和“模塊2”，其中“TCMS”擋表示由微機自動控制，奇數(shù)日，模塊1工作，偶數(shù)日，模塊2工作，如果其中一組模塊出現(xiàn)故障，可自動切換?！笆謩涌刂啤北硎救藶樵O(shè)定，如果SW2指“模塊1”，表示模塊1工作，如果SW2置“模塊2”，表示模塊2工作，如果在手打那個狀態(tài)下，電源出現(xiàn)故障，不能自動切換。2、 預(yù)備電路預(yù)備電路見附圖2。主司機控制器AC41(AC42)：有兩個手柄，方向手柄和調(diào)速手柄。方向手柄有“向前”、“向后”和“0”三個位置。調(diào)速手柄可以提供牽引級位0?13級，制動級位1?12.兩個手柄之間沒有機械連鎖：當(dāng)調(diào)速手柄在“0”位時，方向手柄方可進行轉(zhuǎn)換；方向手柄在“0”位時，調(diào)速手柄不能移動，只能在“0”位。受電弓扳鍵開關(guān)SB41(SB42)：有三個位置，分別為“前受電弓”、“后受電弓,，、“°,,位。當(dāng)sb41置“前受電弓”或“后受電弓”位時，受電弓電控閥YV41或YV42線圈得電，在空氣管路壓力正常前提下，受電弓API或AP2升起，當(dāng)SB41置“0”位，受電弓API或受電弓AP2均降下。主斷路器扳鍵開關(guān)SB43(SB44)：有三個位置，分別為“主斷分”、“主斷合”、“0”位。該扳鍵開關(guān)位自復(fù)式，正常位置是“0”位。當(dāng)開關(guān)置“主斷第10頁共28頁合”位1次時，如果主斷閉合的相關(guān)邏輯正常，主斷路器QF1線圈得電，在空氣管路壓力正常情況下，主斷路器QF1閉合；當(dāng)扳鍵開置“主斷分”位1次時，主斷路器QF1線圈失電，主斷路器QF分斷?？諝鈮嚎s機扳鍵開關(guān)SB45(SB45)：有三個位置，分別為“主壓縮機”、

“強泵”、“0”位。在輔助變流器工作的前提條件下，當(dāng)開關(guān)位置“主壓縮機”位，并且總風(fēng)缸空氣壓力繼電器KP51-1、KA51-2(KA51-1:F風(fēng)壓低于750kPa時閉合，風(fēng)壓高于900kPa時斷開；KP51-2：風(fēng)壓低于825kPa時閉合，風(fēng)壓高于900kPa時斷開)閉合時，空氣壓縮機接觸器KM13、KM14依次得電閉合，空氣壓縮機1、2依次投入工作。當(dāng)風(fēng)壓低于825kPa時KP51-2閉合，但KP51-1打開,此時只有操縱端壓縮機工作。當(dāng)開關(guān)置“0”位，空氣壓縮機接觸器KM13或KM14失電分斷，空氣壓縮機停止工作。若總風(fēng)缸空氣壓力繼電器KP51發(fā)生故障，空氣壓力開關(guān)不能正常閉合時，可以將扳鍵開關(guān)置“強泵”位，強制空氣壓縮機接觸器KM13,KM14得電閉合，空氣壓縮機1、2投入工作。3、 機車邏輯控制和保護電路機車邏輯控制和保護電路見附圖3,機車邏輯控制和保護電路主要是將各輔助電動機自動開關(guān)、各繼電器故障隔離開關(guān)、高壓故障隔離開關(guān)、壓縮機接觸器狀態(tài)、主斷路器狀態(tài)、輔助變流器庫內(nèi)試驗開關(guān)、主變流器試驗開關(guān)、各路接地保護、空氣管路系統(tǒng)壓力繼電器等的狀態(tài)指令送入TCMS,用于機車的各種工作邏輯及保護邏輯控制，并通過TCMS與變流器和輔助變流器之間的通信，將有關(guān)控制指令信息送到主變流器和輔助變流器，達到整車聯(lián)控的目的。機車牽引、制動特性控制是通過TCMS與主、輔助變流器的控制來實現(xiàn)的。當(dāng)機車處于庫內(nèi)動車工況，TCMS將控制牽引變流器按照專門程序工作。當(dāng)機車處于輔助電動機系統(tǒng)庫內(nèi)試驗工況時，機車輔助變流器可單獨起動。當(dāng)機車處于正常運行工況時，一旦發(fā)生輔助電動機故障、風(fēng)速繼電器動作等時，機車牽引變流器的工作狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的改變。4、 主變流器控制電路機車兩套主變流器裝置UM1、UM2的控制電路基本一致。不同的是，I端主變流器裝置UM1的裝置識別設(shè)定為110V,II端主變流器裝置UM2的裝置識別設(shè)定為0V,下面以I端主變流器裝置UM1的控制進行說明主變流器控制電路圖見附圖4。機車主變流器裝置的控制主要是按照司機控制器給定指令，由TCMS第11頁共28頁通過通信線傳遞給主變流器控制單元，按照機車牽引制動特性曲線，完成對牽引電動機的控制。主變流器發(fā)生接地、次邊過流、牽引電動機過流等故障時，故障信號送TCMS,進行故障顯示和記錄，并在司機顯示屏中給出提示，指導(dǎo)司機進行有關(guān)故障隔離等操作。主變流器等故障可以通過按動“故障復(fù)位”按鈕進行恢復(fù)。主變流器允許投入前必須具備的信號有：牽引風(fēng)機風(fēng)速繼電器KP41、KP42、KP43和主變壓器油流繼電器KP49信號。當(dāng)這些風(fēng)速或流速繼電器均正常閉合時，說明主變流器的工作的外圍條件具備，可以投入運行。對主變流器的控制還設(shè)置了牽引變流器隔離開關(guān)。該開關(guān)置于微機顯示屏內(nèi)，是觸摸開關(guān)。在正常情況下，這些開關(guān)均閉合。當(dāng)由于某種原因，如牽引電動機發(fā)生故障、主變流器各支路發(fā)生接地等，需要對某個牽引變流器支路或牽引電動機進行隔離時，可以通過微機顯示屏進行隔離相應(yīng)變流器，使之停止工作。這些開關(guān)還可以用于牽引電動機轉(zhuǎn)向試驗和機車旋輪等。主變流器的控制用信號還有牽引電動機速度傳感器BV41、BV42、BV43的信號。每個速度傳感器同時送出兩個信號至主變流器控制裝置，用以實現(xiàn)主變流器對牽引電動機的矢量控制，有效地實施機車的防空轉(zhuǎn)、防滑行保護，并對機車的軸重轉(zhuǎn)移進行補償。庫內(nèi)動車信號通過庫用開關(guān)QS3或QS4送到主變流器控制單元，用于在庫內(nèi)運車時主變流器按照特定的控制程序工作。主變流器裝置試驗開關(guān)SA75,用于在低壓試驗檢查，確認其是否工作正常。為滿足主變流器工作需要，在主變流器的控制單元內(nèi)引入高壓電壓互感器TV1同步信號。主變流器控制單元與TCMS的接口信號除2套通信線外，還設(shè)有主變流器隔離、工作、功率預(yù)備和故障等信號。5、輔助變流器控制電路機車兩套輔助變流器裝置UAll、UA12的控制電路基本一致，不同的是，正常情況下，I端輔助主變流器裝置UA11設(shè)定為VVVF工作方式，當(dāng)主斷路器閉合、換向手柄離開零位后，UA11開始工作；II端輔助變流器裝置UA12設(shè)定為CVCF工作方式，只要主斷路器閉合，UA12就開始工作。下面以II端福主變流器裝置UA12的控制進行說明。機車主斷路器閉合后，由TCMS發(fā)出指令，閉合輔助變流器UA12輸出第12頁共28頁電磁接觸器KM12,并將信息傳遞給輔助變流器控制單元，由輔助變流器控制單元發(fā)出指令，控制輔助變流器UA12啟動。當(dāng)機車某一輔助變流器發(fā)生故障，故障的輔助變流器能及時發(fā)出信息給TCMS,通過TCMS的控制，自動完成輸出電磁接觸器的動作轉(zhuǎn)換：若輔助變流器UA11發(fā)成故障，則電磁接觸器KM11斷開，電磁接觸器KM20閉合；若輔助變流器UA12發(fā)生故障，則電磁接觸器KM12斷開，電磁接觸器KM20閉合。故障的輔助變流器將信息傳遞給另一組輔助變流器，使其工作在CVCF方式，同時，故障的輔助的變流器被隔離，此時所有輔助電動機全部由另一套輔助變流器供電，不受其他指令的控制，牽引電動機通風(fēng)機和冷卻塔通風(fēng)機將正常滿功率工作。為便于輔助變流器的隔離，在微機顯示屏內(nèi)設(shè)置了輔助變流器開放隔離開關(guān)，通過觸摸開關(guān)進行隔離，正常情況下，這些開關(guān)的閉合。當(dāng)由于某種原因，需要進行隔離操作時，可以通過微機顯示屏進行相應(yīng)輔助變流器的隔離。為確保輔助變流器的正常工作，將電磁接觸器KM11、KM12、KM20的信號引入輔助變流器的控制單元。輔助變流器的控制單元與TCMS的接口信號除1套通信線外，還設(shè)有輔助變流器隔離，功率預(yù)備和故障等信號。6、機車過分相、定速、警惕裝置控制電路圖6圖6全自動過分相檢測裝置電路圖7警惕裝置控制電路在機車正常運行過程中，如快到分相區(qū)時，司機可以按動“過分相”按鈕SB67(SB68)1次，機車進入半自動過分狀態(tài)。首先，機車自動斷開主斷路器,輔助變流器、主變流器停止工作，機車通過高壓電壓互感器檢測機車網(wǎng)壓變化情況，當(dāng)確認機車通過了分相區(qū)接觸網(wǎng)電壓恢復(fù)至正常值并延遲一定時間后，自動閉合主斷路器，起動輔助變流器、主變流器等，并使機車狀態(tài)恢復(fù)到過分第13頁共28頁相區(qū)前的狀態(tài)。當(dāng)機車運行的線路區(qū)段在分相前后裝有地面感應(yīng)器時，機車全自動過分檢測裝置將起作用。該裝置通過向微機控制系統(tǒng)提供過分相區(qū)的信息：預(yù)告信號、恢復(fù)信號499、強迫信號498,保證機車每次通過分相區(qū)時，司機不需要做任何操縱，機車微機控制系統(tǒng)即可自動跳主斷，待通過分相區(qū)后，又能自動合主斷,并保證機車恢復(fù)至通過分相區(qū)前的運行狀態(tài)。當(dāng)機車速度大于等于15km/h,且機車未實施空氣制動時，若按下“定速控制”按鈕SB69(SB70),當(dāng)時的機車運行速度被確定為“目標速度”，機車進入“定速控制”狀態(tài)。當(dāng)機車實際速度大于“目標速度+2km/h”時，TCMS控制機車進入電氣制動公況；當(dāng)機車的實際速度降低到“目標速度+lkm/h”時，電氣制動力降至0。當(dāng)機車實際速度小于“目標速度一2km/h”時,TCMS自動控制機車進入牽引工況；當(dāng)機車的實際速度提升高到“目標速度-lkm/h”時，牽引力降至0。機車進入“定速控制”狀態(tài)后，司機控制器調(diào)速手柄的級位變化超過1級以上時，機車“定速控制”狀態(tài)自動解除。當(dāng)機車速度大于等于“30km/h”，且機車未實施緊急制動時，機車警惕裝置進入監(jiān)視狀態(tài)，控制電路如圖7.14。此時每min內(nèi)，司機應(yīng)按警惕裝置控制按鈕SB96(SB97)或踩警惕裝置控制開關(guān)SA101(SA102)l次，使警惕裝置重新進入監(jiān)視狀態(tài)，否則超過lmin未按，警惕裝置進入報警狀態(tài)，蜂鳴器響，在延遲10s,如果司機仍未按警惕裝置控制按鈕SB96(SB97)或踩警惕裝置控制開關(guān)SA101(SA102)1次，則警惕裝置動作，發(fā)出緊急制動指令，使機車進入緊急制動狀態(tài)。此設(shè)置的設(shè)立，是為了提醒司機集中精力開車，防止意外情況發(fā)生,確保行車安全。7、機車重聯(lián)控制在機車的每一端，分別設(shè)置了2個機車重聯(lián)控制插座和一個啞插座。機車采用以太網(wǎng)，以網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)的形式，實現(xiàn)本務(wù)機車TCMS與重聯(lián)機車TCMS之間的信息傳遞，可實現(xiàn)2-4臺機車的重聯(lián)控制。另外，在重聯(lián)控制插座中，還設(shè)有重聯(lián)電話信號，實現(xiàn)機車重連電話信號。原邊電流互感器TA2的信號送至TCMS通過TCMS與微機顯示之間的信息傳遞，實現(xiàn)機車原邊電流顯示。機車速度傳感器BV47、BV48的信號送至TCMS,通過TCMS與微機顯示屏之間的信息傳遞，實現(xiàn)機車速度的顯示。第14頁共28頁四、HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的常見故障與應(yīng)急處理1、控制電源電路故障故障現(xiàn)象：機車控制電壓下降，充電單元不工作或TC-MS顯示屏顯示“DC110V運轉(zhuǎn)停止”。應(yīng)急處理：斷開住斷路器、自動開關(guān)QA47、QA106,再閉合主斷路器，觀察控制電壓顯示110V且不下降后，繼續(xù)運行，上述方法處理無效時，按下列方法處理。PSU裝有處理故障轉(zhuǎn)換開關(guān)的機車：牽引/制動主手柄回“0”位，斷開住斷路器，將充電裝置故障轉(zhuǎn)換開關(guān)由自動為轉(zhuǎn)換至非制動單元位，閉合住斷路器，充電正常后繼續(xù)運行。如不能充電，維持前方站停車，牽引/制動主手柄回“0”位，斷開住斷路器、降下受電弓，斷開蓄電池自動開關(guān)QA61,關(guān)閉電鑰匙。將充電裝置故障轉(zhuǎn)換開關(guān)由自動位轉(zhuǎn)至非故障單元位，間隔lmin后，閉合蓄電池自動開關(guān)QA61,升受電弓、閉合主斷路器，觀察控制電壓顯示110V且不下降后，繼續(xù)運行。故障現(xiàn)象：TCMS1/2系統(tǒng)故障如何處理？應(yīng)急處理：各機車有動力時,維持運行至前方站。停車后，微機控制1自動開關(guān)QA41或微機控制2自動開關(guān)QA42,30S后再閉合。I端操作TCMS2系統(tǒng)故障時，斷開微機控制2自動開關(guān)QA42,單系統(tǒng)維持運行。II端操作TCMS1系統(tǒng)故障時，斷開微機控制1自動開關(guān)QA41,單系統(tǒng)維持運行。處理無效時，進行大復(fù)位處理。故障現(xiàn)象：正常操縱機車出現(xiàn)嚴重空轉(zhuǎn)，微機顯示屏顯示“PG輸出異常”時如何處理？應(yīng)急處理：進入微機顯示屏開放畫面，切除單個空轉(zhuǎn)電機對應(yīng)的CI,維持運行。入多個電機空轉(zhuǎn)時，進入微機顯示屏開放畫面，切除不空轉(zhuǎn)電機對應(yīng)的CL維持運行。第15頁共28頁2、 輔助變流器控制電路故障故障現(xiàn)象：輔助變流器APU故障時，如何處理？應(yīng)急處理：主手柄、換向手柄置“0”位10s后，重新閉合主斷路器。當(dāng)一組APU故障時，微機自動轉(zhuǎn)換，通過微機顯示屏輔助電源畫面確認KM20接觸器閉合。微機未自動轉(zhuǎn)換時，進入微機顯示屏開放畫面，人為切除故障APU,重新閉合主斷路器。斷開輔助變流器控制自動開關(guān)QA47后在閉合，進行復(fù)位轉(zhuǎn)換。高溫天氣，機車易發(fā)生APU過熱故障，如2min內(nèi)發(fā)生多次，該輔助變流器將被鎖死，須斷開QA47后重新閉合，隔離故障APU。當(dāng)兩組APU均顯示故障時，可嘗試斷合QA47、交替切換APU1或APU2,維持運行，回斷報修。故障現(xiàn)象：微機顯示屏“APU2DF”、“DC100V運轉(zhuǎn)停止"時如何處理？應(yīng)急處理：進入微機顯示屏開放畫面，切除APU2維持運行。若仍不充電，轉(zhuǎn)換充電機轉(zhuǎn)換開關(guān)試驗。3、 機車邏輯控制電路故障故障現(xiàn)象：固定重聯(lián)機車微機顯示屏顯示：“連掛控制中”、“微機控制柜故障”、“TCMS總線傳送異?！薄ⅰ帮@示器監(jiān)視系統(tǒng)傳輸異?！?、“導(dǎo)致重聯(lián)不上”時如何處理？應(yīng)急處理：、若能維持運行，暫不處理。停車后兩臺機車同時進行大復(fù)位處理。切除后臺機車運行：若仍處理不好，單臺機車能維持運行的區(qū)段，斷開兩臺車蓄電池，單獨和本務(wù)機車蓄電池，講重聯(lián)機車按簡易務(wù)動力操作。拆開重聯(lián)線運行：若單機不能維持運行，停車后斷開兩臺機車蓄電池，拆開重聯(lián)線。雙司機的可以一人操作一臺機車，注意重聯(lián)車制動顯示屏贏設(shè)為單機模式。4、 機車警惕裝置控制電路故障故障現(xiàn)象：無人警惕裝置故障如何處理？第16頁共28頁通過微機顯示屏隔離無人警惕。若無法隔離，拆開LV柜左下面板，講位于第三排的KE21無人警惕繼電器拔掉，維持運行。注意：拔掉KE21繼電器后，警惕裝置會一直報警，但不會引起懲罰制動。5、 控制回路接地故障故障現(xiàn)象：控制回路接地應(yīng)急處理：.重新閉合控制電路接地自動開關(guān)QA59,若正常則繼續(xù)運行。若伴有其它控制回路自動開關(guān)跳開，不影響走車僅閉合QA59,影響走車時斷開QA59,閉合跳開的控制電路自動開關(guān)維持運行，加強巡視。6、 制動顯示屏LCDM故障故障現(xiàn)象：制動顯示屏LCDM故障應(yīng)急處理：斷開蓄電池保險QA61,保持30秒以上；再閉合QA61,如果故障仍然存在，則檢查制動柜內(nèi)IPM（集成處理器模塊）上第二個指示燈（CPUOK）狀態(tài)，若指示燈為綠色，則可繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。檢查非操縱端制動機，狀態(tài)良好時，將非操縱端的LCDM顯示屏更換到操縱端。更換完成后，按以下方法設(shè)置：按F7“顯示信息”，再按F3“機車號”，使用F4鍵將光標移動到機車號最后一個字母下方（I端為A,II端為B）,然后按F1“遞增”鍵，使車號及字母與TCMS的“I、II端”匹配，再按F6“接受”，按F8“退出”，并確認顯示屏右下方新設(shè)置的A/B端正確。7、 TCMS屏黑屏故障故障現(xiàn)象:TCMS黑屏故障處理：確認TCMS屏上無異物，斷開微機電源，用手指一直按住觸摸屏，此時按住觸摸屏的手指不要拿開，給電源，大約10秒左右，屏幕右上角出現(xiàn)一個白色小光標，按住光標約兩三秒左右，此處光標消失（發(fā)出唯的聲音），觸摸屏左下角出現(xiàn)同樣的光標，按住此處光標約兩三秒左右，光標消失（發(fā)出疇的聲音），第17頁共28頁此時進入TCMS英文黑白菜單界面，按左下角“writecomfit"（寫入）觸摸按鈕，再按右下角重起觸摸按鈕，重起電源，待微機起動后，再試TCMS觸摸屏各觸摸按鈕，有效、修復(fù)成功。8、主變流器CI故障（多次復(fù)位）故障現(xiàn)象:機車運行途中發(fā)生跳主斷,故障顯示燈亮，微機可能顯示主接地、牽引電機過流、主變壓器牽引繞組過流、中間回路過電壓、網(wǎng)壓異常等信息時應(yīng)急處理：將司控器手柄回“0”位，按操縱臺“復(fù)位”按鈕，再合主斷提手柄試驗。此時注意TCMS提示的內(nèi)容，包括故障信息和電機牽引力情況。如合不上主斷，或提手柄后就跳主斷，應(yīng)根據(jù)提示隔離相應(yīng)的主變流器,然后再合主斷試驗牽引。隔離操作需要在微機屏上手觸進行。隔離切除后，機車損失部分動力。主變流器CI1-6和APU切除、恢復(fù)方法：⑴切除在TCMS顯示屏"牽引/制動”畫面上，點擊|開放狀態(tài)胺鈕。切換到“開放”畫面。點擊故障的迓或者廁，字母底色由黑色變?yōu)樗{色。點擊屏廁按鈕,此時，故障的CI或APU被成功切除，同時字母上方的“正?！倍肿?yōu)椤伴_放”二字，底色由綠色變?yōu)榧t色。⑵恢復(fù)在TCMS顯示屏"牽引/制動”畫面上，點擊|開放狀態(tài)胺鈕。切換到“開放”畫面。點擊被隔離的國或廁，字母底色由藍色變?yōu)楹谏｜c擊屏規(guī)按鈕,此時，被隔離的CI或APU即可恢復(fù)，同時字母上方的“開放”二字變?yōu)椤罢！倍?，底色由紅色變?yōu)榫G色。注：當(dāng)故障嚴重時，在司機室有可能聽到機械間里有很大的“放炮”聲音,并可能有冒煙現(xiàn)象，司機室微機屏顯示相應(yīng)的主變流器故障。第18頁共28頁結(jié)論HXD3型電力機車作為我國新型大功率機車，在現(xiàn)代化鐵路運輸中起著非常重要作用，以上論文主要內(nèi)容：第一章簡述了電力機車發(fā)展和現(xiàn)狀，并簡單地介紹HXD3網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用狀況；第二章介紹了HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點、組成、功能及信息流向；第三章分析了HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)電路圖；第四章講述了HXD3型電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的常見故障與應(yīng)急處理。在論文寫作過程中，廣泛地搜集資料，查閱相關(guān)文獻，掌握第一手原始資料，這將大大地充實論文的論證材料，提高論文的說服力。同時，我遇到了很多問題，但是沒有放棄。在我努力鉆研和老師同學(xué)的幫助下，完成了畢業(yè)論文。通過完成畢業(yè)論文，我解決了大學(xué)期間在一些理論知識上的困惑，并提高了自己的分析、解決問題的能力，為今后走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。第19頁共28頁參考文獻華平.電力機車控制.中國鐵道出版社.2007張曙光.HXD3型電力機車.中國鐵道出版社.2010汪亞平.HXD3型電力機車實用指導(dǎo)書.中國鐵道出版社2010李春曉.和諧HXD3型電力機車運用初期常見故障和處理方法[J].鄭鐵科技通訊.2010(01)張元林.列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電力機車與城軌輛.2006(4)繆學(xué)勤.論六種實時以太網(wǎng)的通信協(xié)議[J].自動化儀表.2005(4).吳迎年.張建華.侯國蓮.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究綜述現(xiàn)代電力.2003(10)第20頁共28頁致謝在本次論文設(shè)計過程中，譚香玲老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計。在學(xué)習(xí)中，老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學(xué)精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽時間對文本進行審閱、評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。第21頁共28頁附錄一aw-LSI-XJVls一」二，CXJcm巖>i叮WEmu-UWE-J一「S」右一西柝洞