电力机车网络化电气控制系统设计
谈技术提升HXD2型机车TCMS微机网络控制系统
谈技术提升HXD2型机车TCMS微机网络控制系统摘要：为适应中国铁路的发展需要和技术的不断发展，对原HXD2型新八轴机车进行技术提升，以进一步优化机车性能，更好的满足中国铁路的运输要求，本文对技术提升HXD2型电力机车TCMS微机网络控制系统主要控制逻辑进行了阐述。
关键词：HXD2型电力机车；中央控制单元；逻辑控制1 机车TCMS系统1.1 系统结构技术提升HXD2型电力机车TCMS系统采用分布式结构，在司机室、微机柜、变流柜、制动柜分别设置了相应的单元。
单台机车由两节机车通过WTB内重联组成，单节机车包含2个主处理单元(MPU)、2个远程输入输出单元(RIOM)、2个重联网关(GW)、 4个牵引控制单元(TCU)、2个辅助控制单元(ACU)、1个显示单元(DDU)和1个事件记录仪(ERM)组成。
其中，两个主处理单元MPU互为冗余，负责调度各个子单元协调工作，实现机车控制；ERM记录机车运行数据和故障数据，方便对机车进行调试和故障分析。
1.2 控制模式主处理单元主要控制模式可以分为两种：正常运行模式控制和维护测试模式控制。
控制系统上电后，机车自动进入正常运行模式；通过显示屏设定可以进入维护测试模式。
1.3 关键控制技术主处理单元关键控制技术包括主电路控制、辅助电路控制、机车运行控制、制动控制和维护测试控制。
本文对各项技术进行详细解析。
2 主电路控制技术提升HXD2型电力机车的主电路主要由网侧电路、四象限整流电路、直流环节电路、牵引逆变电路等相关电路组成，主变压器原边通过受电弓、主断路器得电，主变压器的二次绕组向牵引变流器供电，通过牵引控制单元交-直-交控制转换后，为牵引电机供电。
2.1 受电弓控制每节车装有一架受电弓。
受电弓是机车从接触网获得电能的重要电气部件。
MPU通过RIOM1采集升弓扳键，驱动升弓继电器，控制受电弓升起和降落：升弓继电器得电时，受电弓升起，受电弓滑板与接触网接触，将电流从接触网引入机车，供车内的电气设备使用；升弓继电器失电时，受电弓落下。
HXD1型电力机车-电气原理
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四、电气原理图说明
电气原理图电气设备代码
电气设备代码前缀” -”字母代码，依据标准DIN EN 61346 －2，具体电气设备清单见ZL功能区，举例如下： A 装配、子装配 C 电容 E 杂项，如照明装置、加热装置 K 传感器，接触器 L 互感器 M 电机 S 开关，转换器 T 变压器 X 端子、插头、插座 „„
一、主电路原理
高压隔离开关
网侧主要部件介绍
额定电压： 25 kV 额定电流：400 A
短时耐受电流：8 kA,1s
机械寿命：20000次 驱动方式：手动
一、主电路原理
网侧主要部件介绍
高压电缆总成
形式：单T型
电缆截面积：95mm2 额定电压：25kV 正常工作电压：17.5 kV～31 kV
一、主电路原理
主传动系统
网侧受流原理
升单个受电弓的 网侧电路原理图
升双受电弓的 网侧电路原理图
一、主电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理
网侧检测原理
网侧电路中的高压电压互感器、原边电流互感器和回流电流互感器 等测量器件，用于向机车控制系统、牵引控制单元和能耗表等提供网侧 电压和电流信号。能耗表用于显示机车从电网取得的电能和机车再生制 动向电网反馈的电能。
一、主电路原理
网侧主要部件介绍
高压电压互感器
形式：干式 一次额定电压：25kV 额定频率：50 Hz/60 Hz
二次额定电压：150V
准确级次：C1. 05级 额定输出容量：2×10VA 爬电距离：875mm
一、主电路原理
主断路器（含接地开关）
网侧主要部件介绍
主断路器技术参数
额定电压：25kV
主变压器为卧式变压器，主变压器和谐振电抗器安装在变压器油箱内，采用油循环强迫 风冷。主变压器设有压力释放阀。
HXD3D机车网络控制系统、主变压器、应急处理
HXD3D型交流传动 快速客运电力机车 微机控制系统及主变压器
技术开发部 电气二室 王乐 民
中国北车集团大连机车车辆有限公司
Dalian Locomotive &Rolling Stock Co., Ltd CNR Group
精品文 档
主要内容：
一、微机网络控制系统简介 二、主变压器简介 三、常见故障处理
精品文 档
精品文 档
主界面
精品文 档
锁屏界面
精品文 档
列车信息-机车纵览界面
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控制-隔离界面
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控制-受电弓预选择界面
精品文 档
控制-距离计数器界面
精品文 档
空气制动系统-制动信息界面
精品文 档
空气制动系统-隔离阀状态界面
精品文 档
过程数据-列车界面
精品文 档
过程数据-驱动界面
技术提升HXD2型电力机车ERM设计
技术提升HXD2型电力机车ERM设计发表时间：2020-12-22T06:30:08.235Z 来源：《防护工程》2020年26期作者：孙文静刘鹏杨天奇[导读] 技术提升HXD2型电力机车是在现有HXD2型电力机车基础上进行的升级改造。
中车大连电力牵引研发中心有限公司辽宁大连 116052摘要：技术提升HXD2型电力机车是在现有HXD2型电力机车基础上进行的升级改造。
从网络控制系统(TCMS)角度，技术提升HXD2型电力机车主要采用了自主化的中央控制单元(MPU)、事件记录仪(ERM)和TCN网关，同时采用了多通道板卡式的远程输入输出单元(RIOM)。
TCMS产品在性能上得到了极大提升，为机车安全稳定运行提供了重要保障。
同时该车型新增了利用ERM实现无线重联通信等功能，提高了机车的实时通信和运载能力。
关键词：ERM；无线重联通信；TCMS；自主化1、概述技术提升HXD2型电力机车TCMS采用分布式网络架构，其网络拓扑图如图1所示。
整车网络遵循IEC61375标准，列车级总线采用WTB 通信，传送速率为1.0Mbit/s，车辆级总线采用MVB通信，电气中距离（EMD）介质，传输速率为1.5Mbit/s，设备级总线采用CAN通信。
图1网络拓扑图2、TCMS系统组成 TCMS系统主要包括中央控制单元MPU1、MPU2，正常工作时MPU1为主设备、MPU2为从设备。
远程输入输出单元RIOM1实现TCMS 与司机室硬线信号的交互；远程输入输出单元RIOM2用于实现TCMS与机械间设备硬线信号的交互；显示屏DDU用来显示机车及子系统的状态并实现部分设置功能；机车通过TCN网关GW实现互联互通；CMD通过GW3网关接入TCMS，GW3网关实现MVB与HDLC协议的转化。
事件记录仪ERM用于数据存储并与无线重联设备进行数据交互。
3、事件记录仪ERM硬件组成 ERM采用采用3U42TE机箱结构，1个ERM机箱内包括1块电源板，1块ERM板卡。
铁路机车—电力机车的电气设备及其电路
任务3 电力机车
一 电力机车的结构组成及特点 二 电力机车的电气设备及电路 三 电力机车的制动系统组成
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成
电气设备包括：电气设备及连接导线。电气设备主要有牵引电机、 牵引变压器、整流硅机组及各种电器等。
电路分为：主电路、辅助电路及控制电路。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
该电路将产生机车牵引力和制动力的各种电气设备连成一个系统， 实现机车的功率传输。
电气设备包括：受电弓、主断路器、主变压器、牵引变流器、牵引 电机等。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
1.受电弓 机车顶部装有两套单臂受电弓，受电弓紧压接触网导线滑行摩擦从 电网上取组成——主电路
2.主断路器 是用来接通或断开电力机车高压电路，当主电路发生短路、接地或 整流调压电路、牵引电动机等设备发生故障时，自动切断机车电源。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——主电路
3.主变压器 用来把接触网上取得的25kV高压电变换为各种类型低压电,以满足 机车上牵引电机和各种辅助电气的工作需要。
5.牵引电机 安装在机车转向架上，通过传动装置与轮对相连。机车在牵引状态 时，牵引电机将电能转换成机械能，驱动机车运行。当机车在电气制动 状态时，牵引电机将列车的机械能转化为电能，产生列车的制动力。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——辅助电路
电源来自主变压器的辅助绕组，通过劈相机将单相交流电转变成三 相交流电后，供给辅机设备，包括：辅助滤波柜、电器柜、辅助机组、 空调及采暖设备、蓄电池充电机、库用插座等。
任务3 电力机车
电力机车的电气设备组成——控制电路
HXD1C型电力机车网络控制系统
IDU功能
1）列车信息显示 ：向车辆驾驶人员和维护人员提供车 辆综合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理 等功能； 2）参数设定 ：对轮径值、列车重量、站点、时间日期
等参数进行更改与设定；
智能显示装置IDU结构
技术参数 1、机械尺寸 315*250*81.1 2、重 量 4.5kg
3、工作电源 工作电压：DC77V～DC133.5V 4、环境温度 -25℃～+45℃
由于采用模块化设计， 使得系统的构成十分灵活，但减少 了系统布线距离，而且容易扩展。 图中缩写的的含义： 中央控制单元CCU （VCM×2、GWM×1、ERM×1） 司机室输入输出单元CIO （DXM×1、DIM×1、AXM×1） 机械间输入输出单元MIO
（DXM×6、DIM×1）
3、网关模块GWM 每节机车装有1个WTB/MVB网关模块GWM，位于机械间内， WTB/MVB网关模块GWM通过多功能车辆总线MVB（ESD+）与车 辆控制模块VCM通信。 WTB/MVB网关模块GWM是TCMS实现机车重联运行的核 心模块，具备如下功能： 1）列车级过程控制：执行诸如牵引/制动控制等一系列与 机车重联运行有关的控制功能； 2）列车总线管理：具有绞线式列车总线WTB的管理能力 3）列车级数据通信：与TCMS系统的车辆控制模块VCM 进行与机车重联运行有关的数据交换。
二、机车网络控制系统基础知识
1、车辆总线MVB
4）通过设置总线重复器，网络拓扑可为总线型、星型或
混合型，每个总线段内互联的设备最多可达32个；
5）数据链路层支持三种基本的数据传输模式：过程数据、 消息数据、监督数据。
二、机车网络控制系统基础知识
2、MVB插头接线图
XD11 (9 芯布孔)
HXD3电气系统介绍
【引言概述】本文将对HXD3电气系统进行介绍，该系统是HXD3型电力机车中的核心部分之一。
电气系统作为机车的重要组成部分之一，对机车的运行和性能起着至关重要的作用。
本文将从五个大点来详细阐述HXD3电气系统的组成和功能。
【正文内容】一、主控制系统1.牵引控制模块功能及原理2.制动控制模块功能及原理3.辅助控制模块功能及原理4.信号处理模块功能及原理5.数据通信模块功能及原理二、直流传动系统1.逆变器模块功能及原理2.励磁系统功能及原理3.牵引电机功能及原理4.制动电阻功能及原理5.母线和变压器功能及原理三、辅助供电系统1.电池组功能及原理2.静止变流器功能及原理3.馈电变压器和整流充电机功能及原理4.辅助电源开关装置功能及原理5.辅助负载装置功能及原理四、智能检测与保护系统1.灵敏系数与接线方式功能及原理2.过载保护功能及原理3.短路保护功能及原理4.电源低压保护功能及原理5.温度保护功能及原理五、列车接口系统1.车载监控系统功能及原理2.通信系统功能及原理3.车载信息系统功能及原理4.列车自动控制系统功能及原理5.转向架接口装置功能及原理【总结】HXD3电气系统作为HXD3型电力机车中的核心部分，包含主控制系统、直流传动系统、辅助供电系统、智能检测与保护系统以及列车接口系统等五个大点。
每个大点下又包含59个小点来详细阐述其功能和原理。
HXD3电气系统的合理设计与运行稳定性直接影响着机车的牵引力、制动力及其他性能指标的表现，因此，了解和熟悉HXD3电气系统的结构和原理对于保证机车的正常运行具有重要意义。
电力机车整备作业下位机控制系统软硬件设计与实现
结构， 实现了 机车停车住置检测 、 Ｉ Ｄ卡身 ￣ｉ ｑ通过与单片机交互式通信 ， ／－ ， ｍ 获取机车号并按照操作流程进行语音提示； 同时接牧 Ｅ 住机指令 ， 控制电动操纵 机构动作。该 系 统经过单机 试和联调后 ， 调 能够按照预先设计的控制流 程进行整备作业。系统可靠性高， 可以运用于实际整备作业现场。
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电 力机车整备作业下位 机控制系统 软硬件 设计与 实现
（ 兰州交通大学机 电工程 学院 ， 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ） ３０ ０
摘 要 ： 对 电力机车 整备 作 业安 全监 控下 位机 控制 系统软 硬件 进行设 计 ， 用 ｓ — ０ Ｐ Ｃ为 主站 ，７ ２ ０ Ｌ 主要 采 ７ ３０Ｌ ｓ — ０ Ｐ Ｃ为从 站 的 Ｐ ＲＯＦＢ — Ｉ ＵＳ ＤＰ网络
关 键 词 ： 备 作 业 ；Ｌ ＰＬ ＩＵＳ ＤＰ 通 信 整 Ｐ Ｃ；１ＯＦＢ － ；
１ 述 概
电力机车承担若干牵引任务后 ， 必须返回机 务段或整备场进行整备。 传统的作业模式采用人工 方式对接地杆 、 隔离开关进行操作， 如果作业过程 中联系不周， 操作不当， 就会严重威胁到登顶作业 人员的生命安全和供电设备安全。由 ， 此 我们开发 了基于Ｐ Ｃ的电力机擎罄 乍 Ｉ Ｌ 监控系统， 本 系统采用 Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｐ总线 网络结构， ６从 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ 下岱 Ｌ 『 站选用 ｓ — ０ Ｐ Ｃ， ７ ２ ０ Ｌ 主站选用 ｓ — ０ Ｐ Ｃ， ７ ３０ Ｌ 上位机 八 来自，＿一
２ ３—
一
和输出指示灯、 液晶 显示屏、 薄膜键盘。 下面对控制箱各主要部件进行 简要的说明。 Ｓ — Ｏ Ｐ Ｃ选用 Ｓ— ２ Ｎ Ｃ Ｕ ＋Ｅ ７ ７２ＯＬ ： ７ ２ ６Ｃ Ｐ Ｍ２７ 喉 口 模块， 通过 Ｉ ／ Ｏ口实现停车位置信息采集 ， 控 制电动执行机 构动作， Ｐ Ｒ Ｏ Ｏ Ｔ 分别 通过 Ｏ Ｔ ． Ｒ １３ Ｐ １ 连接 Ｉ 读卡器和单片机交互式系统 ， Ｉ 卡号 Ｄ 获取 Ｄ 和机车号， 并按照整备作业操作步骤进行语音提 示， 能够依照预先系统设计的 逻辑互锁关系控制车 顶门电子锁。 控制按钮和输出 指示灯： 主要用于现场操作和 输出显示， 人 其输 操作按钮包括启动 、 紧急停止 、 作 业 申 同意分闸、 请、 同意合闸； 输出指示灯能够显示 系统启动与停止、 机车停车位置是否正确、 隔离开 关分闸和合闸限位指示。 ’ 单片机控制单元 ： ０ ３ ０ 由８ ｃ ２ 单片机作为主控 芯片开发， 要对整备作业 主 过程中 作业步骤进行语 音提示并按照逻辑关系遥控车顶门电子锁 ， 同时扩 展键盘输入和液晶显示功能。 ４ Ｌ 统软件设计 Ｃ系 Ｐ ４ ． １主站 ｓ— Ｏ Ｐ Ｃ翟 睛 殳 ７ ３ ０ Ｌ ≈ 计 从 机车整备作业 控制过程中ｓ — ０Ｐ Ｃ主站 ７ ３０ Ｌ 要实现的功能考虑 ， 软件程序设计采用模块化编程 方式。 其中主婚陧 ． 括 １ 畸 咆 个组织块 Ｏ １ 个共享 Ｂ， １ 数据块 Ｄ Ｉ 个功能 Ｆ 。组织块 Ｏ Ｉ Ｂ， ５ Ｃ Ｂ（ 主程序） 用 于循环处理， 是用户程序中的主程序 其主程序各 功能描述如下：
【毕业论文设计】SS4G型电力机车的电气线路
【毕业论文设计】 SS4G型电力机车的电气线路SS4G型电力机车的电气线路目录1 控制电路主断受电弓电气原理分析故障判断及应急故障处理111受电弓的控制分析 112受电弓的故障分析判断及处理方案 413主断路器控制分析714主断路器的故障分析判断及处理方案82 辅机启动环节原理分析故障判断及应急故障处理方法1121劈相机的控制分析1122劈相机电路故障分析及处理 1323劈相机机械故障分析及处理 173 预备调速环节原理分析故障判断及应急故障处理方法2131调速控制分析2132预备调速环节的故障分析判断及处理方案304 故障判断与故障处理的一般原则 32前言韶山4改进型电力机车代号SS4G在SS4SS5和SS6型电力机车的基础上吸收了8K机车先进技术设计的机车由各自独立的又互相联系的两节车组成每一节车均为一完整的系统它电路采用三段不等分半控调压整流电路采用转向架独立供电方式且每台转向架有相应独立的相控式主整流器可提高粘着利用电制动采用加馈制动每台车四台牵引电机主极绕组串联由一台励磁半桥式整流器供电机车设有防空转防滑装置每节车有两个B0- B0转向架采用推挽式牵引方式固定轴距较短电机悬挂为抱轴式半悬挂一系采用螺旋圆弹簧二系为橡胶叠层簧牵引力由牵引梁下部的斜杆直接传递到车体空气制动机采用DK-1型制动机机车功率持续6400kW最大速度100kmh车长2×15200mm轴式2B0-B0电流制为单相工频交流司机室配备空调壁炉和脚炉改善了乘务人员的工作环境SS4改进型电力机车从159车起是八轴重载货运机车由两节完全相同的四轴机车用车钩与连挂风挡连接组成其间设有电气系统高压连接器和重联控制电缆以及空气系统重联控制风管可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制另外在机车两端还设有重联装置可与一台或数台SS4改进型机车连接进行重联运行机车采用国际标准电流制即单相工频制电压为25kV采用传统的交直传动形式使用传统的串励式脉流牵引电动机机车具有四台两轴转向架采用推挽式牵引方式固定轴距较短采用转向架独立供电方式全车四个两轴转向架具有相应的四台独立的相控式主整流装置主整流装置采用三段不等分半控调压整流电路机车电气制动系统采用加馈电阻制动使机车低速制动力得以提高机车辅助系统采用传统的旋转式劈相机单三相交流系统机车设备布置采用双边纵走廊分室斜对称布置设备屏柜化成套化机车通风采用车体通风方式进风口为车体侧墙大面积立式百叶窗各主要设备的通风支路采用串并联方式来满足机车通风要求1 控制电路主断受电弓电气原理分析故障判断及应急故障处理11受电弓的控制分析受电弓的升起是由压缩机空气进入升弓气缸推动气缸内的活塞而产生的所以要升起受电弓必须具备足够的压力的压缩空气压缩空气的开通与关闭是受电磁阀控制具体控制过程如下电源由602QA自动开关提供经主台按键开关的点连锁点570QS使导线531有电一经20QP50QP297WP使保护阀287YV得电动作开通了通向高压室门联锁阀的气路如图1若此时门联锁已正常关闭则门联锁阀动做使高压室门闭锁并开通通向受电弓升弓电磁阀的气路为升弓做好准备如图2另一条路径前受电弓按键开关403SK及受电弓隔离开关587QS使导线533有电若此时风压隔离开关588QS在单机位就是1位导线533经588QS使导线534有电受电弓电磁阀1YV得电动作压缩空气直通升弓风缸促使受电弓升起如果此时588在重联位即0位时导线533经内重联插头后使另一节车的N533b有电再经过另一节车的受电弓风压继电器515KF和内重联插头使本车的534导线有电使受电弓升起从而实现了只有当重联的两节车的高压室门都关好后受电弓才能升起的设想到达了保证人身安全的目的见图3以上介绍的是198号以前的SS4改型机车的受电弓控制原理自199号开始增加了另一节机车主断路器的常闭联锁见图1-4这样当B节车的515KF失效或因其它原因只需A节车工作时可以通过操作558QS使其工作在单机位即558QS的接点短接A节车的515KF的接点导线533和544连通同时588QS的另一组接点打开切断控制B节车主断路器的合闸回路使下一步合闸操作时B节车的主断路器合不上即B节车内无高压以确保安全但是如果B节车的主断路器本身就处于闭合状态那么只有A节车受电弓一升起B节车内马上就有高压的危险状况因此A节车的单机升弓时必须使 B节车的主断路器处于打开位导线533经588QS使导线549有电再由导线549送入B节车经B节车主断路器的辅助连锁4QF使导线N534b 有电然后返送到A节车A节车的1YV得电使受电弓升起若B节车的主断路器处于闭合位则主断路器的辅助联锁4QF常闭处于打开位导线534无电受电弓不起可确保安全2 两台车重联时导线532经重联中间继电器546KA使导线W2532有电经外重联电缆后使另一台车的W2532有电促使另一台车的受电弓升起3升后弓时闭合后受电弓按键开关402SK使导线531经402SK使导线535有电经内重联线的交叉重联使另一节的N532导线有电使另一台车的受电弓升起交叉重联的联接方式见图412受电弓的故障分析判断及处理方案一受电弓升不起普通受电弓升不起时的处理1确认两节车高压室门车顶门锁闭到位受电弓自动开关602QA闭合良好143147140塞门开放控制风压或辅助风压500Kpa受电弓故障隔离开关587QS在正常位2反复断合几次570QS检查两节车287YV是否吸合如不吸合则将其固定在吸合位3如287YV吸合确认两节车门联锁阀杆伸到位改升另一组弓DSA200型受电弓升不起时的处理1检查升弓滑板上调压阀是否被关闭2检查主断控制器功能是否正常如果主断控制器不能正常工作应切除主断控制器二升弓后车顶有放炮声1发生一次放炮声不影响供电可继续运行2如发生二次放炮声须请求停电办妥手续上车顶处理排除异物擦净瓷瓶3如瓷瓶故障引起接地放炮须拆除相应的导电杆三一台受电弓损坏时的处理1按规定请求停电注意安全2将故障受电弓绑好防止超高3如有接地处须拆除相应的导电杆换弓运行4如受电弓刮离车顶须将其移下车顶放置安全地点不得倾入邻线并将车顶清理干净换弓运行5将故障受电弓隔离开关587QS置故障位并关闭其143塞门四运行途中机车因故只能使用一台受电弓但该台电弓自动降弓装置ADD又频繁动作时的处理1将该台受电弓主断控制器置停用位在运行中若机车失去高压应立即确认是否刮弓无法确认时可停车确认2调高该台受电弓调节板调压阀输出压力维持运行3尽量维持进站停车停车后按运行途中登上机车车顶处理故障的有关安全规定登上车顶关闭该台受电弓自动降弓装置ADD关闭阀彻底切除该台受电弓的自动降弓装置维持运行五某台受电弓的自动降弓装置的切除方法1将该台受电弓主断控制器置停用位2若自动降弓装置仍动作时应按途中登上机车车顶处理故障的有关安全规定登上车顶将该台受电弓自动装置ADD的关闭阀置关位六运行途中某台受电弓降不下来时的处理若为升弓电空阀不失电可将其受电弓隔离开关置故障位或拆掉受电弓电空阀一根接线若为升弓电空阀卡死不释放则在关闭该台受电弓风路塞门后松开该风路塞门与受电弓间的风管接头若为DAS2000受电弓可松开其空气滤清器的排水阀将风放掉升另一台受电弓维持运行七运行途中受电弓刮坏的处理电力机车运行中发现接触网摆动较大或机车受电弓刮坏时按下列办法处理1弓立即停车初步检查后及时联系汇报2网损坏情况在被刮坏的机车受电弓不超高不接地的情况下换弓运行3受电弓超高或接地时按《铁路联合运输安全管理细则》159条中有关规定执行4顶前必须升弓验电两人同时确认无电先将机车备用接地线的一端固定在钢轨上再将另一端挂在接触网上方可上车顶作业5顶检查受电弓被刮坏状态将故障受电弓绑好排除接地处所拆除导电杆将587QS置于故障位拆除接地线换弓运行6弓被刮下车顶或虽在车顶但可能会因振动而掉下时应将其移至线路旁不得侵入邻线清理车顶遗物排除接地处所拆除接地线换弓运行注意事项1接到停电命令时与行调核对停电时间并对表严格按命令规定时间作业在车顶处理故障时禁止接触接触网导线部分13主断路器控制分析一主断路器的合闸控制主断路器合闸控制与受电弓控制为同一条供电支路当按下主短合按键开关401SK后导线531经401SK586QS568KA539KT567KA使导线541有电若此时主短路器的风缸风压足够大大于450kPa也就是4KF动作则主断路器的合闸线圈4QFN 得电动作主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下合上主辅触头从而完成主断路器的合闸操作见图5其中586QS是主断路器的隔离开关568KA 是零位中间继电器当全车所有司机控制器处于零位时568KA得电动作其常开点才闭合539KT是主断路器控制延时继电器它受恢复中间继电器562KA常闭点的控制合闸操作前导线531经562的常闭点使539KT得电作其常开点闭合当合闸操作时562KA得电动作使常闭点打开539KT失电延时1s后其常开点打开切除合闸线圈4QFN及主接地继电器9798KER 恢复线圈长时间通电烧毁567KA 是劈相机中间继电器操作启动劈相机前567KT 处于失电状态其常闭点闭合沟通主断路器的合闸回路以避免过无电区后由于不关闭劈相机按键是劈相机处于单相闭合而堵转所以要使主断路器能顺利闭合必须具备如下条件①全车所有司空器处于零位即568KA得电动作②主断路器本身处于正常开端状态③劈相机按键处于断开位即567KA处于失电状态④主断路器风缸风压大于450kPa二主断路器的分闸控制①人工分断主断路器的分闸控制单独由603QA自动开关提供电源当按下主断路器分按键开关400SK时导线556经400SK4QF常开接点此时已闭合使导线542有电主断路器分闸线圈4QFF得电动作促使主断路器分断②故障自动分断主断路器除具有人工分断功能外还具有当机车某些部件或系统发生故障后自动使主断路器分断功能具体的控制过程将在保护一节做详细说明14主断路器的故障分析判断及处理方案一主断路器不闭合1LCU故障转另一组2确认司控器手柄回0零位灯亮劈相机扳钮关闭567KA释放145塞门开放储风缸压力500Kpa以上3对于空气主断重新合主断仍不闭合则确认受电弓降下钥匙断开后人为闭合4过分相时司控器手柄回0关闭各辅机扳钮降弓过分相二主短路器断不开1如两节车都断不开则检查操纵节机车主断路器自动开关603Q及主断扳钮是否正常2降弓过分相注意加强仪表观察及走廊巡视发现异常立即降弓三无显示跳闸1除零压将236QS置故障位2转电子柜AB组3断开603QA不在跳闸时降弓过跨4将保护切除5主断本身故障时关145塞门开168塞门人为合主断关各辅机扳钮降弓过跨注意事项1人为合主断前必须确认567KA未吸合过分相时先关各辅机扳钮再降弓过跨 2人为合主断后由于各保护动作时主断不跳闸司机应密切注意故障显示屏及各仪表的显示副司机加强机械间巡视 3自起PX机时司机注意看故障显示屏PX机灯显示副司机确认PX机起动正常四过流灯亮跳主断1过流灯亮伴随牵引电机灯亮时倒B组或切除相应架的牵引电机拔相应主整流柜的75或76插头2零或电压上升至500V跳闸原边过流灯亮拔75或76插头3跳原边过流灯亮确认无异状二次合闸还跳切车节维持运行五压力过高灯亮主断跳1如101KC动作确认无烧损现象和焦糊气味重新合闸一次仍跳检查101KC无异状切除该节车2如一合闸即跳显示原边过流101KC未运作则切除该节车如牵引力不足则切除故障整流柜保持34的牵引力3如手轮离0即跳显示原边过流则拔下整流柜7577或7678插头注意包好插头避免短路2 辅机启动环节原理分析故障判断及应急故障处理方法21劈相机的控制分析所有辅机的控制电源由605QA自动开关提供劈相机的控制是完成其它辅机控制的先决条件SS4改型机车的劈相机控制有手动起动和自动起动两种方式它是通过方式选择开关591QS进行选择的当591QS打在0位时即为手动位当591QS 打在1位时即为自动位如图6一手动控制按下劈相机按键开关404SK导线560经404SK与591QS使导线564有电劈相机中间继电器567KA得电动作其常开点闭合导线560经567KA的常开点使导线561有电它分成几条支路第一条支路导线561经劈相机起动中间继电器566KA的常闭点使分相接触器213KM和劈相机起动延时继电器533KT得电动作为劈相机的接触器201KM闭合作好了准备第二条支路导线561经213KM的辅助接点使导线572有电经劈相机故障隔离开关242QS以及劈相机辅助保护接点215EF使201KM 得电动作劈相机的主回路构通开始起动若起动正常则劈相机的起动继电器283AK动作其常开点闭合第三条支路导线561经283AK使导线568有电劈相机起动中间继电器566KA得电动作其常闭点打开切断213KM和533KT的供电回路甩掉劈相机起动电阻使劈相机进入正常工作状态同时566KA的常开点闭合第四条支路导线561经215EF和566KA 的常开点使566KA继续得电自锁第五条支路导线561经533KT的常闭点使导线577有电为其它辅机正常工作作好准备至此劈相机的控制顺利完成这是单节车的情况当两节车重联时通过重联线N564使另一节车的567KA得电动作起动另一节的劈相机过程与单节相同二自动控制所谓自动控制是指司机操作主断路器合闸后劈相机自动起动无需人为操作劈相机以及其它辅机的按键开关这一功能主要用于机车过分相区时减少司机的操作步骤当主断路器闭合后其辅助联锁的常闭点打开导线565失电劈相机自动延时继电器528KT失电延时1S后其常闭点闭合导线562经591QS和528KT的常闭点劈相机开始其动以后的过程与手动控制完全一样不再重述三劈相机故障时的控制若劈相机故障则将242QS打到2位也就是用通风机1代替劈相机此时通风机1通过分相电容起动后代替劈相机的功能使其它辅机依旧能正常工作具体控制过程如下①将242QS打到2位②将296QS打到电容位随后的操作过程与起动劈相机相似即首先按下404SK567KA得电动作导线560经567KA使导线561有电第一路导线561经566KA使213 KM和533KT得电起动电容接入第二路导线561经213KM242QS使导线695有电经通风机1的辅机保护接点219EF使通风机1的接触器205KM得电动作并自锁通风机1开始起动当其发电机电压打到283AK的整定值时283AK动作第三路导线561经283AK使566KA得电动作并通过其本身的常开点自锁地思路导线561经566KA的常闭点切除213KM和533KT的供电回路甩掉通风机1的起动电容使通风机1进入正常工作状态第五路导线561经533KT使导线577有电为其它辅机的正常工作作好了准备以上介绍的使198号以前的SS--4改型机车的劈相机控制电路自199号机车开始增加了一个时间继电器527KT其作用是当劈相机起动时283AK动作566KA 常闭打开用527KT的常开点短接566KA的一组常闭接点561与571让533KT和213KM继续得电延时1s后527KT的长必点打开533KT和213KM都失电分相起动电阻或分相起动电容退出辅助回路这样分相起动电阻或分相起动电容比原有电路多了1s工作时间进一步改善了劈相机的起动性能四低压试验控制及库内辅助电路三相电源试验机车低压试验时将242QS打在0位即试验位并闭合按键404SK则567KA566KA 得电闭合533KT失电打开其常闭联锁接点闭合577有电即可进行其它辅机接触器操作试验但此时劈相机接触器201KM被切断由此又可将辅助电路库用插座接上三相380V电压直接起动压缩机和各通风机而无须起动劈相机22劈相机电路故障分析及处理一接触器故障分析及处理劈相机通电后劈相机转子不转而且无任何反映初步判断为劈相机接触器没有动作这时应该拆下劈相机接触器201KM检查其触点在通电情况下是否全部闭合良好如果无任何反应证明接触器已损坏应立即更换新的接触器在机车整备中还有一种情况是按下劈相机按键开关404SK后劈相机起动信号显示不灭到机车辅助室就会听到劈相机发出嗡嗡声观察劈相机转轴不转或转动很慢用手触摸感觉发热严重这时应初步判断劈相机走单相应该立刻检查劈相机接触器201KM和起动电阻接触器213KM看看是否还在动作如果有不动作的状况应该立刻更换接触器从而保证劈相机能够正运转如果接触器没有问题表明电机内部有故障用万用表测量该电机三相电阻可查出哪项开路应立即对电机进行检修如果在机车运行中劈相机接触器出现故障不能及时处理后果是很严重的甚至会造成重大事故例某机务段的0634号电力机车牵引1473次货物列车从南站开车时机车轰地一声巨响二号低压电器柜随之起火机车立即返回段里经过检查发现二号低压柜内的劈相机接触器201KM严重烧坏从0634号机车二号低压柜着火烧毁情况分析着火的原因显然是劈相机接触器201KM强烈放电引起的而接触器触头严重松动是造成劈相机接触器强烈放电的根本原因它对接触器的破坏集中在触头与导电片的电气接触面上它对接触器的破坏性集中表现在①接触器在闭合瞬间高达数百安的辅助电动机起动电流将被迫从安装螺钉上流过因此产生的电动斥力和焦耳热触极易成接触器强烈放电接触器闭合和断开时将引起触头振动在触头与导电片间产生金属桥和电弧造成电气磨损一旦导流截面减少到不能承受强大的辅助电动机起动电流时接触器也会强烈放电②触头松动将加剧本身的塑性变形形成静触头以弧形接触面与导电片接触导流面被局限在安装孔附近一个不稳定的小区域内更加重该处的电气磨损例某段0146号电力机车在库外做高压试验时发现劈相机接触器触点焊死有放电现象后经检查发现原来是检修人员由于工作上的马虎把额定工作电流75A 的油泵接触器安装在额定工作电流为170A的劈相机起动电阻接触器的位置上虽然它们的外观一样但它们的作用却相差甚远所以造成了这起事故我们检修人员在机车进行辅修时就应该着重注意检查劈相机接触器用500兆欧检查接触器对地及相间绝缘电阻值不小于3MΩ在88-121VDC电压下检查接触器闭合断开情况闭合断开均应可靠动作应灵活不许有卡住及接触器不良现象线圈不许有过热一旦发现有上述情况应马上采取措施避免造成更大的损失因此说接触器故障是导致劈相机不能正常运转的原因之一二电器元件误动作控制劈相机的电器元件误动作一般有两种情况一种是劈相机起动后从机车的信号显示屏上看劈相机起动信号显示不灭机车设置的过流保护延时不能提前动作劈相机停止工作表明辅机过流保护提前误动作这时判断可能是辅机保护插件出现问题应拔出辅机保护插件按下劈相机接触器手动按钮若劈相机能正常起动则说明劈相机过流保护出现故障应更换保护插件另一种情况是劈相机起动后劈相机起动信号显示熄灭又显示劈相机在某一转速下爬行或降速至停转辅机保护动作初步分析为起动继电器提前误动作劈相机转速没有达到额定转速的09倍起动继电器就将起动电阻切除如果劈相机起动后起动信号显示不灭劈相机剧烈抖动电磁噪音大会看到起动电阻发红或烧断这说明起动继电器晚动作或不动作即起动电阻迟甩或甩不开应立即切断电源否则劈相机会被烧坏所以应尽快检查和排除起动继电器故障这时可以人为地按下起动继电器的凸键而让其动作使常开联锁闭合使566KA吸合切断213KM线圈电源甩开起动电阻若是215EF常闭联锁故障则可暂时把该联锁短接维持机车运行入库处理完后再恢复正常有时也不排除继电器本身机械故障如批示件显示不正确或锁钩误动作等三劈相机接线错误从SS4改进型电力机车的辅助电路图可以看到劈相机电动第一相U1端子与机车202母线相连劈相机的电动第二相V1端是与机车201母线相连的发电相WL 端子与203母线相连起动电阻接在U相与W相之间如果劈相机任意两根线互换这都会使劈相机反转如果劈相机反转则表明有两根线接反就应判断为劈相机接线错误立即打开劈相机接线盒但有一种特殊情况当三相接线相互反接时劈相机转向与正常转向一致即劈相机电动第一相V1端子接机车201母线劈相机电动第二相V1端子接203母线劈相机发电相W1端子接机车202母线V相作为发电相与起动电阻连接由于起动电阻与V相绕组不匹配劈相机起动困难且由于V相绕组匝数最少即使劈相机启动起来由于三相电压严重不对称使负载电机启动困难这时劈相机带不动负载对此我们检修人员也应打开劈相机接线盒认真检查劈相机联线并加以更正四起动电阻值变大起动电阻变大会引起劈相机起动困难起动电阻值变大会使劈相机起动转矩变小劈相机额定起动电阻值为079Ω如果电阻的制造公差较大或者由于每次起动时间较长都会使劈相机起动电阻发烫或烧红电阻氧化有效截面积变小次数多以后劈相机起动电阻值会逐渐变大在低网压下使劈相机起动困难甚至不能起动这时我们检修人员就应用兆欧表测量劈相机起动电阻值如果大于079Ω则改用另一组起动电阻电阻值偏大的劈相机起动电阻须及时更换例如哈尔滨机务段在检修SS4改进型电力机车时由于没有形成中修检修能力只能作状态修机车运行公里数已超出中修规定的公里范围劈相机电阻由于长期处于超期使用致使大量电阻内部衰变呈几何型发展导致劈相机电阻过热并烧损电阻更换频繁影响了机车正常运输浪费了大量人力物力所以我们要加强对机车劈相机起动电阻的检测和维护五网压过低和输入电压严重不对称劈相机起动吃力噪音大起动时间过长引起过流保护动作应检查电压表观察劈相机输入电压如果低于270V表明网压过低应立即停止劈相机起动另一种情况是劈相机噪音大发热严重检查电机三相电压如果低网压时电压不对称度大于10高网压时大于7表明电压不对称度超标谐波增大谐波损耗增加如果劈相机输入电压在270V至460V正常范围内则应根据劈相机的故障判断处理在一般情况下劈相机连续起动次数应不超过3次如仍然不能起动一定要查明原因消除故障1更换起动电阻2检查连线是否接错方可再行起动劈相机。
电力机车电气线路结构分析 HXD3型电力机车件事控制系统(TCMS)的基本使用
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了解HXD3型电力机车件事控制系统（TCMS）的基本使用
HXD3型交流传动货运电力机车控制监视系统，采用标准化、模块化设计原则，是在东芝公司在机 车控制监视系统方面成熟的软件、硬件、控制模式和系统思想的基础上研制的。机车控制监视系统（简 称TCMS）的核心任务是：根据司机指令完成对主变 流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时 控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障 记忆及显示功能， 并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。
任务一
系统的构成
机车控制监视系统在硬件上主要由电源模块、逻辑运算控制部分、数字量输入/输出部分、模拟量 信号采集部分、通信部分等组成。主控制单元采用32位CPU，并在配置上采取冗余、双机热备措施， 以提高系统的可靠性。系统构成示意图如图1 所示，机车控制监视系统机箱外形结构如图2所示。
机箱内包括AVR电源模块，为TCMS提供工作所需的各种直流电，如24V、±15V、 5V； PUZ处 理器单元，包括CPU、软件以及与显示屏通讯的接口； DET检测模块， 择测主控制系统是否存在故障 ，以便在主系统发生故障时立即进行主辅系统的切换;SIF串行通讯接口，完成TCMS与两个主变流器和 辅助变流器之间的通讯；DI数字量输人模块，将接收到的各种开关信号处理后传送给处理器单元； AUX辅助模块，具有 数字量输出、模拟量输入及脉冲量输人的功能，实现对各辅助继电器的控制及特 殊信号的输人功能；MDM重联控制模块，将本车的信息通过Ethernet传往他车，并将收到的他车信息 传送给处理器单元，实现机车的重联功能。
系统的构成 制动系统控制
系统的功能
系统的构成
图2机车控制监视 系统机箱外形结构
HXD1型电力机车微机网络控制系统浅析
HXD1型电力机车微机网络控制系统浅析摘要：交流传动技术的应用离不开系统控制技术的发展，由于交流传动系统固有的强弱电纵横交叉出现的电磁干扰,对系统控制提出了苛刻要求，尤其是在控制策略、控制方法、控制手段、控制软件的研发上特别重要。
机车微机控制系统是机车的核心部件，它包括以实现各种功能控制为目标的单元控制机和实现信息交换的通信网络。
关键词：HXD1型电力机车网络控制模块功能前言网络控制系统采用列车级和车辆级控制，列车控制级采用绞线式列车总线WTB，车辆控制级采用多功能车辆总线 MVB。
网络控制系统采用分布采集及执行，中央集中控制与管理的模式。
由WTB/MVB网关模块 GWM、车辆控制模块 VCM、事件记录模块ERM、数字量输入输出模块 DXM、数字量输入模块DIM、模拟量输入输出模块AXM和智能显示装置IDU等组成，通过 MVB与传动控制单元 TCU、辅助变流器控制单元ACU、制动控制单元BCU等进行通信。
一、HXD1型电力机车微机网络控制系统的组成及作用机车微机网络控制系统主要由机车控制层、功能控制层和设备控制层三部分。
机车控制层控制机车的运行速度,根据约束条件进行综合处理并形成最终的结果,机车应该以何种方式或何种速度运行，并将这个决策贯彻到整个机车控制系统的每一个控制单元上。
功能控制层根报机车层给出的命令对各功能系统进行调控，在各个功能级上(如牵引、制动控制等)，保证运行要求的实现,即控制策和控料手段的实现，数字模型化的控制方法和传统的PID调节在机车控制中已经获得了重要的成果,实时控制，其响应时间必须小于机车控制层的响应。
设备控制层直接面向现场完成I/O处理或者是能实现直接数字控制的智能装置,将现场的各种过程变量实现数字化转换并将这些变量送往功能层的相应控制子系统，在某些场合下也能完成一些局部的单一的自动控制。
二、HXD1型电力机车微机网络控制系统的结构HXD1型电力机车采用SIBAS 32控制系统和TCN通信网络，分为中央控制系统CCU和牵引控制系统TCU两大系统。
HXD1型电力机车-电气原理ppt课件
一、主电路原理
➢ 高压电压互感器
网侧主要部件介绍
形式：干式 一次额定电压：25kV 额定频率：50 Hz/60 Hz 二次额定电压：150V 准确级次：C1. 05级 额定输出容量：2×10VA 爬电距离：875mm
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一、主电路原理
➢主断路器（含接地开关）
BVAC.N99D主断路器 BTE25.04D高压接地开关
额定效率：≥96% 谐振电抗器电感值：2×0.27 mH
主变压器为卧式变压器，主变压器和谐振电抗器安装在变压器油箱内，采用油循环强迫 风冷。主变压器设有压力释放阀。
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一、主电路原理
➢ 牵引变流器柜
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主传动系统-主要部件介绍
牵引变流器主要参数
额定输入电压：AC 970/50Hz
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一、主电路原理
➢ 主电路介绍 网压通过网侧回路的高压部件输入主变压器； 1）主变压器通过两个4象限斩波器(4QS)向两个独立的中间电压直流 环节供电； 2）一个脉宽调制逆变器向一个牵引电机供电,实现轴控； 3）四象限斩波器和脉宽调制逆变器采用水冷IGBT模块，模块等级为 3.3kV。 4）中间直流电路环节还连接有谐波吸收电路，过压保护电路、接地 检测电路； 5）主变流器可通过调节cosφ来实现对电抗负载的补偿，以提高功率 因素； 6）具有库内动车功能。
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一、主电路原理
➢主传动系统原理
主传动系统
主电路由网侧电路、主变压器、牵引变流器和牵引电机组成。
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一、主电路原理
➢ 网侧电路原理
爱爱爱
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主传动系统
主要功能：从网侧获取电 能。每节机车网侧电路由1台 受电弓、1台主断路器（带高 压接地装置）、1台避雷器、1 台高压电压互感器、1台高压 电流互感器、1台高压隔离开 关、牵引变压器原边、接地回 流互感器和接地碳刷等组成。 两节机车间的网侧电路通过车 顶高压连接器相连。
HXD3型电力机车电路分析
HXD3型电力机车电路分析摘要随着交流技术，微机控制技术的发展，交流传动系统的研究和开发已引起世界各国的高度重视。
交流传动系统无论是在性能指标，装置体积，设备维护还是节能乃至环保等均体现出巨大优势。
HXD3型电力机车主传动系统和副主传动系统均采用了交流传动技术和微机网络控制技术，整个电气系统的设计起点高，技术领先的原则，并充分考虑大型货运电力机车的实际需要，采用先进，成熟，可靠的技术，按照标准化，系列化，模块化，信息化的总体要求，进行全方位设计的。
本文对HXD3型电力机车电气系统的组成做了简要的阐述，对机车整体的电路部分按照主电路，辅助电路，控制电路分类做了系统的分析，并对其中关键电气部件做了说明。
关键词：HXD3; 电路分析；电力机车；交流传动技术HXD3型电力机车电路图目录摘要 ....................................................................................................................................... - 0 -第一章绪论 ........................................................................................................................... - 3 -1.1电力机车的概念 ......................................................................................................... - 3 -1.2历史沿革..................................................................................................................... - 4 -1.3电力机车的类型 ......................................................................................................... - 4 -1.4选题意义..................................................................................................................... - 5 -第二章HXD3电力机车电气系统的组成 ............................................................................ - 6 -2.1电气系统的设计概念 ................................................................................................. - 6 -2.2电气系统的组成 ......................................................................................................... - 6 -2.3HXD3电力机车的电气线路 ........................................................................................ - 7 -2.3.1主电路及其部件 ...................................................................................................... - 8 -(1)网侧电路................................................................................................................... - 9 -(2)主变压器................................................................................................................. - 10 -(3)牵引变流器和牵引电动机电路............................................................................. - 10 -(4)保护电路................................................................................................................. - 11 -2.3.2辅助电路................................................................................................................ - 11 -(1)三相辅助电路......................................................................................................... - 11 -(2)辅助变流器............................................................................................................. - 12 -(3)辅助变流器供电电路............................................................................................. - 13 -(4)辅助电动机电路..................................................................................................... - 13 -(5)辅助电动机电路的保护系统................................................................................. - 13 -2.3.3控制电路................................................................................................................ - 15 -(1)控制电源电路（DC110V电源装置）................................................................... - 15 -(2)DC110V电源装置电气系统构成........................................................................... - 16 -(3)电源输入电路......................................................................................................... - 17 -(4)DC110V输出回路................................................................................................... - 18 -(5)控制电路................................................................................................................. - 19 -(6)DC110V电源装置控制系统................................................................................... - 20 -HXD3型电力机车电路图分析(7)司机指令与信息显示电路..................................................................................... - 22 -(8)机车逻辑控制和保护电路..................................................................................... - 23 -(9)辅助变流器控制电路............................................................................................. - 23 -(10)牵引变流器控制电路........................................................................................... - 24 -(11)机车照明电路和辅助设备控制........................................................................... - 24 -结论 ................................................................................................................................. - 25 -致谢 ................................................................................................................................. - 26 -参考文献 ......................................................................................................................... - 27 -HXD3型电力机车电路图第一章绪论1.1电力机车的概念英文名称：Electric locomotives电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。
HXD3型电力机车电路分析
HXD3型电力机车电路分析摘要：电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。
同样使用牵引电动机的电传动柴油机车、燃气机车等不属于电力机车。
由牵引电动机驱动车轮的机车。
电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给，所以是一种非自带能源的机车。
关键词：HXD3型；电力机车；电路机车的控制系统简称TCMS。
TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，能将有关信息送到司机室内的机车控制状态显示装置。
TCMS包括一个控制装置和两个显示单元，其中控制装置设有两套控制环节，一套为主控制环节，一套为备用控制环节。
机车的控制电路系统主要完成的功能是：顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，闭合辅助接触器、启动辅助变流器等。
机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速控制牵引电动机，实现对机车的控制。
定速控制：根据机车运行速度可以实现牵引、电制动的自动转换，有利于机车根据线路情况的实现限速运行。
辅助电动机控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外条件具备的前提下，由TCMS发出指令启动、运行。
空气压缩机则根据总风缸压力情况由接触器的分合来实现控制。
空电联合制动控制：同交直传动货运机车（如SS4改机车）相同。
机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。
机车的控制电路可以分为以下几个部分：1.控制电源电路（DC110V电源装置）机车控制电源的核心部件是DC110V充电电源模块PSU，机车DC110V控制电源采用的是高频电源模块PSU与蓄电池并联，共同输出的工作方式，在通过自动开关分别送到各个支路，如微机控制、机车控制、主变路器、车内照明、车外照明等。
PSU的输入电源来自辅助变流器UA11或UA12的中间回路电源，点UA11或UA12均正常时，由UA12向PSU输入DC750V电源，当UA12故障时，转向有UA11向PSU输入750V电源。
WAG-9H型印度货运电力机车CCU控制软件架构设计
图1中央控制单元CCU收稿日期：2021-03-01第一作者简介：梁永瑞（1987—），男，毕业于西安理工大学，硕士研究生，工程师，研究方向为轨道交通机车网络控制系统设计。
DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2021.04.23总第202期2021年第4期Total of 202No.4，2021工业设计现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization WAG-9H 型印度货运电力机车CCU 控制软件架构设计梁永瑞，赵豆，李骁猛（中车永济电机有限公司，陕西西安710016）摘要：阐述WAG-9H 型印度货运电力机车中央控制单元CCU （Central Control Unit ）硬件结构和CCU 功能及控制软件开发流程，并对CCU 控制软件的架构设计进行了介绍。
关键词：CCU ；MVB 总线；开发流程；软件架构中图分类号：U264文献标识码：A文章编号：2095-0748（2021）04-0055-03引言WAG-9H 型印度货运电力机车TCMS 网络控制系统由中车永济电机有限公司设计，其中央控制单元CCU 硬件采用中车大连电力牵引研发中心有限公司的产品。
CCU 是TCMS 网络控制系统的核心部件，采用符合IEC 61375-1国际标准的多功能车辆总线（MVB ）与机车其他控制子系统设备进行数据交互，从而实现机车MVB 总线管理、机车运行逻辑控制和故障诊断等功能[1]。
1CCU 硬件平台介绍WAG-9H 型印度货运电力机车TCMS 网络系统包含2个中央处理单元CCU 、1个事件记录仪ERM ，其中CCU1与ERM 共用一个3U 机箱，并与RIOM1、GW1组成I 型网络控制柜，安装在机械间低压电气柜1内。
中央控制单元CCU 采用3U-40TE 机箱设计，由电源板卡、CCU 板卡和ERM 板卡组成，如图1所示。
其中，板卡之间通过PC/104总线连接在一起，具有USB 、以太网、RS232、S485/RS422等通信接口。
机车网络控制系统
1）微机网络控制系统电力机车微机网络控制系统是一个典型的集散控制系统DCS（D istributed?Control?System ）。
DCS 是一个由过程控制级和过程监控级构成的以通讯网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其基本思想是分别控制、集中操作、分级管理、配置灵巧以及组态方便。
机车微机网络控制系统就是经过现场总线将不一样的功能单元连结起来，在中央控制单元（ CCU）的协调下，共同达成机车的控制工作。
依据机车车辆的特色和网络拓扑结构，车载网络的拓扑形式往常结构成两级或三级总线结构。
最高层为列车网，它用于与整个列车的重联控制和逻辑次序控制有关的一些指令信息公布和状态信息反应，实现多个车辆网的数据互换。
中间层为车辆网，它用于整个车辆网内部的智能电子设施的互连，实现本车厢内部的数据互换。
第三层为设施网，它直接与系统的检测传感器、履行机构相连。
依据拓扑需要，车载网络有时不需设施网，只使用列车网和车辆网。
工业现场总线种类众多，用于列车网的现场总线主要有WTB 、WorldFIP、工业以太网等，用于车辆网的现场总线主要有MVB 、WorldFIP、LonWorks、CAN 、工业以太网等，用于设施网的现场总线主要有 CAN 、MVB 或 RS485 等。
（1）微机网络控制系统结构图 5-20 是机车微机网络控制系统拓扑图。
图 5-20 微机网络控制系统拓扑图网络控制系统由中央控制单元（CCU）、牵引控制单元（ TCU）、司机显示单元（HMI ）、远程输入输出模块（ RIOM ）、制动控制单元（BCU ）、协助控制单元（ACU ）、网关（GW）等构成。
①网关（ GW ）：负责列车网络和车辆网络之间的数据传输。
②中央办理单元（ CCU）：既能够达成网络的总线管理功能，也能够达成网络控制系统的中央办理功能，即实现车辆控制功能，主要功能包含：设施监督（自诊疗功能）、总线管理、机车逻辑控制、机车牵引/制动特征控制、轴重转移赔偿控制、自动过分相控制、空电结合制动控制等功能。
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电力机车网络化电气控制系统设计
发表时间：2019-04-03T09:59:46.197Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：魏强[导读] 摘要：交流传动电力机车对自动控制和人工智能的应用和需求是时代发展的必然，通过引进消化吸收，我国电力机车交流传动技术有了质的飞跃，普遍采用基于网络的控制系统，以模块化、通用化、分布式为特征，便于二次开发、现场调试和维护。
（中车大同电力机车有限公司技术工程部山西大同 037038）摘要：交流传动电力机车对自动控制和人工智能的应用和需求是时代发展的必然，通过引进消化吸收，我国电力机车交流传动技术有了质的飞跃，普遍采用基于网络的控制系统，以模块化、通用化、分布式为特征，便于二次开发、现场调试和维护。
本文对我国目前电力机车网络化电气控制系统进行了阐述，并提出了设计思路。
关键字：电力机车；网络化；电气控制系统 1.我国电力机车网络控制现状电传动控制是交流传动技术中的核心，通过引进西门子、庞巴迪、阿尔斯通等公司的技术，我国交流传动电力机车控制已发展成为基于网络（现场总线）的控制系统。
通信协议大多采用 TCN 国际标准（IEC61375-1）；大都是主变流控制、辅变流控制和微机网络控制整合在一起的控制平台，广泛用于轨道交通领域。
2.电力机车网络化电气控制系统总体设计方案本文设计的电力机车网络控制系统采用当前轨道交通行业技术先进的TCN总线，其中主控单元具有热备冗余功能，最大程度的确保系统安全。
同时通过使用专用事件记录仪，将车辆运行过程中一些重要的行车数据与故障数据记录下来，便于车辆的维护保养。
系统符合IEC61375-1标准要求，使用二级总线结构，列车级采用WTB重联总线，传输速率为1Mbit/s；车辆总线采用多功能车辆总线MVB，其电气接口为电气中距离（EMD）介质，传输速率为1.5Mbit/s。
连接到多功能车辆总线（MVB）上各个子系统的控制单元包括：电气牵引控制单元、辅助系统单元等。
要求所有的子系统必须提供MVB（EMD）电气接口。
整个列车管理系统包括设备硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具等。
列车管理系统为所有子系统设备留有标准的通信接口，并具有成熟可靠的接口通讯规范，使得所有车辆子系统能可靠接入。
设计符合以下标准。
表1 设计标准
图1控制系统网络拓扑图如图1所示，其中TCMS系统设备主要包括中央控制单元，实现了车辆的MVB总线管理与列车运行控制功能；事件记录仪ERM，实现了故障数据与运行数据的记录功能；RIOM单元，用于实现TCMS与车辆硬线信号的交互（硬线信号的输入与输出）；HMI智能显示单元，用来显示车辆子系统的状态及提供人机交互的接口；GW列车网关，用于实现车辆的重联功能。
TCMS系统与车辆其他设备间采用网络通信或硬线连接，为了满足列车安全性，可靠性要求，MVB总线都采用双线冗余结构，符合IEC61375-1 的要求。
对于和行车安全有关的输入输出信号，采用网络加硬线的冗余设计，优先采用网络信号，当网络故障时，采用硬线信号。
4.系统配置
按照硬件组成及各个硬件在车辆中的安装位置不同，TCMS系统设备主要包含：中央控制单元机箱、RIOM机箱、显示屏及重联网关机箱。
各个部件在车上的分布如下所示。
表1.TCMS设备列表
5.通信接口
列车管理系统采用TCN列车总线，车辆级总线采用MVB连接，不具备MVB接口的智能设备必须通过必要的MVB网关与列车管理系统连接，MVB总线接口特征如下：
接口类型：电气中距离（EMD），双通道冗余。
传输介质：MVB专用线缆（2组屏蔽绞式电缆分别用于传输A/B路）
波特率：1.5Mbps
总线跨距：200米
传输周期可以为32、64、128…1024ms
列车级总线采用WTB连接，WTB总线特征如下：
传输介质：WTB专用线缆（两芯屏蔽绞式电缆）
波特率：1.0Mbps
总线跨距：860米
6.系统冗余设计
6.1 CCU主控冗余方案
中央控制单元分别安装在两个车中央控制机箱中，两台CCU硬件完全相同，具备同样的功能，互为热备冗余，因此它们在工程实现上具备相同配置，包括相同的应用级过程数据源端口及宿端口配置。
正常情况下，节点号小的CCU激活作为主控CCU，实现网络管理与运行控制功能；节点号大的CCU作为备用CCU，执行监视功能。
当主控CCU出现故障时，自动退出主控功能，备用CCU转为主控CCU，接替原来的CCU工作，从而确保网络系统的正常运行。
6.2 RIOM电源冗余方案
每辆车配置一个RIOM机箱，机箱中的电源板采用冗余的设计，外接双路电源以保证在一路电源故障时不影响机箱内的IO板卡工作。
6.3 MVB线路冗余方案
为提高列车运行的安全性和可靠性，MVB总线采用符合IEC-61375标准的MVB EMD电缆，具有冗余结构，即线路A、线路B两路通道，线路A和线路B都有独立的总线接口和通信线缆。
多功能车辆总线（MVB）通过总线连接器或RIOM与各子系统连接，控制各子系统完成相应的功能。
6.4 WTB列车总线冗余方案
WTB每个节点均有两路互为冗余的线路进行连接。
WTB网关采用冗余配置，同一机箱内上下布置的两个网关，互为冗余，独立供电。
正常情况下只有一个网关参与总线通信，称为激活网关，另一个网关处于备份状态，称为备份网关，激活网关故障后，备份网关切换为激活网关。
结束语：
电力机车在交通方式中的地位越来越重要，保证电力机车的可操作性与可控制性，可以调高电力机车的安全与稳定。
电力机车网络化电气控制系统对电力机车的控制具有重要作用，在电气控制系统的建立与完善的过程中，要保证电气控制系统硬件的完备性、软件的可使用性，大力提高电力机车在我国的使用效率。
参考文献：
[1]李建龙，俎以宏.TCN网络应用机制的机车电传动系统探讨[J].科技与创新，2018，（12）：86-87.
[2]王志国.对HXD2型电力机车TCMS系统故障分析[J].内蒙古科技与经济，2017，（17）：93-95.。