专利名称：电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜的制作方法
技术领域：
电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜技术领域[0001]本实用新型涉及铁道机车控制领域，具体来讲是一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜。
背景技术：
[0002]SS3B型电力机车是在原SS3改进型机车基础之上，通过网络控制系统将两台完全相同的六轴机车通过内重联，开发的一种12轴新型重载货运电力机车。SS;3B型电力机车的每节车是一个完整系统，设有一个司机室，可在其中任一节车的司机室对全车进行统一控制。机车最高速度100km/h，总功率为9600kW，是目前国内功率最大的交直型电力机车。 2003年3月初，SS;3B固定重联机车经正线运行考核获得成功后开始转入批生产。SS!3B型双机重联机车理论设计指标很高，按照理论计算，机车应能在4%。的直线干燥轨面坡道上可坡停起动IOOOOt货物列车，并可按Mkm/h的均衡速度运行；机车在6%。的直线干燥轨面坡道上可停坡起动6000t货物列车，并可以64km/h的均衡速度运行。量产后的SS!3B型固定重联机车主要被调拨到成都局、兰州局、西安局等路局使用。但通过几年运用中发现在多雨山区铁路运输中，雨天坡停、运缓、轮轨擦伤现象特别突出。通过深入研究总结出SS;3B固定重联机车在实际运用中主要存在如下问题(1)山区铁路所在线路地形复杂，雨、雪、霜、 雾天较多，线路沿线自然条件差。复杂的地形条件使得铁路线路坡道大，曲线半径小，长大下坡道多；气候湿润，春季至秋季雨天相对较多；相对湿度大，冬季霜降天气多，轨道结霜现象严重。复杂的地形及气候条件使得线路自然条件极其恶劣。(2)道岔限速、过分相点较多，大大降低机车牵引力发挥。复杂的地形使得道岔的类型及辙叉号数还达不到《技规》 中相关规定，故道岔限速度点较多。若机车重载爬坡同时遇到道岔限速和过分相，将使机车牵引力损失严重，很容易造成坡停。(3) (CO-CO)轴式机车在坡道大半径小的山区铁路运行时牵引力被反向阻力、对轮缘的挤压力、坡道下滑力等严重削弱，有效牵引力大幅下降。雨天粘着系数较晴天低，加上机车轴重在坡道上垂直分量减小，使得粘着利用非常低。既有系统采用校正型的防空转方式，以各速度传感器的速度差来发现和抑制空转，很容易造深度减载或全车大空转。实用新型内容[0003]本实用新型的目的在于提供一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，目标是解决SS;3B固定重联机车在恶劣气候条件下的坡停、运缓及轮轨擦伤。[0004]本实用新型是这样实现的，构造一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜， 其特征在于控制柜中有两个插件箱，所述控制柜上部为副柜、下部为主柜，副柜面板上有六个对外连接的56芯矩形插座，副柜面板上还设有一个故障转换开关和一个用于切除空转保护的钮子开关，两个插件箱为一层插件箱和二层插件箱，两个插件箱安装在主柜中，每组插件箱上插有电源插件、电源冗余插件、处理器插件、输入输出1插件、输入输出2插件、 信号调整插件、电机信号插件、脉冲放大1插件、脉冲放大2插件、转换控制以及MVB网卡插件。根据本实用新型所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于 主柜正面门盖由8个卡口式螺丝紧固，控制柜背面有波纹散热板和风扇，两个插件箱之间为中间风扇层。根据本实用新型所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于 两个插件箱通过八个M6面板螺钉固定在主柜中固定架上。根据本实用新型所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于 控制柜柜体由薄钢板压制而成，形成为770mmX 486. 5mmX 1000mm。本实用新型的优点在于采用蠕滑率控制技术对机车进行防空转/滑行控制，可使机车全天候运行在高粘着区；系统对机车不等分三段桥的开放顺序控制，可根据网压变化自动选择调节，在全速范围尽量满开放某段桥，提高机车功率因数，使得机车更加节能； 采用独立冗余传感器供电方式，若某路传感器外部电源短路，系统自动保护性切除该路传感器，当外部短路故障消失后，系统会自动恢复该路传感器的供电，以此减少因传感器故障而造成机破；将特性计算与脉冲控制统一成一个整体，不再使用485通讯，减少因通讯故障造成的脉冲控制器复位等故障，使系统集成度更高，性能更加稳定可靠；插件互换性强，同一插件箱上的同类型插件可以互换；上下插件箱中同类型插件也完全可以互换。这种互换性强的设计方式使得用户在使用该系统时备品量数量及种类要求低，有效降低系统使用的全寿命周期成本。
图1是控制柜结构示意图。图2是控制柜插件箱结构示意图。图3是每组插件箱的插件组成及板位分布示意图。图中1、副柜，2、主柜，3、矩形插座，4、故障转换开关，5、钮子开关，6、一层插件箱，8、二层插件箱，9、副柜面板，10、电源插件，11、电源冗余插件，12、处理器插件，13、输入输出1插件，14、输入输出2插件，15、信号调整插件，16、电机信号插件，17、脉冲放大1插件，18、脉冲放大2插件，19、转换控制插件，20、MVB网卡插件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出详细说明本实用新型提供一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，采用基于蠕滑率控制的防空转防滑行算法，可解决SS;3B型固定重联机车雨天因粘着问题产生的坡停、运缓、轮对擦伤问题。控制柜中有两个插件箱，控制柜控制方式采用转向架独立控制方式。每一台(节)机车有一个控制柜，控制柜中有两个插件箱，如图1所示。控制柜柜体由薄钢板压制而成，外形尺寸为770mmX486. 5mmX 1000mm，上部为副柜1，下部为主柜2。副柜面板9上有6个对外连接的56芯矩形插座3，编号为mOl 附06， 用于系统对机车的接口。有一个故障转换开关4和一个用于切除空转保护的钮子开关5。 与CXU连接的网络线由控制柜右上角送入。主柜体正面门盖由8个卡口式螺丝紧固，以便于快速拆装。控制柜背面有波纹散热板和风扇。整个控制柜为封闭结构，有防尘、屏蔽作用。两个插件箱之间为中间风扇层8， 中间风扇层8使内部空气流动循环，将插件元件上的热量带至柜体后面的散热板，再由顶部风扇带走。[0017]控制柜底部用四个M12的螺钉安装在电源柜上，上部左侧装有支架，支架用M12螺钉固定在走廊侧面。主柜上部有四个M12的吊环螺钉，用于整柜的起吊。[0018]在控制柜的副柜体面板上设有一个故障转换开关4。转换开关在正常位时，两个插件箱分别独立控制两个转向架的牵引，制动时由I架插件箱集中控制制动励磁，加馈电流由两个插件箱独立控制。故障位时由一个插件箱集中控制两个转向架的牵引与制动。[0019]机车轴端转速传感器送入的代表轮对转速的脉冲信号转换成与频率成正比的速度，同时将因轮径差及计算引起的误差自动补偿并且记忆，与计算法相补充，以获得机车真实速度。通过对前两种速度的计算获得蠕滑速度，当其达到一定值时，对电流指令信号Is 进行快速校正及记忆，向电机控制系统发出正确的电机转矩指令，使机车能够以当前路况最大粘着因数运行。系统同时自动撒砂、空转显示以及机车速度的恒压、恒流输出。粘着控制则让两个转向架在不同的轨面状态自行寻找尽可能大的粘着值。雨天坡停起动时，可以同晴天一样，通过人工补砂，手柄放置最大位，起动加速列车。当然，适当调控可以获得更佳的牵引效果。[0020]控制柜插件箱特性控制及粘着控制柜以插件箱为基本控制单元。一层插件箱 6(以下简称RACK1)控制I端转向架，二层插件箱7 (以下简称RACK2)控制II端转向架， 第一层与第二层插件箱布线稍有不同，不能互换。插件箱安装在柜体的固定架上，微机控制系统插件箱的插件分布见(图2)。插件箱通过八个M6面板螺钉固定在框架上，维修时可从柜体内取出。插件箱采用5. 08系列、6U高的插件、长84 R (R = 5. 08mm)、带六个边插的标准机箱。六个边插用于插件箱对外连接。每个插件箱中的插件配置见图3。第一、二层插件箱中对应位置的插件相同，插件可以互换。[0021]每组插件箱的插件组成及板位分布如图3所示。每组插件箱上插有以下几种插件电源插件10、电源冗余插件11、处理器插件12、输入输出1 (IOl)插件13、输入输出 2 (102)插件14、信号调整插件15、电机信号插件16、脉冲放大1插件17、脉冲放大2插件 18、转换控制插件19、MVB网卡插件20。[0022]根据SS;3B控制系统实时控制的要求，控制柜从功能上可以划分为3个单元人机对话单元(通讯单元)、机车性能控制单元、脉冲控制单元，组成分级控制系统。[0023]人机对话单元(通讯单元)由司机台上的微机显示屏和控制柜中的MVB网卡插件19组成。特性控制及粘着控制柜通过MVB (多功能车辆总线)网卡插件20与CCU (中央控制单元)交换信息，再由C⑶与IDU (智能显示单元)交换信息。[0024]机车性能控制单元由处理器插件12和它外围的输入输出1插件(IOl) 13、输入输出2插件(102) 14、信号调整插件15、电机信号插件16五块插件组成。来自传感器的模拟量先经过信号调整插件15和电机信号插件16进行调整，直接送给处理器插件12进行A/ D转换产生可供DSP使用的数字信号，机车外部的数字信号通过101、102的光电隔离通道变换后，通过CAN总线送入。处理器插件12;数字量出由DSP的CAN总线送给101、102，经光电隔离通道变换后输出。在本系统中，粘着控制构建于特性控制平台之上，主体功能由 DSP板完成。[0025]脉冲控制单元由脉冲放大1插件17、脉冲放大2插件18、转换控制插件19共3 块插件组成。处理器插件12计算并输出的晶间管触发移相脉冲经脉冲放大板进行放大后， 经转换控制板送入到脉冲控制盒。粘着控制使机车运行在尽可能大的粘着附近，可以保证机车在任何轨面条件下启动、加速、制动不擦伤轮轨，不发生牵引电机超速。控制特性一致性好，控制参数的调整和控制方式的修改较方便，运行过程中可以通过外接终端读取全部控制过程中间量。因此，实地调整后能较好地满足控制要求。并具有存储记录、下载的功能。系统采用转向架独立控制，即每个插件箱控制一个转向架。故障转换开关在特性控制及粘着控制柜左上部，三个位(I位、II位、正常位)的含义也与模拟车不同I、II位作故障位，平时应放在正常位。当一个插件箱故障时，为了不损失牵引力或制动力，转换为由一个插件箱集中控制。另外，故障插件箱中的信号调整、电机信号、转换控制插件继续工作， 电源改由正常插件箱提供，由此实现另一架跟随的转向架交叉保护。转换开关的中间位为正常位表示此时两个转向架分别由两个插件箱独立进行控制，同一转向架的两台电机并联控制。此时具有全部的控制、诊断和保护功能。转换开关为故障位(I或II位)I位表示改由一层插件箱(RACKl)集中控制，此时切除了二层插件箱的开关电源；II位表示改由二层插件箱(RACK2)集中控制，此时切除了一层插件箱的开关电源。集中控制时，具有正常位时的牵引、制动功能、粘着控制功能。当一个插件箱故障时，控制柜的转换开关要打在故障位。此时正常插件箱仍然对所控制的转向架进行闭环控制。而故障插件箱的开关电源不工作，故障插件箱所控制的对应转向架则进行跟随控制。为了使跟随控制的转向架不会发生严重故障，特设交叉保护功能即将原故障插件箱中控制的电机电枢电流、电机电枢电压的反馈信号分别取出最大值， 送到正常插件箱的A/D采样通道，实现故障位时电机电枢过流、电机电压过压的交叉保护； 同时将原故障插件箱中控制的桥过流(主变压器二次侧过流)数字信号也送到正常插件箱的内部数字输入通道，实现故障位时的桥过流交叉保护。
权利要求1.一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于控制柜中有两个插件箱，所述控制柜上部为副柜(1)、下部为主柜(2)，副柜面板(9)上有六个对外连接的56芯矩形插座(3)，副柜面板(9)上还设有一个故障转换开关(4)和一个用于切除空转保护的钮子开关(5)，两个插件箱为一层插件箱(6)和二层插件箱(7)，两个插件箱安装在主柜(2)中， 每组插件箱上插有电源插件(10)、电源冗余插件(11)、处理器插件(12)、输入输出1插件 (13)、输入输出2插件(14)、信号调整插件(15)、电机信号插件(16)、脉冲放大1插件(17)、 脉冲放大2插件(18)、转换控制插件(19)以及MVB网卡插件(20)。
2.根据权利要求1所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于主柜正面门盖由8个卡口式螺丝紧固，控制柜背面有波纹散热板和风扇，两个插件箱之间为中间风扇层(8)。
3.根据权利要求1所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于两个插件箱通过八个M6面板螺钉固定在主柜中固定架上。
4.根据权利要求1所述的电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于控制柜柜体由薄钢板压制而成，形成为770mmX 486. 5mmX 1000mm。
专利摘要本实用新型提供一种电力机车特性控制及粘着控制系统控制柜，其特征在于系统采用基于蠕滑率控制的防空转防滑行算法，可解决SS3B型固定重联机车雨天因粘着问题产生的坡停、运缓、轮对擦伤问题；控制柜中有两个插件箱，所述控制柜上部为副柜、下部为主柜，副柜面板上有六个对外连接的56芯矩形插座，副柜面板上还设有一个故障转换开关和一个用于切除空转保护的钮子开关，两个插件箱为一层插件箱和二层插件箱，两个插件箱安装在主柜中。使用本实用新型能使系统集成度更高并保持双冗余，性能更加稳定可靠，插件互换性强，同一插件箱上的同类型插件可以完全互换；上下插件箱中同类型插件也完全可以互换。这种互换性强的设计方式使得用户在使用该系统时备品量数量及种类要求低，有效降低系统使用的全寿命周期成本。
文档编号H05K5/00GK202243467SQ20112037429
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者沈岭 申请人:成都畅通机车车辆技术开发有限公司