淺談國產電力機車上的微機應用

胡銀年

摘要：文章探討國產電力機車上的微機應用狀況，并且對微機控制技術在電力機車上的發展方向進行展望。

關鍵詞：國產電力機車;微機控制技術;應用

隨著我國計算機技術的不斷發展，國家對于高速列車控制功能的發展需求，在當前最新研制與應用的機車中，計算機控制技術的應用無疑是焦點話題之一，這也是我國控制技術高速發展的重要見證。

1.國產電力機車控制技術的發展歷程概述

國產電力機車的發展從SS1一直到SS8，控制技術的發展主要有以下幾個階段：①有觸點控制。SS1機車為其中的典型代表，其主要的控制電路由開關與繼電器祖組成;②以小規模集成器件與分立器件的模擬控制，其中代表的機車包括SS2、SS3以及SS4等;③以中規模集成電路運行為基本要求的模擬控制，其基礎的模擬控制基礎主要是8K模擬技術，國產化后主要應用于SS4改進型、SS5以及SS6等;④以大規模集成電路為運行基礎的微機控制，其主要的代表機車包括SS4B、S8等。

2.國產電力機車上的微機應用

電力機車上微機的應用最早是用來進行實驗數據的處理與采集。在1983年的時候，研究人員就能夠使用Z80單板機對SS1機車在不同工況下的工作參數與功率進行測量，然后在部件控制方面應用到微機。

近些年來，為了充分保障機車在行駛使的安全性，研究人員應用微機在機車的運行進行了記錄與監控，并且也開發出更多的機車運行記錄儀，其中具有代表性的一種產品就是LKJ-93。該產品能夠將地面信號作為主要的信號，集記錄與監控與一體，在超速行駛的時候能夠進行常用制動、卸載以及緊急制動的分級處理。另外一種機車的主體信號為機車信號，主要用途在于高速列車的安全裝置，該機車是由我國鐵科院通號所研制并開發的速度分級控制系統。

微機控制系統在國產電力機車的應用與開發起始于1987年，在1991年將樣機安裝在SS438號機車上。一直到1993年底，該機車運行公里超過12萬，并且其中的微機控制系統還通過了各項技術審查關。到了1996年8月底，該機車運行的公里數已經達到30萬。在國產的機車中，應用到微機控制系統的機車主要包括SS4B、SS8以及TM1等。SS8準高速客運機車是我國國產的電力機車中最先應用微機控制的機車。

為了充分滿足高速實驗的各項需求，SS8001號在電機方面改用為900kW，并且在將傳動和齒輪傳動比與空心軸轉動之后，在某高校中以250km/h的速度狀態下進行動力學實驗，并且在鄭武線上的一小段區間內開展200km/h以上的提速實驗。由于將微機控制技術應用在各種實驗中，能夠通過軟件修改的方式充分滿足實驗的需求，從而使其可靠性與靈活性得到了穩定而充分的發揮。

SS4B、SS8以及TM1機車上的微機控制系統基本硬件都沒有太大的差異，并且控制的思想也大致相同，而軟件則需要針對具體對應的機車進行編制。該項微機控制系統主要是交直傳動電力機車所共用的一套控制系統。

3.電力機車上的微機控制基礎的未來發展方向

3.1將可編程邏輯控制技術全面開發出來，以此來將中間繼電器組間的有接點邏輯控制電路系統。邏輯控制單元LCU應當具備極高的可靠性才能得到有效的應用。如果LCU本身產生故障，那么機車就不能正常開動，所以必須采取相應的冗余措施。現階段已經運行的超過200km/h交直傳動的電動旅客列車組的動車上應用LCU將以往的有接點邏輯控制電路取代。

3.2進一步完善列車安全裝置中的ATP功能，并且使其逐漸向著ATC的方向進行發展。就高速列車而言，其安全裝置性能的優劣十分重要。而ATP的主體信號應當是機車信號，其可以采取三取二或二取一的方式來對ATP工作的正確性進行保證。除此之外，ATP還應當和空氣控制系統與列車動力控制系統之間進行信息交換，從而通過顯示屏為列車司機提供有用的信息。

3.3由交直傳動控制過渡到交流傳動控制

隨著我國交流技術的不斷進步，很多高電壓、大功率的IPM、IGPT等原件已經得到了實際的應用，現在機車中的交流傳動已經成為主要的發展方向。目前，交流傳動控制技術的實用主要有矢量控制、直接力矩控制以及滑差控制。

3.4單臺機車控制逐漸過渡到列車網絡控制

隨著我國客運列車技術的不斷成熟與發展，動車組列車與高速列車的研發與運行已經逐漸成為國家的焦點話題。在動車組機車上不但很多的部件都由計算機控制，并且在客車中也出現了很多計算機控制的部件，如客車空氣制動、軸溫檢測、防滑裝置、輔助逆變器以及空調等都實現了計算機控制。而這種控制就需要把列車的整個計算機部件進行網絡連接，從而使司機控制全列車，并且充分了解到每一個部件的實時運行狀態。車廂總線主要是用來連接同一個車廂中的每個計算機部件總線，而列車總線能夠將各不相同的車廂中的計算機進行連接，從而使首車上的計算機對整個列車的運行進行管理。

4.結語

除了上述的四個方面外，我國在微機制造方面也實現了新的突破，并且STM表面貼裝工藝的應用也變得更加廣泛。隨著插件功能的不斷完善，多層印制板應用的比重也在不斷地增加之中。而元器件的變革與創新，同樣要求現有的硬件功能不停地升級與更新。伴隨著控制技術的迅速發展，在電力機車上的微機技術必將發揮巨大的作用，其具有十分廣泛的應用前景。

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