SS4改進型電力機車電氣控制系統無觸點改造

高博

中國鐵路呼和浩特局集團有限公司集寧機務段 內蒙古烏蘭察布 012000

在SS4改進型電力機車遵循我國電力機車標準化、系統化的設計原則，大量采用了當時國外的8K以及6K機車技術，對于我國鐵路的重載運輸也做出了非常大的貢獻。但是在SS4改進型電力機車的電力系統依舊是采用繼電器來進行控制的，在使用過程中還會受到多種外界因素的而影響，導致機車繼電器不保持、燒損以及卡位等故障頻頻發生，直接影響到了機車的運行質量跟運行安全性[1]。通過進行無觸點改造的模式能夠有效避免上述問題的發生，提升在SS4電力機車的運行效果，促進我國的鐵路系統得到進一步的發展。

1 邏輯控制單元

機車的邏輯控制單元主要是取代傳統繼電器的有觸點控制線路，電力機車的繼電器有觸電控制系統一般電壓要控制在110KV，負載電流最大能夠達到5A的標準，并且需要在比較惡劣的環境下來進行工作，也就導致了一般的PLC難以在電力機車上直接應用。機車LCU技術主要是采用現代電力電子技術以及微電子技術，來取代傳統的繼電器布線邏輯控制電路進行工作。在LCU系統中能夠通過微機發出的質量對接觸器等外部負載進行直接的控制，避免目前的多級驅動等情況發生，這樣就能夠對電力機車上面的有觸點控制線路起到良好的簡化效果，促進整個控制系統的運行穩定性得到進一步的提升。通過LCU邏輯控制單元的安裝，能夠起到良好的電力機車控制系統簡化效果，促進系統設計制造的靈活性得以提升，還可以保障控制系統的通用性。

在LCU硬件中包含有機箱、電源板、主機板、輸入板、輸出板以及通信接口板等主要部分，其中基本結構式標準的6U機箱，對外采用我國的鐵路專用圓形插座，并且存在有17個板位。在每個LCU機箱中均包含有A、B兩組完全不同的硬件，在正常工作中只有一組硬件進行作業，當需要進行兩組硬件的轉換過程中，可以直接通過前面板的轉換開關來進行。此外A、B輸入組的信號時完全保持一致的，這樣也就能夠在轉換工作之后保障電力機車的正常運行。

2 系統體系結構

在進行在SS4改進型電力機車的電氣控制系統改造過程中，主要在在保持了機車原有控制功能基礎上來進行布線的簡化處理，對于電氣控制系統進行優化跟完善，這樣就可以讓機車運行的可靠性得到進一步提升，減少故障的發生率，提升電力機車的運行效益。目前我國的電力機車控制系統一般都采用2種結構，一種是集中式的控制體系結構，并且將整臺車的控制邏輯全部集中在同一臺LCU中，來實現電力機車電力系統的有效控制，具體如圖1所示。

另一種則是分布式控制體系結構，指的是在一臺機車上進行多臺LCU的安裝工作，并且通過LCU協調控制的模式對機車的控制信號就近采集與處理，各臺LCU還可以通過總線控制的方式來進行信息的交換工作，能夠讓機車電力系統的控制效果得到進一步提升。具體結構如圖2所示。

在本次研究中因為SS4改進型電力機車的兩端均有著高壓電器柜以及低壓電器柜，因此適合采用分布式控制體系結構來進行電力系統的控制[2]。在控制系統優化過程中可以在機車上面進行2臺LCU的安裝，這樣就能夠讓機車的控制任務分散在2臺LCU上面，一方面能夠提升整個電氣控制系統的運行效率跟控制質量，另一方面還能夠對現場布線起到良好的簡化效果。通過總線控制方法能夠實現各臺LCU的協同工作，來對整個機車的電力系統運行情況進行全面有效的控制。

3 信息的交換

在對SS4改進型電力機車的電氣系統進行控制過程中，需要兩臺LCU能夠實現必要的信息交換，從而滿足機車電氣系統的連鎖控制效果。

可以說數據交換的正確與否也會直接影響到LCU邏輯判斷效果，也就要求在控制系統中做好接受數據包的準確校驗工作。在系統設計過程中通過添加CRC冗余校驗系統，能夠起到良好的查錯效果，對于LCU控制系統的運行準確性也有著非常重要的意義。

當LCU接收到數據包之后會立即對該數據包進行累加以及校驗工作，如果校驗結果不通過會直接丟棄掉該數據包[3]。如果累加跟校驗通過之后會進行CRC校驗，CRC校驗結果依舊正確的情況下就能夠說明數據包接受的正確性，這樣就會保留數據包，并且按照數據包提示進行作用。

4 結語

本次研究主要針對SS4改進型電力機車的繼電器有觸電控制線路進行了無觸點化改造，在經過了上述的改造措施之后，還進行了機車的試運工作。經過了長達半年的試運之后發現改造后的SS4改進型電力機車在電力系統運行過程中無任何故障發生，表明本次研究中對于SS4改進型電力機車的無觸點化改造成功。