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    曾青中（1969－）
男，湖南永州人，講師，碩士學位，（廣州鐵路職業技術學院，廣東  廣州  510430）主要從事鐵路機車車輛運用和檢修的研究和教學。

摘要：介紹了適應于單司機值乘要求的SS8型電力機車故障轉換開關的改造，在不改變現有SS8型電力機車電氣邏輯控制關系的前提下，該改造裝置可方便地集中實現機車各種開關電器的故障轉換，滿足鐵路機車單司機值乘時快速判斷和處理機車電氣故障的需要，同時為其它機車的類似改造提供借鑒。

關鍵詞：SS8型電力機車；單司機值乘；故障開關；切換系統；改造方案

Abstract: This article introduces the modification of glitch switch in the SS8 electric locomotives adapted to single-operator on duty requirement. Under the current SS8 electric locomotives electrical control logic, this modification can conveniently implement the glitch switch operation abreast of other operation, and allow single-operator on duty to make judgment and decision timely and accurately when electrical malfunction happens. Meanwhile, it can be considered as an example for other similar type locomotives modification.

Key words:  SS8 electric locomotives；single-operator on duty；glitch switch；switch system；modification proposal and method

1 前言

    我國鐵路試行單司機值乘以來，SS8 型電力機車一直是單司機值乘的主要車型之一。與其它電傳動機車一樣，SS8 型電力機車的大部分轉換開關、故障隔離開關及電源開關均安裝于車內電器柜中，對各開關的切換操作需要機車乘務員進入機車內部才能完成，這樣加大了機車乘務員的工作量，更不能適應單司機值乘的要求。為了滿足單司機值乘的需要和提升SS8 型電力機車的操控性能，幫助機車乘務員快速判斷和處理機車運行中出現的電氣故障，對SS8 型電力機車故障開關切換系統進行了改造，該改造裝置能滿足機車乘務員在司機室進行故障開關切換的集中操作。

2 故障開關切換系統改造要求

    2.1 安全獨立性    
   
    所有原開關電器安裝位置及功能應保留，當改造裝置無效時，按原操作方式可恢復原樣。原開關電器具有優先權，只有當原開關電器處于正常位時，改造裝置相應的控制信號才有效。改造裝置各開關電器功能獨立分開，當切除其中任一個時，其它不受影響。

    改造裝置操作的有效端以機車鑰匙為準，當插入鑰匙后才得到操作權限，同時另一端的操作權限失效，取走鑰匙后操作權限失效。

    為防誤操作，改造裝置對微機及LCU換組切換操作進行條件設置，例如，需先分開主斷后，才允許進行LCU切換，手柄先回零后，才允許進行微機轉換等。同時，增加切換鍵和確認鍵，在要進行操作時，要求先按切換鍵，再按相應的功能鍵，最后按確認鍵，操作才有效，以防不小心觸碰引起的誤操作。

    2.2 可靠性

    改造裝置的邏輯控制電路、CAN總線電路都采用LCU上的成熟的電路，基本上都是現有機車上應用的、經過驗證的電路，所有電路都采用集成度高、寬溫度范圍（工業級）的芯片，并在設計中充分考慮EMC能力，以保證系統的可靠性。

    2.3 可操作和智能性

    每個按鍵有相應的狀態指示燈，獨立的指示每個開關電器的當前狀態。開機時，系統自動檢測當前各開關電器的狀態，然后自動將開關狀態投入到上次停機時的狀態，保持操作的連續性。

    加一個小型的液晶屏，顯示需要提示的操作信息和故障信息。

    2.4 施工改造的可行性

    原來的開關電器的安裝不變，盡可能減小引起的外部布線的變化。充分考慮裝置的尺寸及安裝位置，符合實際的要求。

    2.5 擴展性

    可增加以下附加功能 ：煙霧報警、溫度測試、信息存儲及轉儲。

3 具體改造方案

    3.1 與改造相關的開關及其電氣參數
   
    （1）微機電源開關（電壓110V，電流3.5A，點數1個，2個狀態:開、關，閉點，手柄在零位）；

    （2）微機轉換開關（110V/3.5A，24V/6A，15V/2A，7節，3個狀態位：正常、I、II,閉點，手柄在零位，斷微機電源開關）；

    （3）LCU1轉換開關（電壓110V，電流3A，點數1個，3個狀態：A組、B組、停止，閉點，先斷主斷）；

    （4）LCU2轉換開關（電壓110V，電流3A，點數1個，3個狀態：A組、B組、停止，閉點，先斷主斷）；

    （5）空轉保護（電壓110V，電流3mA，點數1，2個狀態：投入、切除，閉點，無條件）；

    （6）輔接地13QS（電壓110V，電流0.1A，點數1，2個狀態：正常、隔離，閉點，平時不動作時接380V，不構成回路，在1號低壓柜門上方，先斷主斷）；

    （7）硅風速38QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，開點，無條件）；

    （8）牽引風速39QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，開點，無條件）；

    （9）制動風速37 QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，開點，無條件）；

    （10）牽引風機1　27QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關通風機按鍵）；

    （11）牽引風機2　28QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關通風機按鍵）；

    （12）硅風機29QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關通風機按鍵）；

    （13）制動風機1　32QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關通風機按鍵）；

    （14）制動風機2　33QS（電壓110V，電流持續0.1A啟動5A，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，輸出，關通風機按鍵）；

    （15）主變風機31QS（電壓110V，電流持續0.1A啟動5A，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，輸出，關通風機按鍵）；
   
    （16）油泵電機30QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關通風機按鍵）；

    （17）壓縮機　34QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關壓縮機按鍵）；

    （18）備用壓縮機　35QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，關備用壓縮機按鍵）；

    （19）自動過分相電源（電壓110V，電流0.2A，點數1個，2個狀態：開、關，閉點，手柄在零位）；

    （20）自動過分相40QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態：正常、隔離，閉點，手柄在零位）；

    （21）欠壓14QS（閉點，共2點：其中一點為電壓110V，電流3mA，2個狀態：正常、隔離，另一個為電壓380V，電流67mA，2個狀態：正常、隔離，斷主斷）；

    （22）自動撒沙36QS（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態，閉點，無條件）；

    （23）36KM轉換開關　49QS（電壓110V，電流持續0.1A啟動5A，點數1個，2個狀態：備用、投入，輸出，開點，手柄在零位，關劈相機按鍵）；

    （24）牽引電機1  1QS（共2個點，開點，電壓110V，2個狀態：正常、隔離，其中一個電流3mA，另一個給微機信號，電流3mA，手柄在零位，關通風機按鍵）；

    （25）牽引電機2  2QS（共2個點，開點，電壓110V，2個狀態：正常、隔離，其中一個電流3mA，另一個給微機信號，電流3mA，手柄在零位，關通風機按鍵）；

    （26）牽引電機3  3QS（共2個點，開點，電壓110V，2個狀態：正常、隔離，其中一個電流3mA，另一個給微機信號，電流3mA，手柄在零位，關通風機按鍵）；

    （27）牽引電機4  4QS（共2個點，開點，電壓110V，2個狀態：正常、隔離，其中一個電流3mA，另一個給微機信號，電流3mA，手柄在零位，關通風機按鍵）；

    （28）1AK轉換開關（電壓110V，電流0.1A，2節，2個狀態：1AK1、1AK2，閉點，手柄在零位，關劈相機按鍵）；    

    （29）列車供電7AC（電壓110V，電流3mA，點數1個，2個狀態，開點，無條件）；

    （30）列供控制電源（電壓110V，電流2A，點數1個，2個狀態:開、關，閉點）。

    3.2切換功能的實現

    改造裝置及其對外接口如圖1所示。

圖1   改造裝置及其對外接口原理圖

    改造裝置主要由以下部件構成：I端操作盒、II端操作盒、控制箱。它的主要控制對象是1、2號低壓柜隔離開關、LCU轉換開關、微機轉換開關。大概工作原理為，系統通過CAN總線實現各部件的連接通信，司機通過I、II端操作盒進行操作輸入，確認輸入有效后，由控制箱進行邏輯運算，輸出信號控制1、2號低壓柜內的隔離開關、LCU轉換開關、微機轉換開關，將開關各點線路接通或斷開，實現模擬開關切換功能，同時操作盒顯示各個轉換開關及隔離開關的狀態，實現智能化控制。

    操作盒：分為I端操作盒和II端操作盒，其主要功能：進行按鍵輸入處理、狀態燈顯示、液晶顯示提示信息、信息轉儲、CAN總線通信等功能。其中操作盒按鍵采用薄膜按鍵。改造裝置操作盒原理如圖2所示。

圖2   改造裝置操作盒原理圖

    操作盒主要原理為對按鍵輸入信號進行處理判斷，確認有效后，將按鍵信息通過CAN總線通信向控制箱發出控制命令，同時接收控制箱發來的開關狀態信息及故障信息，并通過狀態燈指示當前各個開關電器的狀態。當有故障信息時，則將故障信息進行存儲并由液晶屏進行顯示，提示司機進行下一步的操作。

    控制箱：這是改造裝置的執行機構，其主要有以下功能：模擬轉換開關輸出、模擬開關信號輸出、采樣開關信號輸入、CAN通信信息傳輸、煙霧探測、溫度采集等。故障切換裝置控制原理如圖3所示。

圖3   改造裝置控制原理

    轉換開關控制模塊實現模擬微機LW5轉換開關和LCU1、LCU2轉換開關的功能。開關信號輸出模塊實現各種隔離開關的功能。設計時，通過軟件進行邏輯運算，硬件上采用類似繼電器的常開或常閉觸點進行控制切換輸出，實現模擬轉換開關及隔離開關的功能。在進行布線時，如果開關處正常位時線路為斷開，則采用常開點并聯接法，如果開關處正常位時線路為接通，則采用常閉點串聯接法。以通風機1隔離開關27QS為例，采用常閉點串聯接法，其接線如圖4所示。

圖4   通風機1隔離開關27QS接線圖

    在圖4中，當隔離開關27QS處于正常位時，控制箱通過控制繼電器線圈不得電，常閉觸點接通，401信號輸出給LCU，實現了27QS正常位的功能；如控制箱控制繼電器線圈得電，則常閉觸點斷開，401無輸出至527，模擬實現了27QS隔離的功能。當將控制箱電源關閉后，繼電器常閉點還是將線路接通，通過手動切換27QS還是可實現正常位、隔離位切換功能。當27QS處于隔離位時，無論控制箱控制的繼電器吸合還是斷開，隔離功能不變，不能實現正常位。因此，要先將27QS打在正常位后，控制箱控制輸出才會有效。

    以制動風速隔離開關37QS為例，采用常開點并聯接法，其接線如圖5所示。

圖5   制動風速隔離開關37QS接線圖

    在圖5中，當隔離開關37QS處于正常位時，控制箱通過控制繼電器線圈不得電，常開觸點不接通，401信號無輸出至597，實現了37QS正常位的功能；如控制箱控制繼電器線圈得電，則常開觸點接通，401輸出至597，模擬實現了37QS隔離的功能。當將控制箱電源關閉后，繼電器常開點還是將線路斷開，通過手動切換37QS還是可實現正常位、隔離位切換功能。當37QS處于隔離位時，無論控制箱控制的繼電器吸合還是斷開，隔離功能不變，不能實現正常位。因此，也要先將37QS打在正常位后，控制箱控制輸出才會有效。

    關于微機及LCU轉換開關的接法，與以上原理大致相同。

    開關信號輸入模塊實現對所有開關狀態的檢測，可用于確認開關動作是否到位或進行邏輯處理。硬件電路采用LCU的輸入電路形式。

    通信模塊采用CAN通信方式，有兩個獨立的CAN節點接口。其中一個節點與兩個操作盒的CAN總線構成一個獨立CAN總線網絡，另一個節點與LCU內部CAN總線構成另一個獨立的總線網，實現對LCU信息的監控。這樣既能與LCU實現通信，又不會影響LCU內部的通信質量。

    增加煙霧探測模塊，實現對機車高低壓柜內部因電器燒損冒煙或起火時能及時的向司機報警，及時處理以防故障的擴大。硬件上主要是通過在高低壓柜內部等地方加裝煙霧探頭進行監控，并實現數據通信。

    增加溫度采集模塊，實現對機車內部多點溫度測量，可根據需要靈活選擇測量點，方便進行機車內部溫度分析，有利于對電器的維護。

4 結束語

    在不改變現有SS8 型電力機車電氣邏輯控制關系的前提下，改造裝置可方便地集中實現機車各種開關電器的故障轉換，滿足鐵路機車單司機值乘時快速判斷和處理機車電氣故障的需要，也可推廣應用到其它型號的機車。

其他作者：

    韓增盛（1966-），男，河南鄭州人，副教授，學士學位，研究方向為機械工程 。

    編號：080535