浅谈国产电力机车上的微机应用

胡银年

摘要：文章探讨国产电力机车上的微机应用状况，并且对微机控制技术在电力机车上的发展方向进行展望。

关键词：国产电力机车;微机控制技术;应用

随着我国计算机技术的不断发展，国家对于高速列车控制功能的发展需求，在当前最新研制与应用的机车中，计算机控制技术的应用无疑是焦点话题之一，这也是我国控制技术高速发展的重要见证。

1.国产电力机车控制技术的发展历程概述

国产电力机车的发展从SS1一直到SS8，控制技术的发展主要有以下几个阶段：①有触点控制。SS1机车为其中的典型代表，其主要的控制电路由开关与继电器祖组成;②以小规模集成器件与分立器件的模拟控制，其中代表的机车包括SS2、SS3以及SS4等;③以中规模集成电路运行为基本要求的模拟控制，其基础的模拟控制基础主要是8K模拟技术，国产化后主要应用于SS4改进型、SS5以及SS6等;④以大规模集成电路为运行基础的微机控制，其主要的代表机车包括SS4B、S8等。

2.国产电力机车上的微机应用

电力机车上微机的应用最早是用来进行实验数据的处理与采集。在1983年的时候，研究人员就能够使用Z80单板机对SS1机车在不同工况下的工作参数与功率进行测量，然后在部件控制方面应用到微机。

近些年来，为了充分保障机车在行驶使的安全性，研究人员应用微机在机车的运行进行了记录与监控，并且也开发出更多的机车运行记录仪，其中具有代表性的一种产品就是LKJ-93。该产品能够将地面信号作为主要的信号，集记录与监控与一体，在超速行驶的时候能够进行常用制动、卸载以及紧急制动的分级处理。另外一种机车的主体信号为机车信号，主要用途在于高速列车的安全装置，该机车是由我国铁科院通号所研制并开发的速度分级控制系统。

微机控制系统在国产电力机车的应用与开发起始于1987年，在1991年将样机安装在SS438号机车上。一直到1993年底，该机车运行公里超过12万，并且其中的微机控制系统还通过了各项技术审查关。到了1996年8月底，该机车运行的公里数已经达到30万。在国产的机车中，应用到微机控制系统的机车主要包括SS4B、SS8以及TM1等。SS8准高速客运机车是我国国产的电力机车中最先应用微机控制的机车。

为了充分满足高速实验的各项需求，SS8001号在电机方面改用为900kW，并且在将传动和齿轮传动比与空心轴转动之后，在某高校中以250km/h的速度状态下进行动力学实验，并且在郑武线上的一小段区间内开展200km/h以上的提速实验。由于将微机控制技术应用在各种实验中，能够通过软件修改的方式充分满足实验的需求，从而使其可靠性与灵活性得到了稳定而充分的发挥。

SS4B、SS8以及TM1机车上的微机控制系统基本硬件都没有太大的差异，并且控制的思想也大致相同，而软件则需要针对具体对应的机车进行编制。该项微机控制系统主要是交直传动电力机车所共用的一套控制系统。

3.电力机车上的微机控制基础的未来发展方向

3.1将可编程逻辑控制技术全面开发出来，以此来将中间继电器组间的有接点逻辑控制电路系统。逻辑控制单元LCU应当具备极高的可靠性才能得到有效的应用。如果LCU本身产生故障，那么机车就不能正常开动，所以必须采取相应的冗余措施。现阶段已经运行的超过200km/h交直传动的电动旅客列车组的动车上应用LCU将以往的有接点逻辑控制电路取代。

3.2进一步完善列车安全装置中的ATP功能，并且使其逐渐向着ATC的方向进行发展。就高速列车而言，其安全装置性能的优劣十分重要。而ATP的主体信号应当是机车信号，其可以采取三取二或二取一的方式来对ATP工作的正确性进行保证。除此之外，ATP还应当和空气控制系统与列车动力控制系统之间进行信息交换，从而通过显示屏为列车司机提供有用的信息。

3.3由交直传动控制过渡到交流传动控制

随着我国交流技术的不断进步，很多高电压、大功率的IPM、IGPT等原件已经得到了实际的应用，现在机车中的交流传动已经成为主要的发展方向。目前，交流传动控制技术的实用主要有矢量控制、直接力矩控制以及滑差控制。

3.4单台机车控制逐渐过渡到列车网络控制

随着我国客运列车技术的不断成熟与发展，动车组列车与高速列车的研发与运行已经逐渐成为国家的焦点话题。在动车组机车上不但很多的部件都由计算机控制，并且在客车中也出现了很多计算机控制的部件，如客车空气制动、轴温检测、防滑装置、辅助逆变器以及空调等都实现了计算机控制。而这种控制就需要把列车的整个计算机部件进行网络连接，从而使司机控制全列车，并且充分了解到每一个部件的实时运行状态。车厢总线主要是用来连接同一个车厢中的每个计算机部件总线，而列车总线能够将各不相同的车厢中的计算机进行连接，从而使首车上的计算机对整个列车的运行进行管理。

4.结语

除了上述的四个方面外，我国在微机制造方面也实现了新的突破，并且STM表面贴装工艺的应用也变得更加广泛。随着插件功能的不断完善，多层印制板应用的比重也在不断地增加之中。而元器件的变革与创新，同样要求现有的硬件功能不停地升级与更新。伴随着控制技术的迅速发展，在电力机车上的微机技术必将发挥巨大的作用，其具有十分广泛的应用前景。

参考文献：

[1]张栋.探究电力机车空气制动系统的控制与故障诊断[J].科技资讯.2012，31：122.

[2]彭龙虎.合宁客运专线电力机车自动过分相原理分析[J].科技创业月.2013.02：175-176.

[3]王岳森.小议SS4改电力机车DK-1制动机的用途及在实际运行中容易产生的一些问题和改进措施[J].科技创业家.2013.08：178.

[4]赵树海，谢继成.电力机车专业课程设置和教学内容选取[J].职业.2012.05：36.

[5]郑义军，郑平.电力机车空转保护系统检测仪[J].铁道技术监督.2012.12：34-37.