机车接地灯诊断电路故障的Multisim仿真

摘要： 应用Multisim软件，对使用接地灯检查机车电器回路故障进行了仿真分析和设计举例。

关键词： Multisim； 接地灯； 故障诊断

中图分类号：TP391.9

文献标志码：A

文章编号：2095-2163（2017）04-0128-02

0引言

《机车电传动》课程中电路故障的诊断是教学难点之一，如果实践环节尚不完善，可以借助Flash、AutoCAD（二次开发）等制作专业课件辅助教学[1-2]，但起点较高，分享受限。本文应用电路仿真软件Multisim [3-4]进行机车电路故障诊断的仿真设计，既能观察到实验现象并获取数据，又贴近实际，簡便易行。下面即围绕接地灯原理及使用接地灯诊断FLC（辅助发电机励磁接触器）线圈的常见电故障进行论述，以为同类研究提供有益借鉴。本文即对此课题展开如下应用设计研究。

1接地灯原理及仿真

国产DF4D、DF8B、DF11等典型内燃机车都采用接地灯正灯1DD、负灯2DD来显示辅助回路、控制回路、照明回路（ZMK闭合在照明位）是否存在接地故障，而NJ2机车[5]则采

[LL]用交流发电机接地检测衰减器（GDA）通过微机检测各类接地故障，这里仅就国产机车接地灯为例进行分析。正、负灯的一端分别接96 V蓄电池的正、负端，另一端用香蕉插头插入车体接地灯插座，车体短接了两插头，相当于Multisim12仿真图中开关S1闭合（见图1），使正、负灯串联于直流电路中，因两灯型号相同，通过电流相同（通过串接电流档万用表XMM1、XMM2测得，见图1及表1中类型1），功率损耗相同，其亮度也应一致。

将正、负灯的一端分别接96 V正、负，另一端引线分别单独触地，两灯应都不亮，否则为与正、负电源相连的电路中存在接地故障，根据上述原理，正灯另一端触地不亮、负灯另一端触地很亮为电路正端接地，相反为负端接地，分别相当于图1中S1、S2闭合及S1、S3闭合两种类型（见表1中类型3、5）；若这2种类型中的S2、S3虚接，则分别为正端虚接地和负端虚接地（见表1中类型2、4）。

这里将Multisim软件引入铁道机车电路仿真的关键是合理借用元器件，考虑到机车电路的表达有着指定规范，因而对所选元件的自定义除了参数修改，还有表现形式，需要对元件的标签内容、显示参数设置、元器件虚拟参数、设置故障点等选项进行综合设计。另外，为实现Labview程序界面显示Multisim仿真结果（实质是再现Labview原始“测试”结果），需进行Labview和Multisim的联合仿真[6]，这里不再赘述。

2电器回路故障诊断

根据前述接地灯原理，柴油机启动前，闭合蓄电池闸刀，正、负灯亮度应一致，若正灯亮、负灯灭（或较暗），说明回路负端有（虚）接地，或未接通电源的线圈正端接地[7]；若负灯亮、正灯灭（或较暗），说明回路正端有（虚）接地，或已接通电源的线圈正端接地。若正、负灯亮度不一致，但关闭ZMK（将照明回路正负线与蓄电池隔离）后一致，则为照明回路接地，关闭ZMK后仍不一致，即为辅、控回路接地；若关断某控制回路电源、闭合该回路继电器后接地灯出现变化则为辅助回路接地，反之为控制回路接地。

柴油机启动后，因辅助发电机QF工作，1DD、2DD的电源变为110 V，为防低压回路正端、负端同时接地导致某些电器误动作，应拔下香蕉插头，但可利用该接地灯原理查找机车运用中可能出现的电器回路断路（或虚接）处所，接地灯是机车乘务员行车中检查电器回路故障的重点有效工具。实践证明，用正灯检测时，断开被测电路电源，查找电路中线圈（或用电器）断路和负端断路处所比较方便，灯亮为该点以后的电路良好，灯不亮为后部电路有断路；用负灯检测时，让控制电路进入工作状态，查找线圈前部电路的断路处所比较方便[8]，灯亮为该点前部的电路良好，灯不亮为该点前部电路有断路，故障点在灯亮与不亮的2次触点之间；开关较多时，可先测试中部位置，优选分段查找，提高效率。例如：闭合辅助发电开关5K，FLC线圈未通电，可保持5K闭合的状态下，并用负灯2DD检查线圈前部电路，先触9ZJ触头[9]（以DF8B机车电路为例）两端，若触靠5K一侧时（闭合S4）灯亮而触靠GFC常闭触指一侧时（闭合S5）灯不亮，即为9ZJ常闭触指断路（见图2）；若触靠GFC常闭触指一侧时灯也亮，再用2DD触GFC触头两端，若触靠9ZJ触指一侧时灯亮而触靠FLC线圈一侧时（闭合S6）灯不亮，即为GFC常闭触指断路；若触靠GFC常闭触指FLC线圈一侧及FLC线圈正端时（相当于也检查了GFC常闭触指和FLC线圈间的连线）灯也亮，[LL]则需断开5K，用正灯1DD检查线圈和负端电路，分别点触FLC线圈两端，若实触负端电路时（闭合S8）灯亮而触靠GFC常闭触指一侧时（闭合S7）灯不亮，即为FLC线圈断路故障。

3结束语

国产内燃机车通过接地灯在柴油机启动前显示低压回路是否存在接地点，为机车检修和乘务人员提供电路安全重要信息，若有接地，可用接地灯直接检查故障处所；柴油机启动后，机车乘务员可把接地灯转变为应急电路故障诊断的技术工具。本次仿真实验表明，把Multisim软件应用于机车电路故障诊断的仿真教学，可收如临其境、贴近实践、事半功倍之效，既简易直观，又切实可行，有必要展开后续的进一步研究与开发。

参考文献：

[1] 樊文侠. 东风11型内燃机车电传动教学系统研制[D]. 南京：南京理工大学，2003.

[2] 郑丹，王耀. 电传动机车控制实验自主学习平台设计与实现[J]. 实验技术与管理，2012，29（6）：79-82.

[3] 孟亚东. Multisim软件在机车电路上的仿真应用[J]. 铁道机车车辆工人，2004（8）：21-25.

[4] 聂典，李北雁. 基于NI Multisim11的PLD/PIC/PLC的仿真设计[M]. 北京：电子工业出版社，2011.

[5] 杨敏. 青藏线NJ2型机车电力传动系统的特点[J]. 铁道机车车辆工人，2008（5）：29-32.

[6] 周润景，郝晓霞. Multisim & LabVIEW虚拟仪器设计技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2008.

[7] 万国亮. 内燃机车接地试灯的应用[J]. 内燃机车，2004（2）：43-45.

[8] 于欣杰. 内燃机车驾驶专业实训指导书[M]. 北京：中国铁道出版社，2008.

[9] 李福胜. 机车牵引传动[M]. 郑州：郑州大学出版社，2006.endprint