SS4改进型电力机车电气控制系统无触点改造

高博

中国铁路呼和浩特局集团有限公司集宁机务段 内蒙古乌兰察布 012000

在SS4改进型电力机车遵循我国电力机车标准化、系统化的设计原则，大量采用了当时国外的8K以及6K机车技术，对于我国铁路的重载运输也做出了非常大的贡献。但是在SS4改进型电力机车的电力系统依旧是采用继电器来进行控制的，在使用过程中还会受到多种外界因素的而影响，导致机车继电器不保持、烧损以及卡位等故障频频发生，直接影响到了机车的运行质量跟运行安全性[1]。通过进行无触点改造的模式能够有效避免上述问题的发生，提升在SS4电力机车的运行效果，促进我国的铁路系统得到进一步的发展。

1 逻辑控制单元

机车的逻辑控制单元主要是取代传统继电器的有触点控制线路，电力机车的继电器有触电控制系统一般电压要控制在110KV，负载电流最大能够达到5A的标准，并且需要在比较恶劣的环境下来进行工作，也就导致了一般的PLC难以在电力机车上直接应用。机车LCU技术主要是采用现代电力电子技术以及微电子技术，来取代传统的继电器布线逻辑控制电路进行工作。在LCU系统中能够通过微机发出的质量对接触器等外部负载进行直接的控制，避免目前的多级驱动等情况发生，这样就能够对电力机车上面的有触点控制线路起到良好的简化效果，促进整个控制系统的运行稳定性得到进一步的提升。通过LCU逻辑控制单元的安装，能够起到良好的电力机车控制系统简化效果，促进系统设计制造的灵活性得以提升，还可以保障控制系统的通用性。

在LCU硬件中包含有机箱、电源板、主机板、输入板、输出板以及通信接口板等主要部分，其中基本结构式标准的6U机箱，对外采用我国的铁路专用圆形插座，并且存在有17个板位。在每个LCU机箱中均包含有A、B两组完全不同的硬件，在正常工作中只有一组硬件进行作业，当需要进行两组硬件的转换过程中，可以直接通过前面板的转换开关来进行。此外A、B输入组的信号时完全保持一致的，这样也就能够在转换工作之后保障电力机车的正常运行。

2 系统体系结构

在进行在SS4改进型电力机车的电气控制系统改造过程中，主要在在保持了机车原有控制功能基础上来进行布线的简化处理，对于电气控制系统进行优化跟完善，这样就可以让机车运行的可靠性得到进一步提升，减少故障的发生率，提升电力机车的运行效益。目前我国的电力机车控制系统一般都采用2种结构，一种是集中式的控制体系结构，并且将整台车的控制逻辑全部集中在同一台LCU中，来实现电力机车电力系统的有效控制，具体如图1所示。

另一种则是分布式控制体系结构，指的是在一台机车上进行多台LCU的安装工作，并且通过LCU协调控制的模式对机车的控制信号就近采集与处理，各台LCU还可以通过总线控制的方式来进行信息的交换工作，能够让机车电力系统的控制效果得到进一步提升。具体结构如图2所示。

在本次研究中因为SS4改进型电力机车的两端均有着高压电器柜以及低压电器柜，因此适合采用分布式控制体系结构来进行电力系统的控制[2]。在控制系统优化过程中可以在机车上面进行2台LCU的安装，这样就能够让机车的控制任务分散在2台LCU上面，一方面能够提升整个电气控制系统的运行效率跟控制质量，另一方面还能够对现场布线起到良好的简化效果。通过总线控制方法能够实现各台LCU的协同工作，来对整个机车的电力系统运行情况进行全面有效的控制。

3 信息的交换

在对SS4改进型电力机车的电气系统进行控制过程中，需要两台LCU能够实现必要的信息交换，从而满足机车电气系统的连锁控制效果。

可以说数据交换的正确与否也会直接影响到LCU逻辑判断效果，也就要求在控制系统中做好接受数据包的准确校验工作。在系统设计过程中通过添加CRC冗余校验系统，能够起到良好的查错效果，对于LCU控制系统的运行准确性也有着非常重要的意义。

当LCU接收到数据包之后会立即对该数据包进行累加以及校验工作，如果校验结果不通过会直接丢弃掉该数据包[3]。如果累加跟校验通过之后会进行CRC校验，CRC校验结果依旧正确的情况下就能够说明数据包接受的正确性，这样就会保留数据包，并且按照数据包提示进行作用。

4 结语

本次研究主要针对SS4改进型电力机车的继电器有触电控制线路进行了无触点化改造，在经过了上述的改造措施之后，还进行了机车的试运工作。经过了长达半年的试运之后发现改造后的SS4改进型电力机车在电力系统运行过程中无任何故障发生，表明本次研究中对于SS4改进型电力机车的无触点化改造成功。