曾青中（1969－）
男，湖南永州人，讲师，硕士学位，（广州铁路职业技术学院，广东  广州  510430）主要从事铁路机车车辆运用和检修的研究和教学。

摘要：介绍了适应于单司机值乘要求的SS8型电力机车故障转换开关的改造，在不改变现有SS8型电力机车电气逻辑控制关系的前提下，该改造装置可方便地集中实现机车各种开关电器的故障转换，满足铁路机车单司机值乘时快速判断和处理机车电气故障的需要，同时为其它机车的类似改造提供借鉴。

关键词：SS8型电力机车；单司机值乘；故障开关；切换系统；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

    我国铁路试行单司机值乘以来，SS8 型电力机车一直是单司机值乘的主要车型之一。与其它电传动机车一样，SS8 型电力机车的大部分转换开关、故障隔离开关及电源开关均安装于车内电器柜中，对各开关的切换操作需要机车乘务员进入机车内部才能完成，这样加大了机车乘务员的工作量，更不能适应单司机值乘的要求。为了满足单司机值乘的需要和提升SS8 型电力机车的操控性能，帮助机车乘务员快速判断和处理机车运行中出现的电气故障，对SS8 型电力机车故障开关切换系统进行了改造，该改造装置能满足机车乘务员在司机室进行故障开关切换的集中操作。

2 故障开关切换系统改造要求

    2.1 安全独立性    
   
    所有原开关电器安装位置及功能应保留，当改造装置无效时，按原操作方式可恢复原样。原开关电器具有优先权，只有当原开关电器处于正常位时，改造装置相应的控制信号才有效。改造装置各开关电器功能独立分开，当切除其中任一个时，其它不受影响。

    改造装置操作的有效端以机车钥匙为准，当插入钥匙后才得到操作权限，同时另一端的操作权限失效，取走钥匙后操作权限失效。

    为防误操作，改造装置对微机及LCU换组切换操作进行条件设置，例如，需先分开主断后，才允许进行LCU切换，手柄先回零后，才允许进行微机转换等。同时，增加切换键和确认键，在要进行操作时，要求先按切换键，再按相应的功能键，最后按确认键，操作才有效，以防不小心触碰引起的误操作。

    2.2 可靠性

    改造装置的逻辑控制电路、CAN总线电路都采用LCU上的成熟的电路，基本上都是现有机车上应用的、经过验证的电路，所有电路都采用集成度高、宽温度范围（工业级）的芯片，并在设计中充分考虑EMC能力，以保证系统的可靠性。

    2.3 可操作和智能性

    每个按键有相应的状态指示灯，独立的指示每个开关电器的当前状态。开机时，系统自动检测当前各开关电器的状态，然后自动将开关状态投入到上次停机时的状态，保持操作的连续性。

    加一个小型的液晶屏，显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

    原来的开关电器的安装不变，尽可能减小引起的外部布线的变化。充分考虑装置的尺寸及安装位置，符合实际的要求。

    2.5 扩展性

    可增加以下附加功能 ：烟雾报警、温度测试、信息存储及转储。

3 具体改造方案

    3.1 与改造相关的开关及其电气参数
   
    （1）微机电源开关（电压110V，电流3.5A，点数1个，2个状态:开、关，闭点，手柄在零位）；

    （2）微机转换开关（110V/3.5A，24V/6A，15V/2A，7节，3个状态位：正常、I、II,闭点，手柄在零位，断微机电源开关）；

    （3）LCU1转换开关（电压110V，电流3A，点数1个，3个状态：A组、B组、停止，闭点，先断主断）；

    （4）LCU2转换开关（电压110V，电流3A，点数1个，3个状态：A组、B组、停止，闭点，先断主断）；

    （5）空转保护（电压110V，电流3mA，点数1，2个状态：投入、切除，闭点，无条件）；

    （6）辅接地13QS（电压110V，电流0.1A，点数1，2个状态：正常、隔离，闭点，平时不动作时接380V，不构成回路，在1号低压柜门上方，先断主断）；

    （7）硅风速38QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，开点，无条件）；

    （8）牵引风速39QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，开点，无条件）；

    （9）制动风速37 QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，开点，无条件）；

    （10）牵引风机1　27QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关通风机按键）；

    （11）牵引风机2　28QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关通风机按键）；

    （12）硅风机29QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关通风机按键）；

    （13）制动风机1　32QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关通风机按键）；

    （14）制动风机2　33QS（电压110V，电流持续0.1A启动5A，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，输出，关通风机按键）；

    （15）主变风机31QS（电压110V，电流持续0.1A启动5A，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，输出，关通风机按键）；
   
    （16）油泵电机30QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关通风机按键）；

    （17）压缩机　34QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关压缩机按键）；

    （18）备用压缩机　35QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，关备用压缩机按键）；

    （19）自动过分相电源（电压110V，电流0.2A，点数1个，2个状态：开、关，闭点，手柄在零位）；

    （20）自动过分相40QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态：正常、隔离，闭点，手柄在零位）；

    （21）欠压14QS（闭点，共2点：其中一点为电压110V，电流3mA，2个状态：正常、隔离，另一个为电压380V，电流67mA，2个状态：正常、隔离，断主断）；

    （22）自动撒沙36QS（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态，闭点，无条件）；

    （23）36KM转换开关　49QS（电压110V，电流持续0.1A启动5A，点数1个，2个状态：备用、投入，输出，开点，手柄在零位，关劈相机按键）；

    （24）牵引电机1  1QS（共2个点，开点，电压110V，2个状态：正常、隔离，其中一个电流3mA，另一个给微机信号，电流3mA，手柄在零位，关通风机按键）；

    （25）牵引电机2  2QS（共2个点，开点，电压110V，2个状态：正常、隔离，其中一个电流3mA，另一个给微机信号，电流3mA，手柄在零位，关通风机按键）；

    （26）牵引电机3  3QS（共2个点，开点，电压110V，2个状态：正常、隔离，其中一个电流3mA，另一个给微机信号，电流3mA，手柄在零位，关通风机按键）；

    （27）牵引电机4  4QS（共2个点，开点，电压110V，2个状态：正常、隔离，其中一个电流3mA，另一个给微机信号，电流3mA，手柄在零位，关通风机按键）；

    （28）1AK转换开关（电压110V，电流0.1A，2节，2个状态：1AK1、1AK2，闭点，手柄在零位，关劈相机按键）；    

    （29）列车供电7AC（电压110V，电流3mA，点数1个，2个状态，开点，无条件）；

    （30）列供控制电源（电压110V，电流2A，点数1个，2个状态:开、关，闭点）。

    3.2切换功能的实现

    改造装置及其对外接口如图1所示。

图1   改造装置及其对外接口原理图

    改造装置主要由以下部件构成：I端操作盒、II端操作盒、控制箱。它的主要控制对象是1、2号低压柜隔离开关、LCU转换开关、微机转换开关。大概工作原理为，系统通过CAN总线实现各部件的连接通信，司机通过I、II端操作盒进行操作输入，确认输入有效后，由控制箱进行逻辑运算，输出信号控制1、2号低压柜内的隔离开关、LCU转换开关、微机转换开关，将开关各点线路接通或断开，实现模拟开关切换功能，同时操作盒显示各个转换开关及隔离开关的状态，实现智能化控制。

    操作盒：分为I端操作盒和II端操作盒，其主要功能：进行按键输入处理、状态灯显示、液晶显示提示信息、信息转储、CAN总线通信等功能。其中操作盒按键采用薄膜按键。改造装置操作盒原理如图2所示。

图2   改造装置操作盒原理图

    操作盒主要原理为对按键输入信号进行处理判断，确认有效后，将按键信息通过CAN总线通信向控制箱发出控制命令，同时接收控制箱发来的开关状态信息及故障信息，并通过状态灯指示当前各个开关电器的状态。当有故障信息时，则将故障信息进行存储并由液晶屏进行显示，提示司机进行下一步的操作。

    控制箱：这是改造装置的执行机构，其主要有以下功能：模拟转换开关输出、模拟开关信号输出、采样开关信号输入、CAN通信信息传输、烟雾探测、温度采集等。故障切换装置控制原理如图3所示。

图3   改造装置控制原理

    转换开关控制模块实现模拟微机LW5转换开关和LCU1、LCU2转换开关的功能。开关信号输出模块实现各种隔离开关的功能。设计时，通过软件进行逻辑运算，硬件上采用类似继电器的常开或常闭触点进行控制切换输出，实现模拟转换开关及隔离开关的功能。在进行布线时，如果开关处正常位时线路为断开，则采用常开点并联接法，如果开关处正常位时线路为接通，则采用常闭点串联接法。以通风机1隔离开关27QS为例，采用常闭点串联接法，其接线如图4所示。

图4   通风机1隔离开关27QS接线图

    在图4中，当隔离开关27QS处于正常位时，控制箱通过控制继电器线圈不得电，常闭触点接通，401信号输出给LCU，实现了27QS正常位的功能；如控制箱控制继电器线圈得电，则常闭触点断开，401无输出至527，模拟实现了27QS隔离的功能。当将控制箱电源关闭后，继电器常闭点还是将线路接通，通过手动切换27QS还是可实现正常位、隔离位切换功能。当27QS处于隔离位时，无论控制箱控制的继电器吸合还是断开，隔离功能不变，不能实现正常位。因此，要先将27QS打在正常位后，控制箱控制输出才会有效。

    以制动风速隔离开关37QS为例，采用常开点并联接法，其接线如图5所示。

图5   制动风速隔离开关37QS接线图

    在图5中，当隔离开关37QS处于正常位时，控制箱通过控制继电器线圈不得电，常开触点不接通，401信号无输出至597，实现了37QS正常位的功能；如控制箱控制继电器线圈得电，则常开触点接通，401输出至597，模拟实现了37QS隔离的功能。当将控制箱电源关闭后，继电器常开点还是将线路断开，通过手动切换37QS还是可实现正常位、隔离位切换功能。当37QS处于隔离位时，无论控制箱控制的继电器吸合还是断开，隔离功能不变，不能实现正常位。因此，也要先将37QS打在正常位后，控制箱控制输出才会有效。

    关于微机及LCU转换开关的接法，与以上原理大致相同。

    开关信号输入模块实现对所有开关状态的检测，可用于确认开关动作是否到位或进行逻辑处理。硬件电路采用LCU的输入电路形式。

    通信模块采用CAN通信方式，有两个独立的CAN节点接口。其中一个节点与两个操作盒的CAN总线构成一个独立CAN总线网络，另一个节点与LCU内部CAN总线构成另一个独立的总线网，实现对LCU信息的监控。这样既能与LCU实现通信，又不会影响LCU内部的通信质量。

    增加烟雾探测模块，实现对机车高低压柜内部因电器烧损冒烟或起火时能及时的向司机报警，及时处理以防故障的扩大。硬件上主要是通过在高低压柜内部等地方加装烟雾探头进行监控，并实现数据通信。

    增加温度采集模块，实现对机车内部多点温度测量，可根据需要灵活选择测量点，方便进行机车内部温度分析，有利于对电器的维护。

4 结束语

    在不改变现有SS8 型电力机车电气逻辑控制关系的前提下，改造装置可方便地集中实现机车各种开关电器的故障转换，满足铁路机车单司机值乘时快速判断和处理机车电气故障的需要，也可推广应用到其它型号的机车。

其他作者：

    韩增盛（1966-），男，河南郑州人，副教授，学士学位，研究方向为机械工程 。

    编号：080535