論文：淺談SS8型電力機車微機控制系統的基本原理和常見故障處理

SS8型電力機車是採用微機控制的準高速客運電力機車，整個微機控制系統由微機控制櫃和彩色液晶顯示屏兩部分組成，除傳統的牽引制動控制和防空轉滑行控制外，還具有故障診斷和故障數據記錄功能。微機控制櫃中的信息顯示插件是微機控制櫃與彩屏的接口。機車正常運行時，彩屏顯示機車工況及運行參數，發生故障時顯示故障種類、故障參數等並提示司機應採取何種措施。

一、硬件特點

微機控制櫃以插件箱為基本控制單元，每個插件箱獨立控制1個轉向架，即第一層插件箱(RACK1)控制I端轉向架，第二層插件箱(RACK2)控制II端轉向架，第一層與第二層插件箱佈線稍有不同。第一、二層插件箱中對應位置的插件相同，插件可以互換，但同一插件箱中的數字入/出A、B插件由於內部跨接矩陣不同而不能互換。

1.模擬輸入信號:司機控制器的指令信號、電壓/電流傳感器的反饋信號、速度傳感器反饋信號、制動缸壓力傳感器反饋信號等，分別經相應信號調整處理電路，送A/D採樣。

2.模擬輸出信號:計算機輸出的數字控制量，經D/A轉換輸出8路模擬信號。

3.外部數字信號:經帶過壓吸收的光電隔離的數字信號輸入電路後，送CPU的內部數據總線。

4.內部數字信號:通過無隔離的通用數字輸入/輸出通道(GP線)用於插件箱內部各插件間的連接。這種GP線既可以用作輸入，又叫以用作輸出，根據不同的應用通過跨接矩陣靈活設置，大大增強了數字入/出的通用性。

5.數字輸出信號:經繼電器隔離輸出數字控制信號，如過載跳主斷等。

6.脈衝輸出信號:脈衝控制及根據SBC送來的移相控制信號(UE1、UE4)控制晶閘管的觸發時刻和觸發位置，實現牽引/制動的調速控制。

二、微機控制系統功能概述

1.牽引控制功能

2.制動控制功能

3.防空轉/滑行保護功能

防空轉、防滑行控制使機車運行在儘可能大的粘者附近，可以保證機車在任何軌麪條件下啟動、加速、制動不擦傷輪軌，不發生牽引電機超速。

4.故障轉換功能

SS8機車微機控制裝置不設A、B組，採用轉向架獨立控制，即每個插件控制一個轉向架。故障轉換開關在微機櫃左上部，三個位(Ⅰ位、Ⅱ位、正常位)的含義與模擬車不同:Ⅰ、Ⅱ位作故障位，平時應放在正常位。

5.交叉保護功能

6.自檢功能

7.列車供電控制功能

列車供電系統的功能是將供電繞組的交流電壓整流濾波成為直流600V向列車供電，以滿足客車車廂空調、採暖、照明等用電需要。

8.自動過分相

所謂自動過分相就是免去手動操作，由機車上自動分合主斷路器來通過電網分相區，目前僅廣深線SS8機車運用自動過分相功能。在分相區前後若干距離處各埋設地面無源信號設備，平時不工作。在機車的前後左右四個方位距軌面正上方10釐米左右裝有地感器。在機車運行時，地感器不斷髮射高頻信號，地面信號裝置受高頻信號感應而得能量，併發射一定頻率的信號，機車上的地感器檢測到這一信號，給微機櫃送一110V數字過分相信號(PHASE)。在此應注意，無論在過分相前分主斷還是在過分相後合主斷，微機櫃所接到的信息是一樣的過分相信號。

三、常見故障分析及處理方法

1.無流

無流分正常無流及故障無流兩種情況。正常無流主要是由於手柄位置不當或安全系統(如列車運行監控裝置)要求產生的卸載無流。故障無流的原因如下:

(1)線路接觸器未閉合，主電路未構成。

(2)預備、零位、牽引、制動等狀態信號不對。最常見的是預備不好，引起微機櫃封鎖脈衝。

(3)微機櫃未收到司機給定指令，如司機控制器電位器無電源、無輸出或傳輸線不良。

(4)微機櫃未收到牽引響應或制動響應信號。這可能是牽引主電路或制動主電路未構成，也可能是線路接觸器和勵磁接觸器的聯鎖接點接觸不良。

(5)運行中正常位時突然某架無電流，有可能是電源自身保護造成的。這可用分合電子控制自動開關的方法，使電源重新起動來解決。

(6)微機櫃封鎖脈衝。一般應首先考慮沒有同步電壓或插件未插到位，此外外部復位的復位繼電器不釋放，帶插座的芯片接觸不良等也可能造成無流。

2.電流不平衡

(1)由傳感器引起的電流不平衡。重點檢查電流傳感器、電壓傳感器是否有正偏或負偏的現象，速度傳感器鬆脱或故障，傳感器正負偏較大或其它故障時必須更換。

(2)由硅元件損壞引起的電流不平衡。此故障表現為:在主橋沒有全開放以前，電流不平衡不明顯，因為系統為閉環控制，當主橋滿開放或已達到電機限壓時，電機電流不平衡現象加劇。回庫後應對硅元件和快熔進行檢套，發現損壞進行更換。

(3)由於輪徑設定不當引起的電流不平衡。

(4)由於微機本身故障、接插元器件鬆動引起的電流不平衡。

(5)由於二次削磁引起的電流不平衡。

3.過載

當電流傳感器故障無電流反饋時、電壓傳感器故障失去限壓功能時及變流器觸發極故障時，都可能引起過載，主斷路器跳閘。應更換相關故障元器件。

4.竄車

所謂竄車指手柄一離開零位就有較大的電樞電流，使機車存在衝動的現象。造成此現象的原因有:

(1)司控器線接錯，或電位器不良，使司控器輸出的電壓異常，微機接收到錯誤的手柄位後產生錯誤的.控制輸出。

(2)脈衝控制板或脈衝放大板故障，造成可控硅開放角錯誤。

(3)同步變壓器接線錯誤，使其極性產生變化，從而導致脈衝控制板產生錯誤的控制脈衝。

5.彩色顯示屏全黑

彩色顯示屏全黑的原因有:

(1)多功能接口板保險燒壞。經常是因為X103上110V電源接反。

(2)多功能接口板電源模塊燒壞。可用萬用表測板上X2的奇偶腳之間是否有+5V電壓。

(3)背光電源逆變器壞。可用萬用表量X7、X8的1、2腳，正常時應有交流電壓200～1000V。注意1腳要接表的正端。

(4)多功能接口板X7、X8是否與顯示屏連接好。

(5)顯示屏損壞(燈管壞)。

6.顯示屏全白無字符顯示

通常情況為顯示線鬆動，顯示屏與顯示卡未正常連接。

7.微機屏顯示一、二架故障

造成微機屏故障燈亮的原因，一是微機電源故障，二是微機與顯示屏通信故障，三是兩個司機室電鑰匙全合上後，造成通信衝突。先易後難，首先檢查兩個司機室電鑰匙狀態，如全合上，應將另一端司機室的電鑰匙斷開。

8.微機顯示正常，提手柄發現二架無壓無流。

處理:首先更換二架的脈衝放大和脈衝控制插件，故障現象仍然存在。再更換單板機，故障還是未能消除。後更換同步變壓器，正常。

分析:對於機車無壓無流的現象，原因一是工況電路異常，如預備、零位、牽引、制動等狀態信號不對，引起微機脈衝封鎖;原因二是微機接收不到手柄位給定指令，如司機控制器無電源，電位器無輸出或傳輸線不良;原因三是微機櫃插件不良;原因四是無同步同壓。

9.先一架故障，後二架也故障，復位不成功。

處理:檢查發現為兩架微機電源均保護，可以確定為微機板存在短路或微機外部電路存在短路現象，甩開N101插頭後正常，可以斷定為外部傳感器短路，更換一軸傳感器後正常。

分析:SS8型微機電源板有短路保護功能，一旦存在過流現象時，電源板就會自動關閉。電源板除給微機櫃的各個插件供電後，還為司控器、電壓電流傳感器、速度傳感器供電以及產生觸發脈衝，以上各個環節存在短路現象時，均會使微機電源保護。因為外部短路的原因，廣鐵集團所屬機務段已經發生幾起機破事件。目前，株洲電力機車研究所正在研究解決方案。發生此類故障時，可以通過以下辦法進行應急處理:司機停車後關閉微機電源，打開微機櫃蓋板，取下先故障的那一架微機的轉換控制板，一二架轉換開關置正常位，利用良好的一架的電機運行回段處理。