斯里蘭卡內(nèi)燃動(dòng)車組輔助功能試驗(yàn)器設(shè)計(jì)

侯秀芳 桑占良 李善文 董建磊

摘 要：文章介紹了用TT4CA型四路溫度變送器和LED指示燈設(shè)計(jì)的一種內(nèi)燃動(dòng)車組、發(fā)電車用調(diào)試用功能試驗(yàn)器。TT4CA型四路溫度變送器模擬中冷水和高溫水傳感器給動(dòng)車的控制微機(jī)信號(hào)，進(jìn)行冷卻風(fēng)扇的功能試驗(yàn)；采用LED指示燈顯示鐵路車輛貫穿線是否加壓，驗(yàn)證貫穿線的加壓功能。

關(guān)鍵詞：溫度變送器；功能試驗(yàn)器；冷卻風(fēng)扇；貫穿線

1 引言

內(nèi)燃機(jī)車、內(nèi)燃動(dòng)車組或鐵路客車發(fā)電車中，為保證柴油機(jī)處于一個(gè)比較理想的工作溫度，必須對(duì)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得柴油機(jī)高溫水和中冷水溫度處于設(shè)定的溫度范圍才能保證柴油機(jī)的正常工作，因此在內(nèi)燃機(jī)車和發(fā)電車的水阻試驗(yàn)中，散熱裝置內(nèi)冷卻風(fēng)扇運(yùn)行狀態(tài)的控制和功能試驗(yàn)驗(yàn)證就顯得尤為重要。冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)是根據(jù)中冷水和高溫水的溫度變化進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，在傳統(tǒng)的水阻試驗(yàn)中一般是根據(jù)柴油機(jī)加載后，利用車輛冷卻水管路上安裝的高溫水和中冷水溫度傳感器進(jìn)行功能試驗(yàn)驗(yàn)證，這種情況下僅能驗(yàn)證冷卻風(fēng)扇正常開閉和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)于保護(hù)性試驗(yàn)項(xiàng)目尤其是高溫水、中冷水超溫報(bào)警、柴油機(jī)卸載、停機(jī)等功能性試驗(yàn)在正常水阻試驗(yàn)中一直沒有一個(gè)方便、安全的試驗(yàn)驗(yàn)證方法。

鐵路車輛編組后的線路連接全部是通過車端連接器連掛實(shí)現(xiàn)，貫穿線的連接正確與否直接決定了車輛編組后能否正常運(yùn)用。在鐵路車輛的電氣調(diào)試試驗(yàn)中，對(duì)于車輛貫穿線部分，尤其是信號(hào)控制、重聯(lián)通訊線等均需進(jìn)行測(cè)量以確認(rèn)貫穿線是否連接正確、信號(hào)傳遞有無缺陷，現(xiàn)有的試驗(yàn)方法是在車輛不通電的狀態(tài)下利用校線器首先確認(rèn)線路的貫穿性，然后在車輛供電狀態(tài)下利用萬用表等手持式測(cè)量?jī)x器在車端連接器處測(cè)量各輸出點(diǎn)的帶電加壓情況是否正常， 這種方法操作繁瑣、安全性差，存在萬用表表針短路和人員觸電的隱患，且測(cè)量準(zhǔn)確性不高。

為解決以上問題，經(jīng)過設(shè)計(jì)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)制作了內(nèi)燃機(jī)車、發(fā)電車的功能試驗(yàn)器以實(shí)現(xiàn)方便、安全、有效的進(jìn)行冷卻風(fēng)扇功能試驗(yàn)和車輛貫通線驗(yàn)證試驗(yàn)。在斯里蘭卡內(nèi)燃動(dòng)車組的試驗(yàn)中得到了很好的應(yīng)用。

2 冷卻風(fēng)扇控制用溫度信號(hào)電路設(shè)計(jì)

圖1所示為溫度信號(hào)電路，功能試驗(yàn)器上安裝有2個(gè)可調(diào)電阻器以及溫度變送器，利用電位器可調(diào)特性和溫度變送器將電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的原理，采用模擬溫度傳感器的方式，將電流模擬信號(hào)送給車載微機(jī)。車載微機(jī)根據(jù)所模擬的溫度信號(hào)值進(jìn)行運(yùn)算并產(chǎn)生控制信號(hào)，同時(shí)車載微機(jī)顯示屏顯示溫度數(shù)值。

TT4CA型4路溫度變送器通過CN2過渡連接器與車載電路通信，其中T1線連接車輛冷卻水管路上安裝的高溫水溫度傳感器1，T2線連接輛冷卻水管路上安裝的中冷水溫度傳感器2，PLC1和PLC2線與車載微機(jī)通信，24V電源線與車載微機(jī)電源線相連，100線為備用線。

當(dāng)選擇開關(guān)K3打到“模擬”位時(shí)，通過調(diào)節(jié)電位器1和電位器2，TT4CA型4路溫度變送器輸出兩路（4～24）mA的電流信號(hào)到車載微機(jī)的模擬輸入模塊，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)可調(diào)電阻器模擬高溫水和中冷水溫度變化，達(dá)到控制冷卻風(fēng)扇進(jìn)行功能試驗(yàn)的目的。通過調(diào)節(jié)電阻器可以方便地實(shí)現(xiàn)高溫水、中冷水超溫報(bào)警、柴油機(jī)卸載、停機(jī)等保護(hù)性試驗(yàn)驗(yàn)證。當(dāng)開關(guān)打到“實(shí)測(cè)”位時(shí)，T2線與PLC2線相連，T1線與PLC1線相連，將溫度傳感1和溫度傳感器2的信號(hào)直接送入車載微機(jī)，車載微機(jī)所取得的是車輛中實(shí)際的中冷水和高溫水的溫度信號(hào)。

T14CA型四路溫度變送器共有四路輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，當(dāng)該試驗(yàn)器用于發(fā)電車試驗(yàn)時(shí)，按照相同的設(shè)計(jì)思想可將兩個(gè)柴油發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的四個(gè)溫度傳感器全部接入四路輸入輸出點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)分別控制。當(dāng)發(fā)電車為三機(jī)組時(shí)，可通過再增設(shè)一個(gè)T14CA型四路溫度變送器來實(shí)現(xiàn)。

3 車輛貫穿線功能試驗(yàn)驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)

以目前四方股份公司在產(chǎn)的斯里蘭卡內(nèi)燃動(dòng)車組為例說明車輛貫穿線功能試驗(yàn)驗(yàn)證電路的設(shè)計(jì)，圖2為斯蘭卡動(dòng)車控制原理圖，+110，-110為110V電源線，來自動(dòng)車的直流電源配電柜，L3、YJ、BJ、WS、F2、F1、L2、L1、+110、-110線為整列車的貫穿控制線。從圖中可以看出閉合1Q1斷路器，并且電壓正常（1KM3吸合），當(dāng)1SA1轉(zhuǎn)換到“半載”位時(shí)，1KM5得電吸合，1KM5觸頭閉合，L1線（客室照明I控制線）得電；當(dāng)1SA1轉(zhuǎn)換到“全載”位 時(shí)，1KM5、1KM6得電吸合，1KM5、1KM6觸頭閉合，L1、L2（客室照明II控制線）得電；當(dāng)1SA2轉(zhuǎn)換到“半載”位時(shí)，1KM7得電吸合，1KM7觸頭閉合，F(xiàn)1（風(fēng)扇控制I）得電；當(dāng)1SA2轉(zhuǎn)換到“全載”位時(shí)，1KM7、1KM8得電吸合，1KM7、1KM8觸頭閉合，F(xiàn)1、F2（風(fēng)扇控制II）得電；當(dāng)1SA3轉(zhuǎn)換到“開”位時(shí)1KM9得電吸合，1KM9觸頭閉合，L3（腳蹬燈控制線）得電。

圖2 斯蘭卡動(dòng)車控制原理圖

在車輛單車電氣調(diào)試試驗(yàn)中，如何采用一種簡(jiǎn)便、直觀的方式為驗(yàn)證車輛貫穿線的連接和功能的正確性，基于以上的車輛電氣原理分析和相關(guān)要求，提出如下設(shè)計(jì)思路來解決以上問題：

圖3為車輛貫穿線功能試驗(yàn)驗(yàn)證電路。D1指示燈與F1線相連，用來是指示列車第一組供電信號(hào)（風(fēng)扇控制1）的控制信息；D2指示燈與F2線相連，用來指示列車第二組供電信號(hào)（風(fēng)扇控制2）控制信息；D3指示燈與L1線相連，用以指示第一組供電電源（照明I）的控制信息；D4指示燈與L2相連，用以指示第二組供電電源（照明II）的控制信息，D5指示燈與L3線相連，用以指示第三組供電電源（腳蹬燈）的控制信息。

D6～D9與+110線相連，用以指示+110V電源線的貫通線是否貫通；BJ線（報(bào)警信號(hào)線）經(jīng)K1轉(zhuǎn)換開關(guān)可以與D10指示燈相連，也可以與+110線連接，當(dāng)將K1轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“拖車”位時(shí)，BJ與D10指示燈相連用于試驗(yàn)拖車，當(dāng)將K1轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“動(dòng)車”位時(shí)，BJ與+110線連接用于測(cè)試動(dòng)車，當(dāng)BJ為+110V時(shí)，動(dòng)車的報(bào)警信號(hào)燈亮、蜂鳴器鳴叫；YJ線（應(yīng)急電源線）經(jīng)K2轉(zhuǎn)換開關(guān)可以與D11指示燈相連，也可以與-110線連通，當(dāng)將K2轉(zhuǎn)換至“動(dòng)車”位時(shí)，與D11指示燈相連用于動(dòng)車試驗(yàn)，當(dāng)將K2轉(zhuǎn)換至“拖車”位時(shí)與-110線連接用與測(cè)試拖車。車輛功能試驗(yàn)器的CN1連接器經(jīng)過渡連接器可直接與斯里蘭卡動(dòng)車組的車端連接器相連接

在車輛單車試驗(yàn)中，直接將功能試驗(yàn)器接至車端連接器處，車輛通電時(shí)驗(yàn)各貫穿線的加壓情況可直觀地通過LED指示燈的亮滅來驗(yàn)證各貫穿線加壓情況，以直觀、簡(jiǎn)便的方法驗(yàn)證了貫穿線的連接和功能。該功能試驗(yàn)器用于其車輛試驗(yàn)時(shí)，可按照同樣的設(shè)計(jì)思路將來調(diào)整線路連接形式實(shí)現(xiàn)貫穿線的試驗(yàn)驗(yàn)證。

4 功能試驗(yàn)器顯示面板布置及箱體設(shè)計(jì)

圖4為顯示面板布置圖，功能試驗(yàn)器顯示采用指示燈顯示；指示燈采用LED，功耗小亮度高，指示燈安裝于絕緣板上，發(fā)光體鑲嵌在箱體面板，指示燈標(biāo)識(shí)采用面板貼膜形式，可根據(jù)不同的貼膜實(shí)現(xiàn)不同的功能指示標(biāo)識(shí)，圖中D1～D12為L(zhǎng)ED指示燈，K1～K3為轉(zhuǎn)換開關(guān)，RT1～RT2為電位器（0～200）Ω，CT1～CT2為檢測(cè)輸出點(diǎn)。

功能試驗(yàn)器的箱體采用鋁合金材料制作而成，箱體為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其中長(zhǎng)為240mm，寬為180mm，高為120mm。在箱體的側(cè)面安裝有CN1、CN2兩個(gè)連接器，連接器固定牢靠，便于插拔并具有良好的防水防塵性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文中介紹的車輛功能試驗(yàn)器采用模擬溫度信號(hào)的方式，進(jìn)行冷卻風(fēng)扇功能模擬試驗(yàn)，采用LED指示燈顯示驗(yàn)證貫通線是否加壓，方便了車輛的電氣系統(tǒng)調(diào)試工作。該試驗(yàn)器經(jīng)過在斯里蘭卡內(nèi)燃動(dòng)車組中的應(yīng)用試驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)是可行的，利用該功能試驗(yàn)器可以準(zhǔn)確、安全、連續(xù)、有效的進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)提高調(diào)試試驗(yàn)工作效率。按照功能試驗(yàn)器的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，在鐵路客車及其他軌道車輛的貫穿線功能驗(yàn)證中完全可以按照此方法進(jìn)行功能試驗(yàn)器設(shè)計(jì)制作進(jìn)行功能驗(yàn)證試驗(yàn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]TT4CA型4路溫度變送器使用說明書.

[2]斯里蘭卡動(dòng)車組電氣原理接線圖.