SS4機車X—IPM模塊誤觸發(fā)原因分析及解決方法

巨芳文

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤觸發(fā)會導(dǎo)致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓等問題，并提出了改進方案。

關(guān)鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發(fā)；感應(yīng)電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網(wǎng)壓波動、機車整流輸出不穩(wěn)定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產(chǎn)生感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統(tǒng)，該系統(tǒng)的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發(fā)電壓門檻值較低（9～28 V），當(dāng)SS4機車控制電路出現(xiàn)的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象的電壓超過集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊誤觸發(fā)，進而導(dǎo)致機車產(chǎn)生懲罰制動等故障，輕則會導(dǎo)致分解運行，重則會導(dǎo)致區(qū)間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔(dān)了WHY254次牽引任務(wù)，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節(jié)發(fā)生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區(qū)間動車，22：50再次出現(xiàn)故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產(chǎn)生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發(fā)現(xiàn)機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統(tǒng)懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器給804-LC送直流電壓后，當(dāng)電壓達到9～28 V時，機車產(chǎn)生懲罰制動，下載EB日志數(shù)據(jù)記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現(xiàn)感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象引起的集成處理器模塊誤觸發(fā)而導(dǎo)致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現(xiàn)有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統(tǒng)電路、處理器、繼電器驅(qū)動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統(tǒng)和分布式動力系統(tǒng)的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發(fā)的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現(xiàn)一些零散的信號和竄電現(xiàn)象，雖然隨之產(chǎn)生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發(fā)電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應(yīng)在可能發(fā)生竄電的線束到LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發(fā)電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可用該過濾裝置中的開關(guān)管控制電路的開通和關(guān)斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩(wěn)，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關(guān)斷瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應(yīng)選擇MOS管作為開關(guān)，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅(qū)動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關(guān)斷時產(chǎn)生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構(gòu)成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可在該過濾裝置中加入開關(guān)管，當(dāng)輸入低于限定電壓時，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，此時不能不能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作；當(dāng)輸入電壓高于限定電壓時，開關(guān)管處于開通狀態(tài)，此時能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩(wěn)。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器對LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統(tǒng)的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發(fā)電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電進入LOCOTROL系統(tǒng)的X-IPM模塊而導(dǎo)致的誤觸發(fā)。

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤觸發(fā)會導(dǎo)致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓等問題，并提出了改進方案。

關(guān)鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發(fā)；感應(yīng)電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網(wǎng)壓波動、機車整流輸出不穩(wěn)定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產(chǎn)生感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統(tǒng)，該系統(tǒng)的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發(fā)電壓門檻值較低（9～28 V），當(dāng)SS4機車控制電路出現(xiàn)的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象的電壓超過集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊誤觸發(fā)，進而導(dǎo)致機車產(chǎn)生懲罰制動等故障，輕則會導(dǎo)致分解運行，重則會導(dǎo)致區(qū)間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔(dān)了WHY254次牽引任務(wù)，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節(jié)發(fā)生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區(qū)間動車，22：50再次出現(xiàn)故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產(chǎn)生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發(fā)現(xiàn)機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統(tǒng)懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器給804-LC送直流電壓后，當(dāng)電壓達到9～28 V時，機車產(chǎn)生懲罰制動，下載EB日志數(shù)據(jù)記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現(xiàn)感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象引起的集成處理器模塊誤觸發(fā)而導(dǎo)致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現(xiàn)有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統(tǒng)電路、處理器、繼電器驅(qū)動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統(tǒng)和分布式動力系統(tǒng)的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發(fā)的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現(xiàn)一些零散的信號和竄電現(xiàn)象，雖然隨之產(chǎn)生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發(fā)電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應(yīng)在可能發(fā)生竄電的線束到LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發(fā)電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可用該過濾裝置中的開關(guān)管控制電路的開通和關(guān)斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩(wěn)，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關(guān)斷瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應(yīng)選擇MOS管作為開關(guān)，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅(qū)動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關(guān)斷時產(chǎn)生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構(gòu)成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可在該過濾裝置中加入開關(guān)管，當(dāng)輸入低于限定電壓時，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，此時不能不能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作；當(dāng)輸入電壓高于限定電壓時，開關(guān)管處于開通狀態(tài)，此時能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩(wěn)。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器對LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統(tǒng)的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發(fā)電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電進入LOCOTROL系統(tǒng)的X-IPM模塊而導(dǎo)致的誤觸發(fā)。

摘 要：SS4機車LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤觸發(fā)會導(dǎo)致機車懲罰制動等故障。分析了LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓等問題，并提出了改進方案。

關(guān)鍵詞：SS4機車；集成處理器模塊；誤觸發(fā)；感應(yīng)電壓

中圖分類號：U269.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0049-02

SS4型直流電力機車自帶的電磁干擾較大，有時會受網(wǎng)壓波動、機車整流輸出不穩(wěn)定、潮濕天氣等原因影響，造成控制電路產(chǎn)生感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。同時，SS4機車安裝的是LOCOTROL系統(tǒng)，該系統(tǒng)的集成處理器模塊（X-IPM）的觸發(fā)電壓門檻值較低（9～28 V），當(dāng)SS4機車控制電路出現(xiàn)的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象的電壓超過集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值時，就會使LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊誤觸發(fā)，進而導(dǎo)致機車產(chǎn)生懲罰制動等故障，輕則會導(dǎo)致分解運行，重則會導(dǎo)致區(qū)間機破。

1 故障情況介紹

2013-08-10，SS41013A+SS47124承擔(dān)了WHY254次牽引任務(wù)，在涿鹿—化稍營間運行時，1013A節(jié)發(fā)生了減壓100 kPa的懲罰制動，22：26列車停于153 874 m處，故障顯示：懲罰制動、ATP、動力切除，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除；22：41區(qū)間動車，22：50再次出現(xiàn)故障，列車停于152 476 m處，重新斷合LKJ主機電源后，故障消除。

SS41013機車回段后試車時沒有產(chǎn)生故障，EB日志（如圖1所示）顯示“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。

在查找機車懲罰制動的原因時，發(fā)現(xiàn)機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)RIM模塊J4插頭F點的804-LC（LOCOTROL系統(tǒng)懲罰制動指令）有時會輸出約5 V的電壓。分別更換機車A節(jié)LOCOTROL系統(tǒng)的擴展集成處理器模塊、繼電器接口模塊（RIM）和電源接線盒（PJB）后，804-LC仍輸出約5 V的電壓。人工使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器給804-LC送直流電壓后，當(dāng)電壓達到9～28 V時，機車產(chǎn)生懲罰制動，下載EB日志數(shù)據(jù)記錄顯示：“懲罰制動”“懲罰制動：ATP”。因SS4機車的控制電路有時會出現(xiàn)感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象，分析得出：RIM模塊輸出的804-LC線帶有約5 V的電壓是由機車控制電路的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象引起的集成處理器模塊誤觸發(fā)而導(dǎo)致的。

2 集成處理器模塊簡介

集成處理器模塊基于現(xiàn)有的LOCOTROL LSI處理器模塊，包括系統(tǒng)電路、處理器、繼電器驅(qū)動電路和與LCDM、RIM、EBV、EPCU模塊接口的IO板。該模塊是CCB II空氣制動系統(tǒng)和分布式動力系統(tǒng)的中央處理器，可提供空氣制動、LOCOTROL DP的軟件編程和維護記錄功能。

3 誤觸發(fā)的原因分析和改進方案

在大秦線SS4DP組合列車的運行中，機車控制電路可能會出現(xiàn)一些零散的信號和竄電現(xiàn)象，雖然隨之產(chǎn)生的電壓只有幾伏至十幾伏，但LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓門檻值較低，幾伏至十幾伏的電壓能達到該模塊觸發(fā)電壓的門檻值，并使模塊誤動作而造成懲罰制動等故障。因此，應(yīng)在可能發(fā)生竄電的線束到LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊之間加裝過濾裝置，并抬高模塊觸發(fā)電壓，從而使這些可能竄電的低電壓無法造成LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的誤動作。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可用該過濾裝置中的開關(guān)管控制電路的開通和關(guān)斷，從而達到“過濾”的作用，同時，可加入濾波電路，使輸出的電壓更加平穩(wěn)，對模塊起到更好的保護作用。在本次研究中，最重要的就是如何解決在開通和關(guān)斷瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓干擾問題。針對此情況，應(yīng)選擇MOS管作為開關(guān)，該管的工作頻率可達到20 kHz以上，且驅(qū)動電路比較簡單，具有高速、大功率、高耐壓的特點。但是，在開通或關(guān)斷時產(chǎn)生的尖峰電壓也會對MOS管造成損耗。對此，可采用由電阻Rs、電容Cs和二極管VDs構(gòu)成的RCD吸收電路，該電路對過電壓有較好的抑制效果，并選擇較大阻值的吸收電阻，這樣能在一定程度上降低損耗。

為了抬高模塊的觸發(fā)電壓，可在該過濾裝置中加入開關(guān)管，當(dāng)輸入低于限定電壓時，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，此時不能不能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作；當(dāng)輸入電壓高于限定電壓時，開關(guān)管處于開通狀態(tài)，此時能觸發(fā)LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊動作。另外，可在裝置中加入濾波模塊，這樣能使輸出的電壓更平穩(wěn)。加入過濾裝置前、后的工作原理分別如圖2和圖3所示。

4 方案可行性分析

使用可調(diào)直流電壓發(fā)生器對LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊施加直流脈沖后，LOCOTROL系統(tǒng)集成處理器模塊的觸發(fā)電壓為9～28 V。在實際的機車電路中，集成處理器模塊通過電源接線盒PJB與機車接口電路相連。本方案中在機車接口電路與LOCOTROL系統(tǒng)的電源接線盒之間安裝了過濾裝置，并抬高了X-IPM模塊的觸發(fā)電壓，消除了機車接口電路中控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電現(xiàn)象。該方案能夠避免因機車控制電路可能存在的感應(yīng)電壓或竄電進入LOCOTROL系統(tǒng)的X-IPM模塊而導(dǎo)致的誤觸發(fā)。