2 系统主控电路示意-基于ADC车载检测电路设计
[摘 要]从HXD3D客运电力机车目前的运用情况来看，主断路器由电路系统引起的故障主要有主断合不上、断不开以及主断异常等，本文以HXD3D机车实际运用情况为背景，分析主断与车载微机（TCMS）、车载微机与LKJ2000型列车运行监控主机（LKJ）、自动过分相控制盒之间的控制电路联系，并通过由此引起的关于主断路器的常见故障，提出优化方案。
[关键词]HXD3D型电力机车 主断路器 控制电路 优化改进
中图分类号：TQ69.3 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0018-01
引言
HXD3D型客运电力机车目前采用的是赛德公司22CBDP1型真空主断路器（简称主断），它是整车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车上最重要的保护设备，当机车发生各种严重故障时能迅速、可靠、安全地断开机车总电源，从而保护机车上其他设备。
一、22CBDP1型真空主断路器工作原理
干燥的压缩空气通过进气接头进入断路器后分为两路：一路通过调压阀进入储气缸；另一路经过节流阀进入下绝缘子内腔中起到吹扫作用。闭合主断路器时，电磁阀线圈得电，打开电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入转换阀的控制腔，打开转换阀，另一路通过转换阀送入风缸，驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的动触头上移，使主断路器闭合。断开主断路器时，电磁阀线圈失电，电磁阀和转换阀均在弹簧的作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉，绝缘推动杆和主断路器的动触点在机械装置弹力作用下，向下移动，在小于40ms 的时间内将真空断路器的主触头断开（图1）。
二、主断路器与车载微机之间的电路联系及主断异常故障的发生
车载微机的控制逻辑如下（以司机室Ⅰ端为例）：司机通过扳键向微机发送主断合指令信号516，微机收到指令后发出合主断脉冲信号453（持续2S）使主断闭合，同时主断通过辅助触点向微机反馈高电平431信号；当司机通过扳键向微机发送主断分指令信号517，微机收到指令后发出合主断脉冲信号VCBOFF（持续2S）使主断分开，主断通过辅助触点向微机反馈低电平431信号。当司机连续操作扳键进行“分-合-分”时，在合主断脉冲信号453（持续2S）还存在的情况下，微机又发出分主断指令VCBOFF，此时高电平信号431没有失电，微机判断主断状态与发送指令不符，受电弓自动降下，微机报出“主断异常”、“网压低牵引封锁”故障，同时主断仍在闭合状态，无法进行“小复位”处理，必须停车进行“大复位”处理，造成停车事故。因此，为防止“主断异常”故障造成停车，必须要对主断控制逻辑进行优化，方案如下：对分主断指令VCBOFF进行优先级排序，即当主断分合指令信号VCBOFF和453同时以高电平状态存在时，微机先执行主断分指令VCBOFF，同时不必报出“主断异常”故障，若分主断指令VCBOFF发出3S后，主断仍在合位（微机通过431信号检测），微机则报出“主断异常”故障。经过上述逻辑优化后，机车不会因司机的误操作而出现“主断异常”故障而造成停车事故，也不会因主断不分而造成带电过分相，造成事故，微机也会更加准确的检测主断的分合状态。
三、车载微机（TCMS）与列车运行监控主机（LKJ）之间的电路控制联系
当机车手动过分相时，以机车Ⅰ端为例：当司机通过扳键手动分主断时，传递给微机信号517（分）指令，微机收到指令后，发出脉冲信号VCBOFF使主断断开，同时发出高电平1055信号（手动过分相分主断）给LKJ，LKJ数据显示“主断分”， 同理，司机通过扳键手动合主断，传递给微机信号516（合）指令，微机收到指令后，发出脉冲信号453使主断闭合，同时发出低电平1055信号（手动过分相合主断）给LKJ，LKJ数据则显示“主断合”，与此同时，主断则通过431信号的高低电平向微机反应分合状态。
从上述情况来看，LKJ数据所显示的主断闭合状态是司机的操作信号指令（手动过分相）和过分相控制盒所接收到的预告信号或强迫信号（自动过分相）指令，当主断工作正常时，其显示主断状态正确，若主断发生故障（断不开、合不上、主断异常）时，其显示的主断状态就是错误的，并非主断的真实分合状态，当有微机DLG数据可以反映机车过分相时的各项参数时，LKJ数据上所记载的主断状态有时不能反映主断的真实状态。因此，优化方案如下：在主断辅助触点中取一组常闭连锁，在端子柜2中的端子排上和1055信号线并联，同时，将微机走向端子柜2中的1054、1055信号线撤销，然后更改微机程序，无论是手动过分相、自动过分相还是半自动过分相，微机都不需要向LKJ传递信息，主断的断合状态信息直接由辅助触点向LKJ主机发送。经过上述优化后，当机车在运行中主断出现故障时，可以通过辅助触点向LKJ反映真实的合断状态，使LKJ记录的主断分合状态（尤其是过分相时）信息更真实、明确。
四、车载微机（TCMS）与自动过分相控制盒（简称分相盒）之间的电路控制联系及引起的主断不闭合故障
HXD3D机车目前采用的自动过分相控制盒分别为广铁、沈阳信号厂两家，其控制原理基本相同，但在机车自动过分相时，广铁过分相控制盒给微机发送预告信号499持续1S，沈阳过分相控制盒则给微机发送预告信号499则持续3S。微机在过分相时的控制逻辑为：从接收到控制盒发送的预告信号499分主断后，要经过5S时间，微机才能接受到下一个预告信号499后合主断，若在主断断开的5S内，即使微机接受到499信号，也不会发出高电平脉冲信号453使主断闭合。这样，便出现一个问题：当机车高速通过小区间分相时，会出现分相控制盒在主断断开的5S内将下一个预告信号499发送完毕，而微机在此期间不会发出高电平脉冲信号453使主断闭合的情况，造成机车在过分相后主断不自动闭合故障。针对此种故障，可修改广铁分相盒程序，使其接受到预告信号后，发送给微机的499信号将持续时间从1S改为3S，便可解决机车过分相时，因微机无法接受到499信号而造成的主断不闭合故障，降低机车在过分相时因主断不闭合引发机车故障的概率。
结束语
此文以HXD3D机车控制理论为指导前提，以机车的实际运用为背景，提出了几点关于主断路器控制电路系统的优化意见，希望对HXD3D机车进一步的优化设计有所帮助，保障HXD3D机车上线运行更加稳定、可靠。
参考文献
[1] 《HXD3D机车使用说明书》.
作者简介
谈敦龙，1988年10月3日出生。籍贯：甘肃省榆中县，2012年6月兰州交通大学本科毕业，2012年8月就职于中车大连机车车辆有限公司，助理工程师，现从事HXD3D机车售后服务工作。
