SS3 型机车电子柜预备故障电源检测装置的研制（怀化机务段技术科；湖南 怀化 418000）摘要：通过对我段 SS3 型电力机车电子柜预备故障情况进行统计及原因分析，研制开发便携式电子柜预备故障电源检测装置，在机车发生电子柜预备故障后，将装置串连安装在电子柜与机车回路相连的任一 N101N106 插头座之间，对引发电子柜预备故障相关的电流和脉冲信号进行实时监测、存储和信息提示，在机车运用和日常检修时发现故障而及时消除机破隐患。装置采用单片机主控制芯片，通过中央处理控制模块、信号采集模块、A/D 数模转换模块、故障信息显示模块、开关按键控制模块、数据存储模块、信号输出控制模块和装置供电模块进行系统控制，并设计地面数据分析系统对相关信号进行故障分析和性能趋势分析。关键词：电力机车；电子柜预备；电源；检测装置1 现状调查及分析目前配属我段共 120 台 SS3 型电力机车，由于速度传感器接线盒插头座进水、线路磨损、电子插件故障和电流电压传感器故障的原因，难免有时性发生电子柜内 Z157 电源插件提供的 5V、15V 和24V 电源故障而引发机车电子柜预备的故障，而机车运行中发生该故障极易引发机破。统计我段 2005 和 2006 年度 SS3 型机车的机破和临修故障发生情况，共 19台次机车发生电子柜预备故障，其中 2 台机车由于速度传感器接线盒插头座进水引发 701线 15V 电源接地短路而发生机破，故障率达 4%，机破率达 5。从所发生电子柜预备故障机车的原因进行分析，造成 SS3 型机车电子柜预备故障的原因有三个方面：其一是电子柜提供给速度传感器用15V 电源、电压电流传感器用 24V 电源和司控器电位器用 15V 电源，某路电源负载或连线存在接地短路故障；其二是电子柜提供给机车整流柜的各路脉冲信号线或脉冲盒，存在接地短路故障；其三是电子柜内电源插件或相关电子插件本身存在5V、15V 和24V 电源通道信号接地短路故障。而前两个方面的原因，是引发电子柜预备故障最主要的原因，在机车运行中如发生电子柜预备故障也是最易引发机破，而第三个方面的原因乘务员可以通过转换电子柜 A/B 组操作的方法避免机破。当机车运行中有时性发生电子柜预备故障，而回段后故障现象又不再现，给故障查找处理和防止机破发生构成较大难度，所以当有时性发生该类故障时，针对电子柜所提供 5V、15V 和24V 电源和电子柜提供的脉冲信号进行实时状态检测，从而在故障再现时通过技术人员添乘和回段数据分析以有效处理是很有必要的。2 检测装置的技术方案及说明为确保 SS3 型机车运行中由于电子柜提供的 5V、15V 和24V 电源负载有时性接地短路引发电子柜预备故障能及时有效处理，而不至于由于该故障引发机破。可以通过开发一套便携式电子柜预备故障电源检测装置，在机车电子柜预备故障发生或有时性发生时，通过与电子柜预备故障相关的电子柜上 N101、N102、N103、N104 和 N106 任一插头座进行串连连接，机车运行中电源检测装置实时采样、监测和存储记录各路电源信号或脉冲信号，对故障电源信号和脉冲信号予以准确定位提示（从而确保添乘技术人员进行快速查找而及时处理），装置可以对故障电源信号通道自动或手动切除以保障机车继续运行，机车回段后通过转储分析控制盒存储数据确认各路信号状况以定位故障处所而进行有效修复，其便携式电源检测装置相关部分框图和作用说明如下：2.1 装置构成框图图 12.2 各组成模块作用说明2.2.1 中央处理控制模块：采用单片机主控制芯片，汇总控制相关信息流，控制整过检测仪的核心工作（监测存储采样的电流信号和脉冲信号，检测存储脉冲信号相关脉冲盒的电阻，各相关车型和插头座编号等参数的设置，处理键盘按键信息，控制相关信息显示，自动切除信号输入模块A/D 模数转换模块中央处理控制模块故障信息显示模块开关控制、按键操作和供电模块信号输出控制模块数据存储处理模块相关可切除信号） ；2.2.2 信号输入模块：采集所检测的各路电源和脉冲信号，提供电流和脉冲信号输入通道；2.2.3 模数转换模块：所输入的模拟数据量，进行相关的数据转换以进行检测确认，对所监测的电流和脉冲信号进行转换成装置能识别的模拟信号；2.2.4 故障信息显示模块：通过液晶显示屏和 LED 状态指示灯进行信息显示，对相关已检测存储的故障信号信息和状态信息进行提示和显示，以提供故障信号处所的快速查询；2.2.5 开关控制和按键操作模块：各控制开关、选择按键和切除转换输入控制模块（设置有显示屏信息查询按键、手动/自动切除故障信号通道转换开关、手动切除故障信号开关、装置故障切除开关、电源开关） ；2.2.6 数据存储处理模块：对主控制模块所检测的各路信号故障和状态信息进行存储，实时对相关数据进行存储以便后续分析和故障定位处理，通过 U 盘火线转储方式将数据转储至计算机以进行故障分析和直流传感器、脉冲盒的状态分析；2.2.7 信号输出控制模块：依据检测装置所实时监测到各通道信号状况，当信号故障发生时，模块参照手动/自动切除故障信号转换开关设置状况将故障信号进行切除，并在显示屏上进行故障信号是否可切除和如何切除的操作提示，确保能及时排除电子柜预备故障而又保证机车不引发其它故障；2.2.8 装置供电模块：通过 24V 蓄电池对装置进行供电，而不取用机车 110V 供电，避免取电困难和干扰机车运行的弊端；2.2.9 数据地面分析系统：电源检测装置内置 128M 数据存储空间，在电子柜预备故障检测时存储记录相关的故障信号，而在机车日常检修中也可以通过装置对相关脉冲信号脉冲盒和直流传感器进行性能状态数据存储，所保存的数据在必要时通过 U 盘火线转储方式转储至地面专用计算机，通过计算机对相关数据进行故障分析和部件性能趋势分析。2.3 工作原理说明2.3.1 装置可实现目的便携式的电子柜预备故障电源检测装置主要目的有：第一方面是机车运行中发生电子柜预备故障，机车回段后其故障现象不再现，此时无法进行有效的故障处理，通过技术人员上车添乘处理将装置串接在可能引发故障的电子柜相关插头座中间进行相关信号的检测、存储、提示和自动保护动作，以防止运行中再次有时性发生电子柜预备故障引发机破故或机车回段有针对性对存储故障信号进行检查处理；第二方面是运行中发生电子柜预备故障，机车回段后故障现象可再现，此时通过将装置串接至电子柜相关插头座，直接在库内进行各路电源和整流柜脉冲信号的检查，达到快速有效查找并处理该故障原因的目的；第三方面是在机车日常检修中，可以对机车电子柜24V 电源通道相关的电流传感器、电压传感器和整流柜脉冲信号脉冲盒的状态进行其性能趋势分析，以便及时发现部件故障排除机破隐患。2.3.2 装置工作原理2.3.2.1 对于由电子柜提供输出的15V 和24V 信号以及输入电子柜的 110V 供电信号，当这些电子柜电源信号负载回路存在接地、短路或干扰波动故障时，就会引发机车电子柜预备故障导致机车无流无压发生机破。此时将电子柜与机车回路相联的故障相关任一插头座拆下（N101、N104 和 N106） ，通过电子柜预备故障电源检测装置上的对接插头座将其串联在拆下的插头和插座之间，设置好相应的车型、车号、插头座编号和其它相关信息，将相关的手动/自动故障信号切除转换开关和故障隔离开关置于正常位，装置通过中央处理模块对各定义的相关模拟信号进行监测，当某路通道电源信号异常时装置予以记录存储并进行显示屏和LED 灯显提示，添乘技术人员依照装置信息和处理提示可以快速查找并有效处理故障电源通道信号避免机破（可通过处理引发故障的原因或操作装置切除开关甩除故障处所） ，对于有时性发生的故障机车回段后可通过数据分析准确定位故障电源处所。2.3.2.2 对于由电子柜提供给整流柜的脉冲信号，当该类信号负载回路存在接地、短路或虚接干扰波动故障时，也会引发机车电子柜预备故障导致机车无流无压引发机破。此时将电子柜与机车回路相联的故障相关任一插头座拆下（N102 和 N103） ，通过电子柜预备故障电源检测装置上的对接插头座将其串联在拆下的插头和插座之间，添乘技术人员后续操作同上，但不能设置手动/自动故障信号切除开关为自动位，以防某路脉冲信号丢失引发烧损对应的整流元件。2.3.2.3 对于由电子柜相关的电子插件 5V、15V 和24V 电源故障引发电子柜预备故障，装置不能进行监测存储，通过转换电子柜 A/B 组的方法予以确认排除。3 装置效果开发的 SS3 型机车便携式电子柜预备电源检测装置，在机车运行中发生电子柜预备故障后，将装置安装串联连接至电子柜与机车回路相连的任一 N101N106 （插头座具体检测信号见附件）之间，对引发电子柜预备故障相关的电流和脉冲信号进行实时监测、存储和信息提示。对于有时性发生的故障通过技术人员添乘确认各相关信号状况结合该装置进行有效及时处理，从而达到既确认到故障处所又防止机破故发生的作用；对于机车回段后一直存在的该类故障则可以起到快速查找故障处所，达到有效处理的作用；而对于24V 相关的电流电压传感器和整流柜脉冲盒，在机车日常检修中可进行定期的性能和趋势分析，及时发现存在隐患的相关传感器和脉冲盒而予以更换，防止机车运行中发生的电子柜预备故障和触发脉冲缺失引发整流柜整流元件烧损的问题，达到防范机破的作用。由此可见该装置有两方面的效果：第一方面是有效防止由于电子柜预备故障造成机破故的发生，确保铁路运输秩序畅通；第二方面是可以极大地提高电子柜预备故障的处理效率和节约检修成本，如机车回段后故障现象一直存在则可以快速有效处理，如故障现象有时性发生则可以防止频繁安排技术人员因为该故障添乘和更换故障无关部件，确保机车正常检修秩序和效率。从而发挥该装置明显的经济效益和社会效益。