胡銀年

摘要：文章探討國產(chǎn)電力機(jī)車上的微機(jī)應(yīng)用狀況，并且對(duì)微機(jī)控制技術(shù)在電力機(jī)車上的發(fā)展方向進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：國產(chǎn)電力機(jī)車;微機(jī)控制技術(shù);應(yīng)用

隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，國家對(duì)于高速列車控制功能的發(fā)展需求，在當(dāng)前最新研制與應(yīng)用的機(jī)車中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用無疑是焦點(diǎn)話題之一，這也是我國控制技術(shù)高速發(fā)展的重要見證。

1.國產(chǎn)電力機(jī)車控制技術(shù)的發(fā)展歷程概述

國產(chǎn)電力機(jī)車的發(fā)展從SS1一直到SS8，控制技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)階段：①有觸點(diǎn)控制。SS1機(jī)車為其中的典型代表，其主要的控制電路由開關(guān)與繼電器祖組成;②以小規(guī)模集成器件與分立器件的模擬控制，其中代表的機(jī)車包括SS2、SS3以及SS4等;③以中規(guī)模集成電路運(yùn)行為基本要求的模擬控制，其基礎(chǔ)的模擬控制基礎(chǔ)主要是8K模擬技術(shù)，國產(chǎn)化后主要應(yīng)用于SS4改進(jìn)型、SS5以及SS6等;④以大規(guī)模集成電路為運(yùn)行基礎(chǔ)的微機(jī)控制，其主要的代表機(jī)車包括SS4B、S8等。

2.國產(chǎn)電力機(jī)車上的微機(jī)應(yīng)用

電力機(jī)車上微機(jī)的應(yīng)用最早是用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與采集。在1983年的時(shí)候，研究人員就能夠使用Z80單板機(jī)對(duì)SS1機(jī)車在不同工況下的工作參數(shù)與功率進(jìn)行測(cè)量，然后在部件控制方面應(yīng)用到微機(jī)。

近些年來，為了充分保障機(jī)車在行駛使的安全性，研究人員應(yīng)用微機(jī)在機(jī)車的運(yùn)行進(jìn)行了記錄與監(jiān)控，并且也開發(fā)出更多的機(jī)車運(yùn)行記錄儀，其中具有代表性的一種產(chǎn)品就是LKJ-93。該產(chǎn)品能夠?qū)⒌孛嫘盘?hào)作為主要的信號(hào)，集記錄與監(jiān)控與一體，在超速行駛的時(shí)候能夠進(jìn)行常用制動(dòng)、卸載以及緊急制動(dòng)的分級(jí)處理。另外一種機(jī)車的主體信號(hào)為機(jī)車信號(hào)，主要用途在于高速列車的安全裝置，該機(jī)車是由我國鐵科院通號(hào)所研制并開發(fā)的速度分級(jí)控制系統(tǒng)。

微機(jī)控制系統(tǒng)在國產(chǎn)電力機(jī)車的應(yīng)用與開發(fā)起始于1987年，在1991年將樣機(jī)安裝在SS438號(hào)機(jī)車上。一直到1993年底，該機(jī)車運(yùn)行公里超過12萬，并且其中的微機(jī)控制系統(tǒng)還通過了各項(xiàng)技術(shù)審查關(guān)。到了1996年8月底，該機(jī)車運(yùn)行的公里數(shù)已經(jīng)達(dá)到30萬。在國產(chǎn)的機(jī)車中，應(yīng)用到微機(jī)控制系統(tǒng)的機(jī)車主要包括SS4B、SS8以及TM1等。SS8準(zhǔn)高速客運(yùn)機(jī)車是我國國產(chǎn)的電力機(jī)車中最先應(yīng)用微機(jī)控制的機(jī)車。

為了充分滿足高速實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)需求，SS8001號(hào)在電機(jī)方面改用為900kW，并且在將傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)比與空心軸轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在某高校中以250km/h的速度狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，并且在鄭武線上的一小段區(qū)間內(nèi)開展200km/h以上的提速實(shí)驗(yàn)。由于將微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在各種實(shí)驗(yàn)中，能夠通過軟件修改的方式充分滿足實(shí)驗(yàn)的需求，從而使其可靠性與靈活性得到了穩(wěn)定而充分的發(fā)揮。

SS4B、SS8以及TM1機(jī)車上的微機(jī)控制系統(tǒng)基本硬件都沒有太大的差異，并且控制的思想也大致相同，而軟件則需要針對(duì)具體對(duì)應(yīng)的機(jī)車進(jìn)行編制。該項(xiàng)微機(jī)控制系統(tǒng)主要是交直傳動(dòng)電力機(jī)車所共用的一套控制系統(tǒng)。

3.電力機(jī)車上的微機(jī)控制基礎(chǔ)的未來發(fā)展方向

3.1將可編程邏輯控制技術(shù)全面開發(fā)出來，以此來將中間繼電器組間的有接點(diǎn)邏輯控制電路系統(tǒng)。邏輯控制單元LCU應(yīng)當(dāng)具備極高的可靠性才能得到有效的應(yīng)用。如果LCU本身產(chǎn)生故障，那么機(jī)車就不能正常開動(dòng)，所以必須采取相應(yīng)的冗余措施。現(xiàn)階段已經(jīng)運(yùn)行的超過200km/h交直傳動(dòng)的電動(dòng)旅客列車組的動(dòng)車上應(yīng)用LCU將以往的有接點(diǎn)邏輯控制電路取代。

3.2進(jìn)一步完善列車安全裝置中的ATP功能，并且使其逐漸向著ATC的方向進(jìn)行發(fā)展。就高速列車而言，其安全裝置性能的優(yōu)劣十分重要。而ATP的主體信號(hào)應(yīng)當(dāng)是機(jī)車信號(hào)，其可以采取三取二或二取一的方式來對(duì)ATP工作的正確性進(jìn)行保證。除此之外，ATP還應(yīng)當(dāng)和空氣控制系統(tǒng)與列車動(dòng)力控制系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換，從而通過顯示屏為列車司機(jī)提供有用的信息。

3.3由交直傳動(dòng)控制過渡到交流傳動(dòng)控制

隨著我國交流技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多高電壓、大功率的IPM、IGPT等原件已經(jīng)得到了實(shí)際的應(yīng)用，現(xiàn)在機(jī)車中的交流傳動(dòng)已經(jīng)成為主要的發(fā)展方向。目前，交流傳動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)用主要有矢量控制、直接力矩控制以及滑差控制。

3.4單臺(tái)機(jī)車控制逐漸過渡到列車網(wǎng)絡(luò)控制

隨著我國客運(yùn)列車技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，動(dòng)車組列車與高速列車的研發(fā)與運(yùn)行已經(jīng)逐漸成為國家的焦點(diǎn)話題。在動(dòng)車組機(jī)車上不但很多的部件都由計(jì)算機(jī)控制，并且在客車中也出現(xiàn)了很多計(jì)算機(jī)控制的部件，如客車空氣制動(dòng)、軸溫檢測(cè)、防滑裝置、輔助逆變器以及空調(diào)等都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。而這種控制就需要把列車的整個(gè)計(jì)算機(jī)部件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，從而使司機(jī)控制全列車，并且充分了解到每一個(gè)部件的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。車廂總線主要是用來連接同一個(gè)車廂中的每個(gè)計(jì)算機(jī)部件總線，而列車總線能夠?qū)⒏鞑幌嗤能噹械挠?jì)算機(jī)進(jìn)行連接，從而使首車上的計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)列車的運(yùn)行進(jìn)行管理。

4.結(jié)語

除了上述的四個(gè)方面外，我國在微機(jī)制造方面也實(shí)現(xiàn)了新的突破，并且STM表面貼裝工藝的應(yīng)用也變得更加廣泛。隨著插件功能的不斷完善，多層印制板應(yīng)用的比重也在不斷地增加之中。而元器件的變革與創(chuàng)新，同樣要求現(xiàn)有的硬件功能不停地升級(jí)與更新。伴隨著控制技術(shù)的迅速發(fā)展，在電力機(jī)車上的微機(jī)技術(shù)必將發(fā)揮巨大的作用，其具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

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