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ADLC-Y微机系统在GKD1A机车上的应用

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：陈俊杰谭志勇

[导读] 摘要：随着现代科学技术的发展，微机技术在工业自动化、工业智能控制以及民生中被广泛应用，它具有精确、高效和人性化等显著特点。

        中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116022
        摘要：随着现代科学技术的发展，微机技术在工业自动化、工业智能控制以及民生中被广泛应用，它具有精确、高效和人性化等显著特点。我国在内燃机车在轨道交通发展中有着重要的地位与前景，而内燃机车主要是应用干线客、货运以及站场调车的机车。传统的内燃机车操纵界面单一，人机互动效果不佳因此改造内燃机车电气控制系统显得格外重要。用ADLC-Y对GKD1A机车电气控制系统进行了改造, 大大提升了人机交互能力与便捷性。基于此，本文首先介绍GKD1A机车，再介绍GKD1A机车原有微机系统设计，最后详细介绍新款GKD1A的ADLC-Y微机系统设计方案。
        关键词：ADLC-Y；GKD1A机车；电气控制系统；应用
        随着国内能源，运输等产业需求量及生产要求逐渐增大，调车作为铁道交通通运输设备中必不可少的一员，在市场中一直占有较大的比重，对该类机车控制系统的优化也极具价值。随着针对轨道机车使用过程中人性化、智能化设计要求的提出，调车的微机系统的优化正好契合时代的要求，对调车未来的发展，起到重大的作用。
        1、GKD1A机车简介
        GKD1A机车为中车大连机车车辆有限公司生产的一款小运转作业调车。
        用途：调车及小运转作业
        轨距：1435mm
        机车限界：《中国国家铁路机车车辆限界》
        环境温度： -40～＋40℃
        海拔高度：≤700m
        最大相对湿度：95％
        通过最小曲线半径： 70m
        环境尘沙情况：冶金企业，多尘沙工矿区环境
        2、ADLC-Y微机控制系统
        ADLC 是内燃机车控制器，是一款被直流传动内燃机车成熟应用的微机系统，它的第一代，第二代插件板是一个以Intel 87C196为CPU的内燃机车多功能实时控制系统。微机显示清晰明确，故障诊断正确及时，运行安全、可靠。ADLC微机控制系统重要功能的冷备份可以充分保证机车运行的安全性与可靠性。2010年，ADLC微机控制系统全新升级为三代产品，型号定为：ADLC-Y.
        3、微机控制系统在GKD1A机车的应用
        3.1、原ADLC-4型微机系统在GKD1A机车上的应用
        原有的GKD1A机车安装ADLC-4型微机系统。ADLC-4主要由ADLC-4主机，SCP3信号模块（内含SCM2、SCM5、SCM6信号模块组成）
        其中，ADLC-4机箱内共装有4块完全相同的插件板（型号为17FE196M2），分为两组，互为备用。原有的ADLC-4型微机控制系统，无显示屏显示，故障问题不易查询，对整车的参数检测多依靠仪表显示。同时，机车上参数检测量扩展性低，在机车运用过程中需要耗费大量的时间与精力去对问题点进行逐个排查。人机交互能力低，便捷性差，对机车的使用有较大的影响。
        3.2、ADLC-Y型微机系统在GKD1A机车上的应用
        2017年，原有GKD1A机车进行微机系统升级，采用ADLC-Y微机控制系统。
        微机控制系统的硬件主要由ADLC-Y微机控制主机、信号装置SCP4、SCP8、SCM9、微机显示屏、微机电源及支撑电容装置组成。
        ADLC-Y微机主机的配置为6槽机箱。机箱内装有6个完全相同的插件板，型号为最新型的DSPIC插件板,分为两组，互为备用。
        信号装置是ADLC-Y微机控制系统与机车系统之间的信号转换装置，它将机车上的被测信号经隔离变换后输送给ADLC-Y微机控制主机。信号装置分为信号装置SCP4两个（内含SCM1各三个）、信号装置SCP8一个（内含SCM2、SCM7、SCM8各一个）、信号模块SCM9一个。其中：
        信号模块SCM1，用于检测牵引电机电流和空压机电流。
        信号模块SCM2，用于检测主发电压。
        信号模块SCM7，用于检测主发电流、交流辅发电流、交流辅发电压、直流辅发电流、燃油压力和滑油压力。
        信号模块SCM8，用于检测热交换器后滑油温度、高温水温度和低温水温度。
        信号模块SCM9,用于采集柴油机转速和机车速度信号。
        机车设有专用的微机电源CPS-IV，它将110VDC电源隔离转换为+15VDC和-15VDC低压电源，用于向信号转换装置和有关传感器提供电源，但它不向显示屏提供电源，因为显示屏内部有专用的电源转换器。
        机车状态显示屏XSP-C，用于显示机车牵引电机电压、电流、高温水温度、滑油压力。燃油压力等参数。
        ADLC-Y在GKD1A机车上的基本架构如图1所示：

        图1
        3.3、ADLC-Y微机控制系统原理
        3.3.1 恒功励磁控制系统
        ADLC-Y微机控制系统通过直接控制励磁机的励磁，实现柴油机功率输出（在某一柴油机转速下）的恒功率或主发电机恒限压或恒限流控制。控制原理图如图2所示。

        图2 主发电机励磁控制原理
        当柴油机转速变化时，ADLC-Y微机控制系统的功率、限压和限流基准器将分别给出它们的基准信号，并分别送往微机各部分进行控制，形成功率、限压和限流净基准信号。它们分别与功率、电压及电流反馈信号相比较，比较误差信号分别送至各自的调节器，参数随着柴油机的转速、主发电机的输出电压和电流的变化自动进行调整，以保证控制系统具有优良的瞬态和稳态性能。三个调节器的输出信号通过比较器进行比较，比较后的最小者作为驱动器的有效输入控制信号，该控制信号经驱动器和励磁机放大后控制主发电机的励磁，使主发电机输出为恒功率或恒电压或恒电流。
        3.3.2柴油机转速控制
        柴油机转速控制系统的作用是控制柴油机的转速，实现机车对柴油机的转速需要，GKD1A司机控制器为无档控制器，ADLC-Y微机控制系统仅根据司机控制器的升/降速指令控制柴油机转速的升与降。
        3.3.3ADLC-Y的数据显示
        ADLC-Y以RS485总线或CAN总线进行数据传输，将微机中的参数及状态在显示屏中显示，如图3所示。

        图3
        4、使用效果及价值
        将ADLC-Y微机系统应用于GKD1A机车后，由于ADLC-Y微机系统既能有效保证机车的使用，又能提升机车控制的人机交互能力，对机车的运维有着较大的提升，同时，由于微机板的升级及数量的增加，微机可检测参数通道数量增加，扩展性更强，对原有机车的升级留有了较大的空间，可应用于各类机车中，为日后对于相关类型内燃机车微机系统改造提高了宝贵的经验。
        5结束语
        改造后系统特点:（1）在原有ADLC-4基础上增加了更多机车参数检测，并集成在微机显示屏上显示, 提升了人机交互能力；（2）故障查找方便快捷，运维保养过程中可通过显示屏进行查找；( 3) 进一步加强微机对机车牵引、柴油机调节的控制，可针对机车运行工况进行稳态自适应调节；（4）扩展能力加强，机车可升级空间增大。ADLC-Y微机系统在GKD1A机车上的应用安全稳定, 也可应用于旧的工业设备改造中，相信在不久的将来, 会得到更加广泛地普及与应用。
        参考文献
        [1]曹富智. DF11D型0001号机车的电气控制系统[D].大连机车车辆厂设计处.2003
        [2]蒋斌鹏. 基于内燃机车电气控制系统的研究及改进设计[D].西南交通大学,2016.