广州地铁6号线内燃机车电气系统的设计
2013-04-19 22:44
广州地铁6号线内燃机车电气系统的设计
摘 要: 介绍了广州地铁 6 号线液力传动内燃机车的电气系统设计以及其自主研发的微机控制系统。
关键词: 液力传动; 控制系统; PLC
广州地铁 6 号线GK0C-1000 型内燃机车是根据资阳机车有限公司( 以下简称资阳公司) 与广州市地下铁道总公司签署的机车采购合同而设计的调车或救援牵引液力传动调车机车，其最大运用功率为 444 kW，最大运行速度 80 km/h。
1 GK0C-1000 型机车简介
GK0C-1000 型机车采用液力传动方式，柴油机( CAT C15) 驱动变扭器箱，经万向轴驱动传动箱，传动箱两端输出分别驱动前、后转向架上的二级齿轮箱，压装在车轴上的螺旋锥齿轮驱动轮对旋转。柴油机起动为自带马达起动，带24 V充电机可为蓄电池充电，柴油机自由端驱动一台辅助发动机，为空调和空压机提供电源。
机车控制系统采用24 V直流电压，辅助传动系统采用静液压系统。
该型机车的主要性能参数及牵引特性如下。
最大运用功率/kW 444
轴式 B—B
轮径/mm 840
轴重/t 130－ 0.39
机车整备重量/t ≤52
机车最大运用速度/km·h－ 1 80
持续速度/km·h－ 1 8
起动牵引力/kN ≥166． 17
持续牵引力/kN ≥116． 3( 黏着系数 0． 228)
2 GK0C-1000 型机车电气设计
GK0C-1000 型机车电气控制系统采用 PLC 作为控制电路的核心，各电气部件选用可靠性较高的产品。通过设置在机车司机室内的操纵台、电器柜及各控制设备上的开关及控制器，按照规定的要求和操纵顺序自动或手动控制有关器件的动作，完成机车的起动、调速、换向、制动、照明、保护、显示等控制。
该机车采用双线供电制，供电电压标称值分为直流24 V和直流110 V。
3 供电回路
在柴油机起动前，由电压标定值为DC 24 V的酸性蓄电池组向用电回路供电，包括照明回路、控制回路等; 当柴油机起动运转后，转由柴油机直接驱动的辅助发电机以标称电压24 V供电，同时向蓄电池充电。在柴油机起动前，机车无DC 110 V电源，柴油机起动后由柴油机经皮带轮驱动的辅助发电机提供DC 110 V电源，向机车110 V用电回路供电，包括空调、空压机。电压调整器控制辅助发电机的输出电压，以保证发电机在柴油机转速从最低到最高的变化范围内都能输出直流( 110 ± 2) V 的稳定直流电。
4 PLC 控制系统
4． 1 硬件组成
GK0C-1000 型机车微机控制系统硬件由直流电源变换器、三菱 FX2N-80MT-D 型可编程控制器、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块、驱动功率放大模块和彩色液晶显示器组成。微机控制系统的原理框图如图 1 所示。
4． 2 软件组成
微机控制系统软件组成整个控制系统的软件由控制软件和显示界面软件两部分组成。控制软件用可编程控制器专用编程语言编制。显示界面软件用 MT4500 显示屏自带的组态软件编制，使用图形化的编程语言，简单直观，方便用户的使用。
主要控制功能如下。
( 1) 机车逻辑控制: 电路采用逻辑控制取代控制电路的中间继电器控制及其线路部分，使控制线路结构简化。
( 2) 机车牵引控制: 机车牵引工况时，微机控制能检测机车主要的运行参数和工作状态。
( 3) 机车保护功能: 微机接收各种信号，完成机车、电气控制系统的保护功能，根据预设保护值完成报警、卸载和故障信息记录。具体如下: ①变扭器油温高保护; ②柴油机停机保护; ③辅助发电机超压; ④换向保护功能; ⑤列车管风压保护; ⑥柴油机卸载保护( 水温高，机、燃油压力低，柴油机超速、机车超速保护等) ; ⑦低水位报警; ⑧动力室火灾报警。
4． 3 微机彩色液晶触摸显示器主要功能
( 1) 显示柴油机转速、机车速度;
( 2) 显示柴油机辅助系统工作状态( 柴油机机油温度、机油压力、冷却水温度等) ;
( 3) 显示传动箱工作状态( 传动箱油压温度、各挡位充油显示等) ;
( 4) 显示 110 V、24 V 回路电压电流;
( 5) 事件报警栏并及时提示发生的故障;
( 6) 可记录和导出机车运行记录信息;
( 7) 显示日期和时间;
( 8) 双机重联时本车和他车的主要信息( 柴油机转速、机车速度、传动箱油温油压等) 。
5 结语
资阳公司先后制造的天津、深圳、广州等地的GK0C系列液力传动地铁调车机车，前后运行近 10年，质量稳定，得到了用户的认可。此次GK0C-1000 型液力传动内燃地铁调车在继承了此系列机车优点的基础上，做了符合用户以及市场的要求设计。
