内燃机车电气控制系统的实践研究

内燃机车电气控制系统的实践研究

尹逊涛

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司铁路运输部， 黑龙江 鹤岗 154100

摘要：随着国内内燃机使用需求量不断上升，同时之前进口的内燃机因使用时间较久，维修需要的配件较多，而国内修配件内需不足，因此我国从1958年开始制造内燃机。国产内燃机最先有东风型三种。随着国产内燃机生产技术的进步，我国内燃机车的型号越来越多，内燃机车电气控制系统也在不断的优化。目前，国产内燃机车电气控制系统应用可编程控制器进行在线编辑。可编程控制器的应用使得电气控制系统的操作和管理都变得更加的便捷。基于计算机技术的PLC控制技术的应用对于内燃机电气控制系统的优化提供了更多的途径和可能。研究内燃机车电气控制系统的应用对于改善我国内燃机车机械性能、优化系统功能有着重要的意义。基于此，本文研究该课题。

关键词：内燃机；电气控制系统；实践研究

引言

电力变频车应用蓄电池，从而保证机车的稳定运行，而内燃机车则是应用柴油机带动发动机，促进机械能与电能之间的灵活转换，然后通过电动机的控制保证内燃机车的运行。本文主要通过研究和分析内燃机车电气控制系统的实践，进一步推广内燃机车的应用，提高内燃机车电气控制的运转水平。

1内燃机的维护与保养

1.1内燃机维护与保养的重要性

内燃机在使用过程中需要消耗大量的燃料，燃料在燃烧过程中要以空气为介质，在燃烧过程中大量的热能除了转换为动能和机械能以外，还需要将其进行冷却，因此还要消耗冷却液和水。在这个过程中，燃料、润滑液、冷却液和空气等各种产品的质量都会影响内燃机的使用效果，因此维修人员要加强内燃机的维护保养措施，保证内燃机的使用性能和使用寿命。内燃机在维护保养过程中要注意方法，维修人员要选择有质量保证的产品，严格遵守保养时间。

1.2内燃机维护与保养的主要部件

维修人员在维护和保养内燃机时，要注意以下几个重要部件，第一个是电气部件，内燃机在使用过程中对电气部件的冲击力比较大，由于施工工艺等各方面的原因，电气部件的使用性能没有完全符合标准，在高热的情况下容易出现损坏，因此维修人员要特别注意电气设备的检查和保养。第二个是润滑油系统，内燃机工作时，会在温度较高的情况下与气缸和活塞等部件接触，因此对润滑油的要求是极高的。润滑油如果没有及时更换或者已经变质会增加发动机其他部件的磨损，严重时会损坏发动机。维修人员在保养内燃机时，要检查润滑油的质量，及时更换或者添加，保证润滑性。

2内燃机机车的主要运行优势

在改革开放的初期，为了合理控制铁路电气化基本建设的成本，率先发展的是热力机车，热力机车经历了创新和改革又发展成为蒸汽机车。在20世纪的末期，蒸汽机车逐渐不能与时代发展相适应，内燃机车应运而生，并逐渐成为热力机车中的主流机型。内燃机车与蒸汽机车相比较，热效率更高，功率更大，且无需过多的水，整机联合控制更加方便快捷，驾驶员的工作条件也有所改善，经过反复地检测和验证，内燃牵引成为我国国内铁路运输的主要力量。

3基于内燃机车电气控制系统的结构设计

3.1硬件系统设计

内燃机车电气控制系统的硬件主要包括主机板、接口板、单片机键盘、IC卡接口板、现场信号接口板构成。这些硬件分别负责内燃机电气控制系统的信号输入输出、线路连接、通讯连接等，对应程序得到CPU系统、输入输出系统、通讯系统等。程序硬件系统的设计需要在CPU板上配置FDD驱动控制器、LCD显示接口、IDE硬盘控制器、CRT显示接口、PS2键盘接口、RS232C串行口、以太网接口、PC104扩展总线。总结构设计为四层，使用状态流程图设定系统总框架，再利用指令表语言对系统属性进行细化。系统结构围绕主机与操控系统、控制电源、编程器、功能隔离电路、主电源线路、执行线路之间创建连接PLC与主机直接相连，通过对主机编程来调控其他硬件系统属性和功能，改善系统的综合性能。

3.2软件系统设计

内燃机车电气控制系统的关键主要包括控制程序、人机界面两大部分。其中控制程序的设计主要有六大板块的内容，包括发动机速度控制程序；机车牵引工况控制程序；液压系统控制程序；智能控制程序；CAN通讯控制程序与功率匹配控制程序。主要应用梯形图语言来构建系统结构的主框架，最后再利用指令表语言对程序内容进行填充，丰富程序的表达。

例如PLC通过主机向发动机发送指令语言，发动机程序接到指令后向硬件输出功率信号，从而调节发动机泵的公路参数。发动机速度的调整也与上述功率参数的调整类似。人机界面的设计包括主监控页面、IO检测截面、状态检测截面、故障管理截面四部分。人机界面程度设计主要采用状态流程图语言和指令表语言编程。状态语言作为截面状态结构的主要语言，设定不同的故障显示状态框架，在用指令表语言对状态细化表达。如主机页面显示发动机故障，截面状态设计故障和正常两种状态表达，故障状态的表达标记为显示截面显示红色，正常状态的表达标记为显示截面的绿色。故障状态下利用指令表语言编程报警程序，即红色闪烁，启动红色闪动程序即为故障报警的表达。

4内燃机车电气控制系统的创新与改进实践研究

4.1针对硬件系统的改进设计

在电气控制系统的改进中，硬件系统包含TTC60控制器、LED显示屏、发动机控制器EMR。系统中的前向通道的组成部分包括信号传感器、调速手柄以及操作台按钮等等。执行系统包含电磁阀、信号灯和气动制动阀等等。首先我们来论述TTC60控制器，与一般使用的PLC控制器相比较，TTC60控制器主要具有以下几项优势：首先，控制器具有良好的抗震性能以及抗冲击性能，同时还具有稳固可靠的特点，它的防护等级高达IP67，该优势能够充分保障控制器在任何条件和任何环境中都能够正常地运行；其次，TTC60控制器的接口众多，其中包含开关输入输出接口、0-5V与0-30V电压输入与脉冲输入接口、0-20mA电流输入接口与脉冲输入接口等等；第三，具有高度的便捷性，用户可以结合内燃机车的控制需求自主设置输入接口和输出接口，还能自主设置电压以及短路的保障功能。

4.2电路设计及优化

该系统的每一层接口之间为双向的连接。系统结构的双向连接需要设计输入输出回路主机与基本单元、扩展单元之间通过输入输出电路连接，在扩展单元内部在设计一个基本单元插座，就可以将扩展出更多的电路连接接口，从而为设计二级管理提供了接口保障。二级线路管理的设计有助于进一步提高线路运行过程中的可靠性。

结语

综上所述，本文以TTC60电气控制系统进行举例实践分析发现，该控制系统具有低能耗、高便捷的优势。通过实践分析，设计人员在设计电气控制系统的过程中，可以将CAN总线机TTC60控制器导入内燃机车中，不断地创新和完善设计内容，达到更加良好的设计效果，因此设计人员需要及时完善电气控制设备的硬件设施，在根本上保障电子控制系统的质量和稳定性，还要不断地创新和改进软件设施，提高设备的运行水平，保障内燃机车的正常运行，推动我国隧道工程行业的科学可持续发展。

参考文献

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