遥控装置在小功率调车型内燃机车上的应用

遥控装置在小功率调车型内燃机车上的应用

程显伟，张晓华

（中车大连机车车辆有限公司 ，辽宁 大连  116021）

摘要：介绍了小功率遥控调车型内燃机车微机网络控制系统的组成与设计原理，并简单总结了该车在运输钢厂钢水的应用情况。

关键词：遥控设备；恒速控制；车载微机控制；CAN通讯网络；钢水运输

1引言

小功率遥控调车型内燃机车是根据钢厂用户的特殊要求而设计的。用户根据生产实际情况要求该机车具有遥控、恒速功能，要求机车既可以用遥控器控制机车的换向、加载、卸载及常用制动等功能，同时有可以在给定的不同档位下进行恒速控制运行，给定速度的档位为：0、5、10、15、20、25km/h。为此我们在小功率调车型内燃机车的基础上增设了遥控及恒速控制功能。

2遥控调车型内燃机车的微机控制系统

机车的微机控制系统是在我厂独立自主开发的内燃机车控制器ADLC(Advanced Diesel Locomotive Controller)基础上研制改造的，该微机控制系统在设计中采用了性价比最理想的Dspic30f6010A微处理器，以更高的精度和准度来计算和处理信息。由于该系统的软硬件均为开放式设计，因此在原有的控制功能（包括柴油机转速控制、恒功率控制、辅助发电恒压控制、CAN通讯、人机交互等功能）基础上，又增加了遥控及恒速控制功能。

2.1 微机控制系统硬件组成

微机控制系统的硬件主要由ADLC机车控制器、遥控装置系统、信号模块SCM、微机显示屏和微机电源组成。

ADLC机车控制器由机箱、底板和插件板组成。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，通过判别自身的槽号（位置）来决定执行不同的软件，以完成不同的功能。ADLC机车控制器机箱分为正常位和备用位两组，两者互为备用。

信号模块SCM用于机车模拟信号的采集转换，是ADLC机车控制器与机车系统之间的信号转换装置，它将机车上电压，电流，温度，压力等信号经隔离变换变成0—5v电压后输送给ADLC机车控制器。机车上装配有4种模块，数量是10个。

遥控装置由发射器、接收器和遥控设备主机三部分组成。发射器发出射频信号，通过接收器转变为开关量和模拟量输出信号，在传输到遥控主机。遥控主机通过CAN通讯网络和ADLC车载微机进行数据传输，用来控制机车的换向、加载、卸载、常用制动和机车速度给定控制。

2.2 微机控制系统完成的主要功能

*柴油机转速控制；

*恒功率控制；

*辅助发电控制；

*CAN网络通讯；

*遥控恒速控制。

2.2.1柴油机转速控制

柴油机转速控制的作用是控制柴油机的转速，满足机车对柴油机的转速需要，其控制框图如图1所示。

ADLC微机根据司机控制器的升/降速指令通过控制步进电机正/反转来调整柴油机转速的升与降。此外，当DLC初始上电、柴油机启机前，DLC将控制步进电机反转24s，以保证柴油机起动时供油拉杆处于下限位置。

2.2.2 恒功率控制

恒功率控制子系统的作用是实现柴油机输出（在某一柴油机转速下）恒功率或主发电机恒限压或恒限流控制。其控制框图如图2所示。

微机软件编写结构体查值法，根据柴油机转速Ne信号得出功率、限压和限流基准器将分别给出它们的基准信号，并分别送往各自的加／减载率控制器进行加／减载率控制，形成功率、限压和限流净基准信号。再分别与功率、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。

比较后的最小者作为驱动器Q场效应管的有效输入控制信号，三个闭环之间平稳过度，防止超调。

2.2.3 辅助发电控制

辅助发电控制子系统的作用是实现在任意柴油机转速下辅助发电机的输出电压恒为110V，为机车提供110V的辅助控制电源和蓄电池充电电源。其控制框图如图3所示。

ADLC的110V基准电压信号与辅助发电机输出电压反馈信号相比较，比较误差信号送至电压调节器。该调节器同样也是自适应的PI调节器，即调节器的参数随着柴油机转速的变化自动进行调整，以保证控制系统的瞬态和稳态性能。该调节器的输出信号为驱动器的输入控制信号，该控制信号经驱动器放大后控制辅助发电机的励磁电流，使辅助发电机输出电压保持恒定。

2.2.4CAN通讯网络

ADLC的CAN通讯网络系统主要是完成与其他控制系统之间的实时数据通讯，以协调系统之间的工作，即通过实时异步通讯来实现系统之间的数据和设备共享，从而达到联合控制的目的。ADLC机箱内的主牵引励磁控制板、辅助控制板及遥控设备主机之间通过实时CAN通讯实现联合控制，使各个系统之间参数互为共享，整车系统性能得到了极大的提高。

2.2.5 遥控恒速控制

遥控器控制机车的系统控制原理如图4所示。由图4可知，当机车处于遥控恒速状态时，ADLC接到遥控恒速控制指令，接收器得电开始工作，并接收发射器发出的控制指令。接收器将接受的各种指令发送至遥控设备主机，遥控设备主机通过CAN通讯网络将上述参数传输至ADLC微机控制器，A

DLC根据遥控器发送的方向指令来控制机车前进或后退的电磁阀；根据速度给定信号控制机车的主发电机励磁及工况模式（牵引或制动），从而来恒定机车速度；根据发射器发出常用制动的控制指令，ADLC根据列车管减压量反馈信号控制相应的电磁阀得电进行列车的常用制动。

3 遥控调车型内燃机车的控制性能特点

遥控调车型内燃机车经过现场不同场景应用，进行了不同恒速档位的载荷测试、不同距离的牵引、恒速与制动性能考核。呈现了不同的特点：

3.1 操作人员能够在1050m以内对机车实现遥控控制，在复杂和恶劣环境下调度人员和机车遥控操作人员可以实现无线对话操纵机车，已完全符合钢厂用户要求。

3.2  实施不同的给定速度档位：5、10、15、20、25km/h，微机系统通过牵引或电制制动控制快速地稳定机车速度，超限情况下可以根据列车管减压量反馈实施空电混合制动控制，可以在1.5秒内将实际机车速度稳定到给定速度的5%之内。

4 结束语

截止2024年到1月，小功率遥控调车型内燃机车已经正式在鞍钢、梅钢、武钢等大型钢铁厂现场应用了近10年，使用效果良好。根据现场记录的数据参考，大多数情况下，机车牵引装有钢水的钢包已5km/h（武钢设定3km/h）起步，整列机车脱离厂房后，按照实际运行的路况可以采用不同的恒定速度档位，快速地将货物运送至目的地。同时操作人员不需要用对讲机指挥司机控制机车，只需通过遥控器控制机车，若有紧急情况，可以及时控制机车停车。

小功率遥控调车型内燃机车易于实现平稳恒速控制功能；无需车上司机操作，减少工作人员数量，同时降低了工作人员的劳动强度；没有了车上车下人员的关联操作，有利于生产安全。因此该车型对钢厂企业就有极大的实用价值，深受用户欢迎和接受，市场占有率高，未来的市场也极具潜力。

作者简介：程显伟（1972-），男，大学本科，教授级高级工程师，主要从事轨道交通领域的电气微机网络控制系统研制工作。 

联系方式：13998621908    Email：cheng7554@126.com

参考文献

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