Особенности бортового диагностического оборудования электровозов серии O’Z-Y



В статье приводится обзор особенностей бортового микропроцессорного диагностического оборудования электровозов в серии O’Z-Y, а также проводится сопоставление и анализ данного оборудования в период эксплуатации на железных дорогах Узбекистана.

Ключевые слова: Siemens AG, Sibas, CCU, TCU. электровоз серии O’Z-Y.

В рамках обновления локомотивного парка АО «Ўзбекистон темир йуллари», а также для увеличения скоростей пассажирских перевозок был закуплен скоростной пассажирский электровоз, способный осуществлять перевозки на скоростях до 160 км/ч. Электровоз построен на базе систем немецкой компании Siemens AG. Основой управления стала система Sibas 32. ( SIBAS ® Немецкая аббревиатура для Система автоматизации железных дорог Сименс с микропроцессором 32 бита).

Сама система SIBAS была внедрена еще в 1992г. Она разработана как для контроля и электрической активации оборудования, так и для контроля всего транспортного средства (поезда метро, пригородные поезда, высокоскоростные поезда и высокоэффективные локомотивы) [1].

Система SIBAS 32 используется, в первую очередь, для центральных контрольных блоков (CCU) и контрольных блоков тяги (TCU). Она решает как компьютерные задачи в реальном времени, так и обрабатывает всю информацию в отношении важных функций транспортного средства, включая координацию подсистем.

Базовые функции заключаются в том что система контролирует и защищает тяговое оборудование поезда вокруг тягового конвертера и, на уровне всего поезда, действует как главный контрольный блок и решает задачи контроля и информирования [2]. В системе Sibas 32 интегрированы системы диагностики транспортного средства, а также поддержки обслуживания и ввода в эксплуатацию.

Контроль транспортного осуществляется с помощью приборов (подсистем), связанных с другими блоками через многофункциональный канал (MVB) и общий канал (WTB). Кроме того, имеются контрольная сеть для целей безопасности.

На локомотиве устанавливаются следующие компоненты системы SIBAS 32:

– Два центральных контрольных блока (CCU). Они осуществляют функции центрального контроля, мониторинга и диагностики.

– Два тяговых контрольных блока (TCU), при этом каждый TCU контролирует один их двух тяговых контейнеров, которые обеспечивают питание 3 тяговых двигателей одной из тележек локомотива с возможностью осуществления рекуперации.

– Две станции Sibas KLIP (SKS3 and SKS4) для соединения периферийного оборудования с шиной MVB.

– Два устройства комплексного ввода/вывода MVB (SKS1, SKS2) в каждой кабине машиниста для соединения главного контроллера и других контрольных органов управления с шиной MVB.

Каждый из центральных блоков управления CCU включает следующие модули (Рис. 2.):

1. Межсетевое сопряжение TCN H9415;
2. Центральный процессор с модулем MVB H9575;
3. Адаптер конвертер H9433;
4. Конвертер 13.4V-154V H9151;
5. Узел вентилятора H6037.

Рис. 1. Компоненты системы SIBAS 32 в локомотиве

Рис. 2. Центральные контрольные блоки (CCU)

Рис. 3. Расположение блока CCU

Оба CCU устанавливаются внутри шкафа (рис. 3) низковольтного оборудования в машинном отделении. Станция SIBAS KLIP SKS3 устанавливается под блоками CCU. Станция SKS4 размещается слева от блоков CCU.

Центральные блоки управления осуществляют регулирования инструкции и команд по шине MVB и могут осуществлять связь с другими локомотивами через их межсетевое сопряжение и WTB по системе многих единиц.

Центральные блоки CCU выполняют следующие функции [4]:

– Осуществляет координацию и контроль команд через шину поезда (WTB) и каналом транспортного средства (MVB);

– Контролируют другие локомотивы и их оборудование в многофункциональном режиме и канал собственного транспортного средства;

– Контролирует компоненты основной сети;

– Дает команду на обработку контрольным тяговым блокам (TCU) (передача команд с контроллера машиниста);

– Контролирует индикаторные лампы и внутреннее освещение;

– Осуществляет комплексный вывод данных на монитор машиниста (данные (MMI));

– Производит диагностику транспортного средства;

– Осуществляет ежедневное тестирование компонентов;

– Контроль устройств и запуск TCU (через SIBAS KLIP);

– Контролирует разъединители на крыше и пантографы;

– Контроль быстродействующего выключателя высокого напряжения (HVB);

– Обработка запросов тяги и торможения;

– Контроль и мониторинг стояночного тормоза (только в ведущем локомотиве);

– Мониторинг напряжения на линии в пределах 17–31 кВ;

– Определение нейтральной секции;

– Реализация комбинированного электродинамического и пневматического торможения;

– Программные функции в отношении приборов безопасности и т. п.

Основные функции TCU заключаются в следующем:

1. Регулирование удельного тягового усилия или (электродинамического) тормозного усилия, регулирование напряжения постоянного тока тягового преобразователя.
2. Функция динамического сдвига нагрузки, т. е. в случае если тяговый мотор не в состоянии обеспечить свою часть требуемого тягового усилия ввиду условий тяги и т. п., эта функция приводит к увеличению момента вращения других тяговых моторов локомотива с тем, чтобы достичь требуемого тягового усилия, но максимальный момент вращения каждого тягового мотора ограничивается максимальной проектной величиной каждого мотора.
3. Генерирование контрольных сигналов для четырех квадрантного преобразователя, тягового преобразователя PWMI и вспомогательного инвертера.
4. Контроль переключающих элементов, таких как предварительно заряженный контактор и главный контактор.
5. Контроль и защита преобразователей, тяговых моторов и других тяговых компонентов.
6. Защита от юза и боксования колес, ограничение толчков.
7. Обеспечение диагностических данных относительно тяги (чтобы подерживать обслуживание и повысить точность данных, TCU оснащен диагностической памятью).
8. Обмен данными через MVB с CCU, BCU, монитором машиниста.
9. Контроль главного трансформатора: аварийное реле Буххольца, расход охлаждающей жидкости, температура охлаждающей жидкости.
10. Контроль температуры и скорости тяговых моторов.

Контрольный блок тяги содержит центральный процессор такого же типа, что и CCU, и пять подчиненных сигнальных процессоров (SIP). Сигнальные процессоры осуществляют постоянный контроль тяги и функции контроля преобразователя.

Модуль, ответственный за мониторинг и защиту преобразователя (UWS), находится между генератором импульса пуска на модуле сигнального процессора и IGBT (Интегрированный Биполярный Затворный Транзистор) контрольной сети в преобразователе.

Общее колическтво электровозов находящихся в эксплуатации с 2011 года составляет 15 едениц. За время эксплуатации система Sibas 32 проявила себя как система уделяющее большое внимание защите обородуования, повышенному вниманию защите устроств тяги и вторичного (вспомогательного) оборудования. Анализ количества случаев предотвращения серёзного выхода из строя основных блоков электровозов (на 15 локомотивах) и срабатывания общей защиты приведен в таблице 1.

Таблица 1

Блоки и элементы оборудования электровоза	Количество случаев предотвращения случаев серьезного выхода из строя системой Sibas 32 в период эксплуатации
	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019
Тяговое оборудование	0	1	0	0	1	3	1	1	1	2
Микропроцессорное оборудование	2	2	3	4	2	1	2	1	2	3
Вспомогательное оборудование	7	16	19	3	12	25	32	18	18	13
Тяговые электродвигатели	0	2	1	1	1	1	1		2	2

Из приведенного выше анализа, видно что система практически постоянно выполняет функции защиты. Причем защита затрагивает и вспомогательное оборудование, така как выход его из строя может привести к серьезному повреждению основного тягового оборудования и существеено повлиять на безопасность движения. Подводя итог можно сказать что 10 лет эксплуатации высокоскоросного поезда серии «O’Z-Y» показывают, что электровоз и в частности система Sibas 32 отлично себя показали в условиях железных дорог Узбекистана.

Литература:

1. Электровоз «Узбекистон», Плакс А. В., Раджибаев Д. О., Известия Петербургского университета путей сообщения, 2009. № 3 (20). С. 147–156
2. Электровоз серии «O’zbekiston», Плакс А. В., Раджибаев Д. О., Турсунов Х. М., Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения, 2011. № 1. С. 114–127.
3. Новый пассажирский электровоз серии «O’Z-Y», Плакс А. В., Раджибаев Д. О., Турсунов Х. М., Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2011. № 1. С. 237–240.
4. Применение электровоз с четырехквадратным преобразователем на железных дорогах Узбекистана, Раджибаев Д. О., Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Петербургский государственный университет путей сообщения. Санкт-Петербург. 2011.