01. HXD3B型机车TCMS 系统概述
HXD3C电力机车列车监控系统TCMS功能说明书
6G3R4371 Rev.11中国铁道部交流电力机车（HXD3C）列车监控系统(TCMS)功能说明书2010年6月东芝公司© 东芝公司版权所有保留所有权利-目录-1适用范围 (2)2系统概述 (3)2.1系统配置 (3)2.2功能概述 (4)2.3相关文件 (4)3功能 (5)3.1基本功能 (5)3.2运行模式 (6)3.2.1模式切换 (6)3.2.2模式处理 (7)3.3控制 (8)3.3.1运行控制 (8)3.3.2计算功能 (57)3.3.3补偿功能 (58)3.3.4设备控制 (59)3.4切换控制 (90)3.4.1主控制器和辅助控制器 (90)3.4.2主系统和副系统 (91)3.4.3驾驶室的液晶显示器 (93)3.5监控和记录 (94)3.5.1行驶状态 (94)3.5.2设备状态 (94)3.5.3故障信息 (94)3.5.4试运行 (94)3.5.5TCMS的输入/输出数据 (94)3.5.6记录 (94)3.6检查 (95)3.6.1主控制器试验 (95)3.6.2启动测试 (97)3.6.3档位试验 (99)3.6.4APU 试验 (103)3.6.5灯试验 (104)3.6.6无人警惕装置试验 (106)3.6.7轮缘涂油试验 (108)3.7设置 (110)3.7.1车轮直径 (110)3.7.2运行距离 (110)3.7.3接触器操作次数 (110)3.7.4时间 (111)3.8自测 (114)3.9连接 (115)3.9.1显示控制 (115)3.9.2设备控制 (116)3.9.3连接故障功能 (123)4修订记录 (125)1 适用范围本说明书详细说明了安装在中国铁道部交流电力机车上的列车监控系统[TCMS]的功能。
系统概述述2 系统概2.1 系统配置TCMS 配置如下。
2.2 功能概述TCMS由TCMS机箱和显示设备构成。
TCMS控制牵引、制动及主要设备。
HXD3型机车微机网络系统(北车)
2.4 TCMS的故障处理与记录
TCMS在机车出现故障时，以显示屏显示、 报警灯指示两种方式，通知操作人员，并 自动完成相应的保护动作，记录发生故障 时的相关信息，为后期诊断提供有用且必 要的信息，而且还可以通过便携式计算机 将故障履历下载进行分析和保存。
冲量输入的功能； • DIP开关量输入基板：采集全车的开关量信息； • MDM重联控制基板：将本车的信息通过Ethernet
传往他车，并将收到的他车信息传送给处理器单元， 实现机车的重联功能。
2.3 TCMS双机热备系统
• TCMS在整个机车控制中起主导作用，它的 工作正常与否直接决定了机车能否安全、正 常地运行。
• 显示模式在开机后根据不同工况来转换。
2.5 TCMS的信息显示
• 显示部分设计的原则是显示简洁、明了醒目，但又兼顾现有的习惯。
• 画面的上部为常显的信息，显示时间、速度、工况、重联状态等；中间区域 为主信息显示区，根据不同的工况、按键的选择，将显示牵引/制动的有关参 数、机器的状态、开关信息；底部为功能键区，由于采用触摸显示屏，因此 它将根据不同的工况和选择，显示不同的功能键。通过显示屏亦可显示出机 车重联与否以及重联机车的故障信息。
• 显示模式在开机后根据不同工况来转换。
•显示区域的划分
画面名称 显示区域 常显信息 显示区域•模式转换部分框图
•主变流器/牵引电机画面
•开关状态画面
•风机状态画面
•辅助电源画面
•空制状态画面
HXD3D机车网络控制系统、主变压器、应急处理
HXD3D型交流传动 快速客运电力机车 微机控制系统及主变压器
技术开发部 电气二室 王乐 民
中国北车集团大连机车车辆有限公司
Dalian Locomotive &Rolling Stock Co., Ltd CNR Group
精品文 档
主要内容：
一、微机网络控制系统简介 二、主变压器简介 三、常见故障处理
精品文 档
精品文 档
主界面
精品文 档
锁屏界面
精品文 档
列车信息-机车纵览界面
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控制-隔离界面
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控制-受电弓预选择界面
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控制-距离计数器界面
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空气制动系统-制动信息界面
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空气制动系统-隔离阀状态界面
精品文 档
过程数据-列车界面
精品文 档
过程数据-驱动界面
HXD3C-TCMS机车控制监视系统显示屏课件
画面说明
显示部分设计的原则是显示简洁、明了醒目，但又 兼顾现有的习惯。
画面的上部为常显的信息，显示时间、速度、工况、 级位、定速、无人警惕等；第二排为机车运行方向、 受电弓、主断路器、撒砂、过分相、电机隔离、停 放制动、空转状态等。
中间区域为主信息显示区，根据不同的工况、按键 的选择，将显示牵引/制动的有关参数、机器的状态、 开关等信息；底部为功能键区，由于采用触摸显示 屏，因此它将根据不同的工况和选择，显示不同的 功能键。
机车自身出现故障时，于故障信息区显示， 故障信息灯由“黑”变“红”，并发出警报 声；机车无故障时，故障信息区无任何显示。
HXD3C牵引／制动主画面
在牵引／制动画面点击【机器状态】 进入主变流器／牵引电机画面
主变流器／牵引电机画面下出现以下按钮
主变流器； 开关状态； 风机状态； 辅助电源； 空制状监视系统显示屏操作说明
HXD3C型电力机车采用 集中式微机控制系统，通过 设在Ⅰ、Ⅱ端司机室的微机 显示屏对主变流器、辅助变 流器、控制电器柜、司机室 控制开关等的各种信息进行 显示，使司机通过微机显示 屏迅速掌握机车各种设备的 工作状态和故障诊断。
闭合蓄电池自动开关 QA61后，微机显示屏将显示 牵引／制动画面
故障履历画面－故障处置说明
在牵引／制动画面点击【开放状态】，进入 开放状态画面。
开放画面
在牵引／制动画面点击【开放状态】， 进入开放画面，主要显示有：
主变流器CI1-6的工作状态。 ；
辅助变流器APU1-2的工作状态；
点击【轴温状态】进入轴温状态画面，主要显示有：1、2架 轴温情况。点击【故障履历】，进入故障履历画面。
进入故障履历画面，点击【说明处置】，进 入说明处置画面
HXD3B——精选推荐
HXD3B型机车是以在中国国内主干线上进行重载货运牵引为目的进行设计研发的交流传动电力机车。
机车的微机网络控制系统采用庞巴迪公司提供的MITRAC系列产品，MITRAC机车控制系统由多微机环境组成，包括列车控制级、机车控制级以及驱动控制级。
本文针对HXD3B型机车微机网络控制系统进行分析和研究机车网络控制系统结构组成HXD3B型机车采用先进的分布式微机网络控制系统，其通讯方式基于TCN列车通信网络和Ethernet（以太网）。
具体的网络拓扑结构见图每台HXD3B型机车的微机网络控制系统由2组机车控制单元VCU，2组网关TCN-GW，3组牵引控制单元DCU2，2组以太网交换单元CablingSwitch，2组司机显示单元DDU，1组制动控制单元BCU以及分布于各个电器柜内的输入输出（I/O）模块和高压柜内的AMP模拟监测保护装置等构成。
整套微机网络控制系统采用模块化设计，所有设备均采用冗余配置模式，从而提高了机车微机网络控制系统的可靠性，实现了机车的冗余控制WTB列车总线的传输介质为双绞屏蔽线，最多可连接32个节点（无中继器），传输距离为860m（无中继器），传输速率为1Mb/s。
MVB多功能车辆总线用于连接机车内部的各个网络设备，机车总线管理器位于TCMS柜内的机车控制单元VCU1和VCU2内。
为提高系统的电磁兼容性能，HXD3B型机车MVB多功能车辆总线的传输介质采用两种类型的介质：ESD+双绞屏蔽线和光纤（OGF）。
ESD+双绞屏蔽线主要用于电气屏柜内部器件的连接，光纤（OGF）主要用于屏柜之间的连接。
MVB总线采用总线型和星型混合的拓扑结构MVB总线采用双路冗余结构进行数据传输，同时为提高系统的可靠性，MVB总线被分割成3段，设为第一段、第二段及第三段，3段传递的信息是相同的，各个电气屏柜均采用双段信息输入，当某一段MVB总线通讯故障时，其他两段仍可实现信息传递，从而确保机车的安全可靠运行Ethernet主要用于软件下载、信息采集、程序调试及VCU与显示单元之间的信息传递，其具体拓扑结构如图4所示1.2系统设备1.2.1机车控制单元VCU机车安装有两个VCU，采用热备份冗余方式。
HXD3微机网络系统介绍
2.机车微机控制系统
• 微机控制系统（简称TCMS）是机车的控 制核心，微机控制柜连接机车主变流器、 辅助变流器、控制电器柜、司机室操作 台控制开关等电器设备，收集指令信息 和各个电器设备的状态信息，综合处理 后，完成机车的控制功能。 • 重联时通过Ethernet，向重联机车发送运 行指令，接收重联机车的反馈信息。
显示屏
与他车TCMS重联 各开关 速度传感器（PG） 蓄电池电压 电流互感器 司控器 LED指示灯
38.4kbps
通过Ethernet连接
2轴和5轴
原边电流 司机控制器级位 功率较小
110V数字量输出
19
BRAKE、VCB、升弓、撒沙等
功率较大
2.3 TCMS机箱外形结构
2.2 TCMS单元构成
2.3
TCMS主要完成的控制
• 牵引制动特性曲线的控制；（23t和25t切换：主CPU搭载 基板PUZ33上的开关SW1置”0”是23t,开关SW1置”0以 外的数”是25t) 图 • 定速控制;(速度≥15km/h,未采用空气制动) • 禁止功率输出； • 升弓控制；（控制上保证必须先断主断，才能降弓） • 压缩机起停控制； • 110V电源屏的控制； • 自动过分相控制； • 警惕装置控制；
HXD3B型大功率交流传动货运电力机车特点及故障处理(最新整理)
HXD3B型大功率交流传动货运电力机车特点及故障处理摘要：简要介绍HXD3B型大功率交流传动货运电力机车总体设备布置情况及网侧电路、主电路、辅助电路、TCMS控制系统，空气制动系统的特点，针对牵引变流器、电机变流器、TCMS显示屏、受电弓风管压力开关的常见故障进行简要分析，制定相应的故障处理办法。
关键词：HXD3B型货运电力机车；故障处理；变流器；预充电电阻0 引言HXD3B型机车是根据大连机车车辆有限公司与铁道部签署的大功率交流传动电力机车采购项目研制的，以HXD3型交流传动电力机车为技术平台，以在国内主干线上进行重载货运牵引为目的，拥有自主知识产权。
机车采用大功率水冷 IGBT水冷变流器，单轴控制技术，框架式承载车体，设备布置采用中央走廊设备布置方式，高压电器布置在机械间内部的高压柜内，并充分考虑了使用中的自然环境条件，提高了机车的防寒性能。
2010年2月末在东北地区各个干线上投入运用，目前沈阳铁路局投入运用台数为92台。
对该型机车运用初期出现的常见故障进行处理后机车整体质量可靠，充分发挥了大功率交流传动机车的优势。
1 机车简介及特点1.1 总体及设备布置机车轮周功率9600kW，轴重25t，轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，采用3组IGBT水冷变流柜，1632kW大转矩异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。
采用下悬式一体化多绕组牵引主变压器，内部集成三台谐振电抗器，冷却方式为强迫导向油循环风冷。
每个转向架的3台牵引电机由一台通风机冷却；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式冷却塔。
机车设备布置如图1所示1.2 机车网侧电路特点接触网电流通过受电弓PG1或PG2引入机车，经25kV高压电缆进入车内，并经高压柜内的高压隔离开关QS1或QS2和主断路器QF1相连，再依次穿过电流传感器TA1和TA2与主变压器TM的原边绕组A 端子连接，经主变压器原边绕组后，从X端子流出，穿过电流传感器TA3，最后通过6个并联的回流接地装置，从轮对回流至钢轨返回变电所。
电力机车网络控制系统拓扑结构研究42
电力机车网络控制系统拓扑结构研究引言：网络控制系统在列车制造技术迅猛发展的今天已经是车辆重要的电气功能系统，在列车通讯，车辆控制，数据采集及记录等方面具有重要的作用，同时也是衡量机车制造技术水平的一个重要方面。
本文对和谐电3系列电力机车的网络控制系统进行了梳理和研究，总结了现有网络控制系统的拓扑结构及特点。
1.HXD3G型电力机车网络控制系统HXD3G型交流传动客运电力机车是公司2014年重大研发课题项目。
采用工业以太网作为整车TCMS网络购下，同时为兼顾铁路总公司要求，在硬件设备中预留TCN网络控制系统功能，满足IEC61375-2-5，IEC61375-3-4等工业以太网的立车通信网络最新标准。
1.1系统设备：1.1.1控制监视系统装置TCMS每节机车具有一个TCMS主机机箱，内置主从两套TCMS控制系统。
车辆级控制包含机车逻辑控制、机车牵引/再生制动特性控制、主变流器控制、辅变流器控制、冗余控制等。
1.1.2 列车交换机TS每节机车具有两台TS交换机，除了作为本节车各个子设备的以太网汇聚节点外，还用于本车与他车数据之间的路由。
每个TS有12个以太网端口，其中4个专门用于ETB网络；1.1.3牵引变流器控制单元MPU每节机车有两个变流柜，每个变流柜内有一个MPU机箱，包含了两个MPU控制单元。
每个变流柜送出两根互为冗余的以太网通讯线缆，每根线缆传送了两个MPU的数据流，分别连接TS1，TS2。
1.1.4辅助变流器控制单元APU每个变流柜内有一个辅助变流控制单元APU，通过两根互为冗余的以太网线缆交互辅助供电变流器的相关数据，通过软件功能升级可以进行APU辅助供电控制功能的延伸。
1.2网络系统拓扑图1 HXD3G电力机车网络系统拓扑结构图HXD3G网络系统拓扑满足了列车级网络通讯线路冗余，以太网设备的硬件冗余，TS、MPU、APU通过环形以太网与TCMS进行组网，其他设备以星形结构通过485通讯与TCMS进行组网，ETB直接通过TS交换机与组网的设备进行ECN以太网数据交互。
HXD3B型电力机车
时 MVB 网络将此信息通知机车微机控制系统 VCU，完成在微机显示
屏上的故障 信息显示。机车控制系统 VCU 通过控制 AMP，实现对
机车主断路器的开闭控制。
网侧电路
8. 接地开关 QS3 接地开关位于主断路器侧，提供高压电路接地保护，并集成于机车高 压安全连锁系 统。它只能在降弓和切断受电弓气源之后才能操作。
五、控制系统功能
1 .机车牵引特性控制
2.机车再生制动特性控制
3.机车顺序逻辑控制 4.牵引变流器控制 5.辅助变流器控制 6.空电联锁制动控制 7.机车重联控制 8.空转滑行保护控制
9.轴重转移补偿控制 10.轮径自动修正和手动修正的功能 11.牵引和制动工况下牵引电机电流最大值限制控制 12.机车故障诊断与保护，故障状态信息显示存储功能 13.微机转储功能 14.无人警惕控制 15.自动过分相 16.通风机转速自动控制 17.冗余控制功能，保证在工作单元失效时能自动转换等。
压和保证一些设备的用风。
1、牵引电动机通风冷却 牵引电动机通风由两台通风机
来完成，每一台通风机用来冷却一个 转向架上的三台牵 引电动机。
车外大气 →离心沉降过滤器→ 车顶进气间→通风机→风机底座→ 车体风道→连接软管→ 牵引电机 → 大气
牵引通风机组
2、冷却塔通风 冷却塔是用来冷却主变压器油
和主变流器的纯水加乙醇混合液 ，每台车安装有两台。
2009年10月10日开赴南京东机 务段运用。
2010年2月27日苏家屯机务段投 入运用。
二、HXd3B机车传动原理
受电弓 主断路器 主变压器
主变流器 （整流环节）
牵引电动机
主变流器 （逆变环节）
主变流器 （中间直流环节）
HXD3-电气系统介绍-讲课资料
高压电气连锁保护
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司乘人员上、下顶盖时要打开或关闭机械室天窗、或者对高压电器进 行检查时需要打开柜门，为了确保安全，设置了高压互锁功能。高压 接地开关QS10上配有一把蓝色钥匙和两把黄色钥匙，其中蓝色钥匙可 以控制受电弓的升弓气路，黄色钥匙可以打开机械室天窗或高压电器 柜门，通过他们与接地开关的连锁控制，实现HXD3型电力机车的 高 压电气安全互锁功能。 机车正常运行时，高压接地开关QS10置运行位，此时兰色钥匙可以拔 出，插入管路柜上的升弓气路阀，保证受电弓的气路连通，同时QS10 的辅助连锁触点闭合（信号425得电），为主断路器闭合提供了必要条 件。 机车需要打开顶盖或电器柜柜门进行检修时，首先断开主断路器并降 弓，然后将空气管路柜上的兰色钥匙旋转拔除，切断升弓气路；将兰 色钥匙插入接地开关QS10并向右旋转，然后将接地开关旋至接地位， 保证车顶设备可靠接地，此时旋转黄色钥匙并拔出，可以打开车顶盖 或高压电器柜门。
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接触网电流通过受电弓AP1或AP2引入机 车，经高压隔离开关QS1或QS2和主断路 器QF1，通过大A端子进入车内，，经 25kV高压电缆由车内至车下，穿过TA1与 主变压器原边1U端子相连，经过主变压 器原边，从1V端子流出，穿过TA2与车体 地相连，最后通过6个并联的回流装置 EB1～EB6，从轮对回流至钢轨
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HXD3型电力机车中间直流电路由中间电压支撑电容、瞬 时过电压限制电路和主接地保护电路组成。 中间电压支撑电容主要起稳定中间回路电压，同时可对四 象限脉冲整流器和逆变器产生的高次谐波进行滤波。 瞬时过电压限制电路由IGBT和限流电阻组成。 主接地保护电路由跨接在中间回路的两个串联电容和一个 接地信号传感器组成。每套机组分别含三套接地保护电路， 可以分别对三个交直交牵引电路进行监测和保护，接地检 测信号送TCMS，进行故障显示，接地保护开关设在控制 电器柜上，可进行故障切换运行。