Анализ действий бортовой системы диагностирования электровозов серии O’Z-Y при возникновении неисправностей

АННОТАЦИЯ

Скоростные поезда для пассажирских перевозок должны отвечать целому ряду требований к безопасности движения. Бортовая система диагностики имеет разветвленную систему датчиков и имеет возможность вмешиваться в управления локомотивом при необходимости. В статье приводится анализ действий бортовой системы при выходе из строя основных узлов электровоза серии O’Z-Y.

ABSTRACT

High-speed passenger trains must meet a number of safety requirements.

The on-board diagnostic system has a branched system of sensors and has the ability to intervene in the control of the locomotive if necessary. The article analyzes the actions of the on-board system in case of failure of the main units of an electric locomotive of the O'Z-Y series.

Ключевые слова: электровоз серии O’Z-Y, бортовая диагностика, Sibas32, локомотивная безопасность.

Keywords: electric locomotive of O'Z-Y series, on-board diagnostics, Sibas32, locomotive safety.

Электровозы с асинхронным тяговым приводом на железных дорогах Узбекистана составляют существенную часть от общего числа эксплуатируемых локомотивов. При выборе новых локомотивов также отдается предпочтение решениям на бесколлекторных двигателях [1]. Электроподвижной состав произведен в Китае, однако тяговое оборудование системы управления от таких компаний как Siemens AG и Toshiba. Организация эксплуатации электровозов с такими системами имеет ряд особенностей и преимуществ. Помимо общепринятых, к преимуществам можно отнести наличие продуманной микропроцессорной системы управления которая имеет бортовые диагностические модули облегчающие контроль целого ряда парметров которые завязанны с безотказной эксплуатацией и безопасностью движения.

Так как система построена на базе платформы Sibas 32 [2] и имеет специфические особенности авторами данной статьи была поставлена задача проанализировать алгоритмы функционирования бортовой системы на примере основных узлов электровоза. Для более оптимального обслуживания и оперативности заводом производителем предусмотрена система оповещения через главный монитор машиниста HMI. Виды оповещений разделены на группы и обозначаются соответствующими кодами присущими определенным категориям, привязанным к основным приборам и узлам локомотива. Коды неисправностей представляют собой 4 цифры. 4 категории обозначаются буквами и присваиваются согласно сложности и серьезности возникшей неисправности. Так, к примеру коды под категорией А присваиваются при серьезных выходах из строя. Если проанализировать основной алгоритм системы оповещения и защиты, то каждая группа отвечает за работоспособность основных узлов локомотива. Далее рассмотрим основные примеры работы системы по группам.

В группе распознавания функционирования пантографом уделяется внимание работоспособности пневматической составляющей, целостности конструкции для хорошего токосъема (рис.1). Так, например, когда система выдает оповещение с кодом 0005, то на экране выводится сообщение «Неисправность пантографов 1 и 2.» Данный код относится к категории «А». В этой ситуации что-то привело к неисправности обеих пантографов. На этом локомотиве напряжение контактной сети не доступно. Если мы работаем в сдвоенной тяге (то есть в два локомотива по системе многих единиц), то можно использовать токоприемники второй секции и при этом будет предложено продолжить движение. также выйдет рекомендация, что необходимо вмешательство обслуживающего персонала. Чтобы устранить проблему, нужно следовать инструкциям. Если первая инструкция не поможет, предлагается альтернативный вариант, при котором необходимо изучить степень повреждения узла и возможность вмешательства машиниста согласно установленным инструкциям и правилам техники безопасности. Но как правило случаи выхода из строя токоприемника решается в основном в деповских условиях.

Рисунок 1. Токоприемник электровоза серии O’Z-Y

Следующая группа отведена для выявления неисправности в так называемом «Крышевом разъединителе», которые выполняет функции быстродействующего выключателя (ГВ). Если машинисту будет выдан код за номером 0027, то это означает что отсутствует обратный сигнал от ГВ. То есть система не имеет данных о состоянии этого узла. Как рекомендация машинисту будет предложен перезапуск системы или локомотива в целом. В случае если предложенные меры не помогут, то система не разрешит движение локомотива.

Еще одной наиболее важными группами являются группы связанные с блоком управления преобразователем и центральным блоком управления (рис.2).

Рисунок 2. Центральный блок управления CCU

Как известно, для управления асинхронными тяговыми двигателями в электровозах используется связка из четырехквадрантного (4QS) преобразователя и автономного инвертора напряжения с ШИМ (PWMI) [2,4]. Диагностирование в этих категориях затрагивает большое количество показания с датчиков напряжения, тока и температур. К примеру если на мониторе будет выведено сообщение с кодом 0083, то это означает что в одном из модулей четырехквадрантного преобразователя вышел из строя один из IGBT транзисторов. В таком случае будет доступна возможность продолжать движение локомотива но с пониженной мощностью. То есть цепь питания двигателя к которой отностся данный неисправный модуль будет отключена и для тяги будут доступны другие двигатели. Категория у данного кода будет уже не первостепеннная и обозначается она буквой “B”. Трансформатор, как неотъемлемая часть силовой цепи электровозов работающих на переменном токе также находится под контролем данной системы. Контролируется как значения напряжения так и система маслянного охлаждения. Особое внимание уделяется маслянной помпе. Помимо тяговых цепей внимание уделяется и вспомогательному оборудованию работоспособность которого также связанна с безотказностью и безопасностью движения. К ним можно отнести группы оборудования, работающего от напряжения 110В, 230В, 440В, различные системы связанные с охлаждением оборудования, контакторы, разъединители, пневматические системы и т.д. Допустим если будет неисправна помпа жидкостного охлаждения тягового преобразователя, то система присвоит категорию А и скорее всего в автоматическом режиме задействует экстренное торможение локомотива.  Также, если просто будет отсутствовать сигнал об уровне охлаждающей жидкости система выдаст код с категорией “B”. Датчиками охвачена и механическая часть локомотива. Под контролем бортовой системы находятся такие важные узлы как редуктора, буксы и элементы системы торможения. К примеру, код 0397 относящийся к категории «А» выводится системой при неисправности стояночного тормоза, а именно отсутствия обратного сигнала от датчиков давления стояночного тормоза. При этом запрещается движение локомотива.

Таблица 1.

Анализ случаев предотвращения серёзного выхода из строя электровозов серии O’Z-Y  во время эксплуатации на эелезных дорогах Узбекистана.

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 [5] приведен в таблице 1. Из приведенного выше анализа, видно что система практически постоянно выполняет функции защиты и мониторинга. Причем система затрагивает и вспомогательное оборудование, так 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.

Список литературы:

1. URL: https://www.gazeta.uz/ru/2020/12/17/locomotives/ (Начались поставки новых электровозов из Китая)
2. Плакс А.В., Раджибаев Д.О., Турсунов Х.М./Новый пассажирский электровоз серии “O’Z-Y”, Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, 2011. № 1. С. 237-240.
3. Назирхонов Т. М., Якушев А. Я., Викулов И. П. /Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя электровоза переменного тока серии «O’Z-ELR» с использованием компьютерной имитационной модели // Бюллетень результатов научных исследований. – 2020. – Вып. 3. – С. 41–63. DOI: 10.20295/2223-9987-2020-3-41-63
4. Якушев А. Я., Назирхонов Т. М., Викулов И. П., Марков К. В. Определение основных параметров асинхронного тягового электродвигателя // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2019. – Т. 16, вып. 4. – С. 592–601. DOI: 10.20295/1815-588Х-2019-4-592-601
5. Раджибаев Д.О., Жалгасов О.К., Махмасалаев Т.М. /Особенности бортового диагностического оборудования электровозов серии O’Z-Y, Молодой ученый, 2021, №8(350), стр 13-16.