提高空调客车应急电源装置检修质量的研究

发表时间:2018/7/12   来源:《新材料.新装饰》2018年2月上   作者:方志宏
[导读] 本文针对空调客车应急电源装置在检修中存在的一些问题,运用计算机技术、脉宽调制技术和试验公式,找到了一种解决问题的办法。

(齐齐哈尔北车辆段车电车间,黑龙江 齐齐哈尔 161000)
摘要:空调客车应急电源主要用于列车应急灯、轴温报警器、电子防滑器、尾灯等重要负载在供电正常或非正常时的用电。本文针对空调客车应急电源装置在检修中存在的一些问题,运用计算机技术、脉宽调制技术和试验公式,找到了一种解决问题的办法。
关键词:空调客车;电源装置;检修质量

 
        在空调客车的运行中,应急电源装置的作用十分重要。同时,它的状态良好与否直接关系到旅客列车的行车安全,同时也是维护列车秩序和铁路声誉的重要设施。
        一、客车应急电源的作用
        应急电源由充电器、逆变器、蓄电池、变压器、转换开关等装置组成的一种把交流电能整流成直流电能的应急设备。在空调客车中,部分电气装置使用交流电,如客车空调、电开水炉、客车照明等,另一部分负载使用直流电,直流负载可分为一般直流负载和应急负载两类:一般直流负载是指在本车交流断电后不再用电的直流用电器,如厕所有无人显示器、水位显示器等;应急负载是指在本车断电后仍需用电的直流用电器,如应急照明灯、轴温报警装置、广播和通信设备、尾灯插座等。客车应急电源是给直流用电器提供直流电的设备。
        二、目前存在的问题
        1、上车蓄电池的实际容量无法保证达到其标称容量的70%以上;
        2、由于无法测试充电机和充电控制板的伏-安特性曲线,因此,在客车运行中难以保证电池按要求进行充电;
        3、无法测试整流器的伏-安特曲线;
        4、无法自动测试应急控制电路,减少人工测试引起的错误;
        5、难以修复因记忆效应造成容量大幅度下降的蓄电池。
        三、解决办法
        针对此种情况,在充分消化空调客车各型应急电源装置的基础上,根据铁道部下发的“客车重点部件专项检修办法”和应急电源装置专项检修办法,结合现场的实际情况,研制出“空调客车应急电源装置智能型试验台”。将试验台的设计思想及主要技术方法分述如下:
        1、设计思想。1)针对现场工人技术水平高低不齐这一特点,试验台应有良好的人机交互界面,做到“一看就会,一用就灵”,试验的一般技术问题可方便通过在线帮助找到答案;2)有完备的人身安全和设备安全的技术保障措施;3)能检测应急电源装置的重要技术参数和特性曲线;4)能按技术标准自动完成对蓄电池的维护;5)皮实耐用,故障低;6)按以上要求,采用计算机技术来完成对各被试对象的测试和数据处理是一种较好的方案。试验台硬件平台:数字量部分采用工控机、A/D、D/A及I/O接口板,模拟量处理部分采用0.2级高精度电量变换器、脉宽调制功率负载器及电磁元件。软件平台采用WINDOS 98系统;7)在试验台的设计中,按模块化的设计思想,对诸多功能进行模块化设计,各功能模块之间的牵扯尽量少,以满足多任务工作模式的要求,这样既能提高试验效率,又能最大限度方便试验台的使用和维修,即使试验台出现故障,一般情况下,仅停止故障模块的使用,其余模块仍可照常使用。
        2、主要技术方法。试验台由应急控制电路板检测模块、充电控制电路板检测模块、充电机检测模块、整流器检测模块、蓄电池充放电模块、交、直流可调电源模块六个模块构成。
        1)应急电路的自动测试。


①应急电路的作用是:a.实现交流供电和应急供电的自动切换;b.蓄电池过放自动保护;②自动测试电路中需解决的关键技术问题是:a.模拟车上三相交流供电方式下的48V整流直流电源;b.模拟车上的蓄电池电源;③解决办法:a.在实验台内用单相48V工频交流电源,来整流和大容量电容器滤波,以此模拟车上三相交流电源经三相整流滤波生成的48V直流电源。经试验和测试,模拟电源的有效值和纹波参数完全能达到车上48V整流直流电源的水平。b.采用脉宽调制技术(PWM)制作一个连续可调直流电压源,并在电源的输出端并联0.03F以上容量的大电容器(工频交流阻抗可做到0.1Ω以内),用于模拟蓄电池电压在38V~60V范围的连续变化和低阻抗特性。c.通过计算机控制A/D、D/A和继电器,实现模拟48V电源和模拟蓄电池电源的切换及模拟蓄电池电压的连续变化,从而完成对应急控制电路的自动测试。
        2)充电控制板和充电机的自动检测。①充电控制板和充电机的作用是:在列车有交流电源时,以给定的恒定电流值向蓄电池恒流充电,电池端电压达到充电终止电压(设定值)的0.88~0.9倍时,逐步退出恒流充电方式,最终进入浮冲状态。②自动测试中需解决的关键技术是:模拟面向充电机的蓄电池负载,其端电压需模拟蓄电池的充电过程,可连续变化且受控,有足够的耗散功率。③解决办法:a.采用脉宽调制技术(PWM)来实现模拟蓄电池负载。b.通过计算机控制A/D、D/A,调节脉冲宽度,模拟蓄电池的充电过程,并对这一过程的电流、电压进行连续采集,最终测得充电机或充电控制板的伏-安特性曲线和恒流值、充电终止电压值。④借助于计算机、A/D、D/A变换器即可实现对充电机或充电控制板的自动测试,并绘制出伏安特性曲线,从而判断出被试品是否合格。
        3)整流器的自动检测。①整流器的作用是:车上有交流电源时,向相关负载提供经三相整流输出48V直流电源,额定负载有5A和10A两种。②技术关键和解决办法:对整流器的检测同样应从测试其伏-安特性着手,即:当整流器的输出负荷电流从零连续增加到其出厂额定值时,测试出这一过程的伏-安特性曲线。根据此曲线,测试人员可判断出整流器的负载能力和电压波动范围是否符合要求。③模拟负载。对整流器测试的模拟负载工作原理基本与充电机模拟负载相同。
        4)对蓄电池容量和充入电量的计算。①当前,实现对蓄电池容量准确测试的唯一方法是以一定倍率的电流对蓄电池恒流放电,并记录下全过程的放电安时数,直到放电终止。②试验台对蓄电池容量的测试也按此原理,由计算机定时把放电电流与对应时间相乘,并把每次的乘积累加起来,直到放电过程终止,最后得到的累加值既是蓄电池在对应放电倍率下的容量。③对经历一个完整放电充电过程的蓄电池容量的计算,也可通过对充入电池安时数换算的方法得到。目前,空调客车应急电源装置普遍使用免维护铅酸蓄电池。针对这类电池,经过试验发现,当以0.2的倍率对蓄电池进行恒流放电(如:45Ah的电池,其放电电流应为45×0.2=9A),放至单只电池电压降到10.5V时停止,而后以0.2的倍率对蓄电池进行脉动恒流充电,当电池端电压充至1.2倍额定电压时,把充电电流切换至0.1的倍率继续充电,充至1.2倍电池额定电压时,停止充电。④同样借助脉宽调制技术和计算机技术,可模拟出连续变化的蓄电池负载,这样对充、放电倍率任意给定,不同电压等级的电池组(如:12V、24V、36V、48V),可实现蓄电池恒流放电和恒流充电的自动化,而且还能自动测试出蓄电池放出电量和充入电量的值。由于实现了蓄电池充放电和电量计量的自动化,这对人手紧张、检修任务繁重的现场,提高了工作效率,节省了人力,缩短了客车整备和检修时间,具有十分积极的意义。⑤由于对蓄电池充入电量有较为准确的计量,这从技术手段上确保达到上车运用的蓄电池容量需在额定容量的70%以上这一要求,保证了在无交流电的情况下应急电源装置按设计指标发挥作用。
        5)借助于计算机系统,还可方便的建立应急电源装置的检修档案和运用档案,为车辆段的检修工作实现微机化和网络化打下基础。
        四、结语
        随着运输市场竞争的日趋激烈,为吸引客流,提高铁路客运竞争力,赢得市场,铁路企业改善旅客列车的硬件设施成为铁路企业的一种趋势,空调客车正是在这种情况下诞生并不断被推广应用。
参考文献
[1]康瑞珂.浅谈客车应急电源作用[J].铁道车辆,2014.
[2]王赓.浅析如何提高空调客车应急电源装置检修质量[J].中国铁道出版社,2014.
[3]雷亚东.提高空调客车应急电源装置检修质量的研究[J].铁道技术监督,2015.
 

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