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动车组传感器

现代传感器技术在CRH1型动车组上的得到广泛应用。对CRH1型动车组上应用的主要传感器技术做了介绍,简要分析了传感器在各系统的主要用途。

前言

CRH系列高速动车组作为我国高速铁路技术的一项重大成就,具有运行安全、质量稳定、易于维护、自动化程度高等优点,在我国开始大面积开行,运量逐年增长。先进的测控技术是保证动车组高速安全运行的重要手段,现代传感器技术、微型计算机技术、数字通信技术及信号处理技术为其提供了坚实的技术支持。CRH系列动车组运用列车网络控制、现代交流传动、电空复合制动等大量高新技术,采用包括超速防护、牵引控制、制动控制、车辆控制在内的测控系统实现全列车控制、监测与诊断,可实现全列车的车速、轴温、制动缸和列车管压力、车厢温度、列车供电以及其他有关辅助设备的状态监测和故障诊断。

动车.jpg

一.CRH1型动车组现代传感器技术的应用

1.主要特点:

CRH1型动车组是由青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司(简称BST)生产的速度为200km/h的动力分散型电动车组。采用5动3拖8辆编组,最高速度为200km/h。该车以Regina车为原型,整列车采用分散型的控制与管理系统,可靠性高,功能扩展方便。其控制系统的主要技术特点有:

2.牵引电动机变流器由微处理器控制

具有自检、自诊断和保护功能,模块化程度高,控制系统协调性好。

3.采用高度自动化的牵引控制系统。

CRH1型动车组8辆车分为3个基本列车单元,每个基本单元有相对独立的高压系统、牵引系统和辅助动力供给系统。每个单元的高压、牵引和辅助动力供给系统基本相同,各单元控制设备包括列车控制设备(VCU)、牵引设备(PCU)、驱动控制设备(DCU/X)、蓄电池充电控制设备(BCC/I)和输入/输出(I/O)设备等。牵引控制系统是一个基于现场总线的分布式控制系统,牵引控制的总线型式为MVB,各列车基本单元独立运行,受列车主控制器的协调与监控。

 模块化、智能化的列车控制和管理(TCMS)

通过列车控制和管理系统(TCMS)实现对全列车的控制和管理。TCMS系统是分布式计算机系统,对牵引系统、制动系统、压缩空气供给系统、通信系统、辅助电气系统、车钩系统、列车安全和自动保护系统、旅客信息系统、车内环境调节系统、内外门系统、供水和卫生间系统、餐饮系统、火灾检测系统、轴温警报系统、后视镜系统等进行监测和控制。司乘人员通过给这些控制装置发送命令、接收其状态和故障信息,实现集中监控。CRH1型动车组的列车网络系统的软硬件设计模块化程度高、智能化程度高,为列车高速、安全运行提供了可靠的保证,同时也为旅客提供了健康和舒适的旅行环境。

4.采用微机控制电空复合制动

采用动力制动和空气制动相结合的制动方式,动力制动采用再生制动方式,空气制动用盘形制动。制动系统由微机控制,不但可以根据列车速度、制动方式(常规制动还是紧急制动)等情况自动在动力制动与空气制动之间分配制动力,而且空气制动本身也采用了电空制动(制动指令由电信号传递,制动力由压缩空气产生),保证了良好的制动性能。

5.具有压力保护功能的车内空气调节系统

具有压力保护功能,在车外空气压力发生剧烈变化的瞬间(例如列车交会或过隧道),保持车内不发生太大的气压变化,提高舒适性。空气处理单元和压缩/冷凝单元采用分体式系统可使车内噪声得到有效控制。列车空调系统采用微机控制,室外空气温度传感器、送风回风温度传感器、客室温度传感器等温度信号送入微处理器,保证客室温度均匀。

6.外门采用了专为高速列车设计的电动塞拉门。

门的开闭由微机控制,具有障碍物探测功能,采用了三重探测方式:⑴监测电动机电流;⑵电动感应门边;⑶红外感应装置。

7.模块化设计的真空集便系统

卫生间采用“模块化”设计,内部设备包括集便器系统、洗漱设备、加热器系统(含过热保护)、照明系统、扬声器系统、温控系统、烟火探测系统等。

8.CRH1型动车组现代传感器技术的应用:

CRH1型动车组上传感器有两大用途,一种是检测电流、电压、速度、轴温、制动压力等信息,用于列车运行速度精确控制和安全防护,确保列车高速安全运行,另一种用途是用于对车门、真空集便系统、空调等现代列车旅客服务设施的相关信息实时检测和控制,以满足旅客对优质服务的需求,提高乘坐的舒适度。

动车组的工作环境和特性决定了其安装的传感器对安全、可靠性的要求较高,灵敏度和精度的要求则视控制系统的需求而定。

8.1电流传感器、电压传感器

CRH1型动车组应用了两种类型的电流电压传感器,一种是采用饱和扼流线圈、应用磁力耦合作用的绕组式,另一种是可用于交直流参数测量、精度高、小型的霍尔元件传感器。主要用于变流器各模块电流、电压参数的测量和控制。

8.2速度传感器

速度传感器安装在动车转向架的齿轮箱上和转向架轴端上,其功能是测量速度信号并将信号传给计算机系统用于牵引、制动特性计算、防滑控制和安全防护控制。

8.3温度传感器

温度传感器在CRH1型动车组上多个系统都有应用,主要用于检测部件温度,防止设备烧损。典型的应用有主变压器油温监测、变流器散热器温度检测、蓄电池和充电机温度监测、轴箱和电机轴承温度监测等。

8.4压力传感器

压力传感器主要应用于制动和风源系统对压缩控制和制动压力的检测和控制,采用压变式压力传感器。压力传感器还用于动车组制动系统的载重量和制动性能检测,以便调整制动力大小,这样即使载重不同列车也可在直轨上有相同的制动距离。确保行车安全。机械和动力制动的载重测量都是由TCMS进行。

8.5流量传感器

通过压力流量开关监控主变压器冷却油的流量, 压力流量开关可以探测进出主变压器容器的油压力。只要压力差在规定的范围之内,CCU会收到一个信号,表示油流量正常。如果由于漏油或油泵停转所导致压力差降低,油流量的减少,送给CCU的信号就会断开,系统保护动作。

8.6液位传感器

8.61主变压器油位检测

主变压器有两个油位探测器,当两个都探测到油位过低时,辅助触点闭合,向CCU发送信号。然后网侧断路器打开,断开至列车的高压供电。

8.62便器高液位传感器

便器高液位传感器位于便器内部。该传感器的目的是检测便器可能由于便器出口阻塞造成水/污物高液位的情况。如果检测到,传感器将信号发送到便器控制单元,然后开始故障纠正循环,以解除阻塞并使便器回到备用模式。

8.7烟火传感器

CRH1型动车组具备火灾探测系统,探测列车上发生的火灾并向司机和列车员报警。此系统的分布贯通整个列车。

8.8光电传感器

蹲式单元:光电感应高液位传感器

水龙头光电感应器

光电感应器上配有带内部设置的控制器。当手放在传感器范围内时,光电传感器将被激活。在光电传感器给电磁阀发出打开信号之后,水才能从水龙头中流出。

8.9信号传感器

信号传感器是动车组信号的信息采集部件,它所采集的信息是列车信号的信息来源,接收的是钢轨上所传输的信号,它是由信号传感器通过电磁感应来接收信号的。

8.10红外传感器

动车组使用红外传感器探测风挡门和通过门附近人员移动情况,当探测到车门附近有移动行为时,即向车门计算机发出开门的指令。


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