бабулер24

Микропроцессорная система управления электрооборудованием тепловоза 2ТЭ25КМ

С.В. СЕРГЕЕВ, канд. техн, наук, заведующий отделом технического сопровождения серийных разработок, А.Ю. БУНЯЕВ, С.З. ГУРГУРОВ, М.А. ЕГОРОВ инженеры, АО «ВНИКТИ», г. Коломна

Первый тепловоз, получивший обозначение серии 2ТЭ25КМ, был выпущен Брянским машиностроительным заводом в декабре 2014 г., а начиная с февраля 2015 г. было освоено его серийное производство. По состоянию на март 2019 г. было выпущено более 380 тепловозов данной серии. В настоящее время локомотив 2ТЭ25КМ является единственным массово выпускаемым грузовым магистральным тепловозом, эксплуатируемым уже более чем в 22 эксплуатационных локомотивных депо ОАО «РЖД», АО «УБЖД» (Монголия) и на промышленных предприятиях России и Казахстана.

В рамках разработки проекта инженерным центром АО «УК "БМЗ"» совместно со специалистами АО «ВНИКТИ» были выполнены расчеты, подобрано электрооборудование, разработаны и внедрены алгоритмы управления электрической схемой и тяговым электрооборудованием.

При выборе структуры электрической схемы тепловоза 2ТЭ25КМ за базу были приняты основные технические решения, использованные ранее на тепловозах 2ТЭ116У. Выбор указанного прототипа объясняется тем, что тепловоз 2ТЭ116У является наиболее массовым в эксплуатации на отечественных и зарубежных железных дорогах и представляет собой надежный и современный локомотив.

Структурная схема электрической передачи тепловоза 2ТЭ25КМ представлена на рис. 1.


На тепловозе 2ТЭ25КМ изначально устанавливался электронный регулятор частоты вращения вала дизеля производства ООО ППП «Дизельавтоматика» (г. Саратов), а начиная со II квартала 2018 г. (с тепловоза № 319) заводом устанавливается система топливоподачи с электронным управлением фирмы «Heinzmann» (Германия).

На тепловозе 2ТЭ25КМ (так же, как и на 2ТЭ116У) реализована система поосного регулирования касательной силы тяги, обеспечивающая повышенные тяговые характеристики в случае возникновения неблагоприятных условий сцепления колесных пар с рельсами. Управление вспомогательными приводами реализовано на релейной основе с использованием головного микропроцессорного устройства.

Тепловоз оборудуется микропроцессорной системой управления и диагностики МПСУ-ТП, которая отвечает за управление электрической схемой и тяговым электрооборудованием во всех режимах работы локомотива. Структурная схема системы МПСУ-ТП для тепловоза 2ТЭ25КМ представлена на рис. 2.

Структура МПСУ-ТП тепловоза 2ТЭ25КМ несколько изменена по сравнению с системой тепловоза 2ТЭ116У. Так, на тепловозе 2ТЭ116У межсекционный обмен между устройствами обработки информации (УОИ) обеих секций реализован по последовательному каналу «Токовая петля», а обмен между УОИ и дисплейным модулем (ДМ) реализован по последовательному интерфейсу RS-422. На тепловозе 2ТЭ25КМ и межсекционный обмен, и обмен между УОИ и ДМ реализованы по каналу Ethernet. Регулятор фирмы «Heinzmann» подключается к УОИ через CAN-интерфейс.


На тепловозе 2ТЭ25КМ устанавливается УОИ (черт. 27.Т.276.01.00.000.2-01) , которое конструктивно отличается от УОИ тепловоза 2ТЭ116У (черт. 27.Т.280.00.00.000) тем, что оно не резервировано, и блоки питания разнесены по корпусу, а не собраны на отдельные платы. Значительная часть плат унифицирована для использования в обоих УОИ, а именно: БК (блок компьютера), БСК (блок силовых ключей), БОАД (блок обработки аналоговых датчиков), БУВ (блок управления возбуждением), БИВМ (блок интерфейса внутренней магистрали), БОЧД (блок обработки частотных датчиков). Более подробно о работе УОИ (черт. 27.Т.276.01.00.000.2-01) будет рассказано в следующей статье.

Программное обеспечение, установленное в УОИ тепловоза 2ТЭ25КМ, позволяет выполнять следующие основные функции: управление электрической схемой тепловоза во всех режимах его работы (запуск/остановка дизеля, холостой ход/выбег, тяга, электрическое торможение) с обеспечением всех защит оборудования тепловоза;

управление электрооборудованием с обеспечением заданных характеристик для каждой позиции (тока и напряжения тягового генератора, снимаемой мощности на зажимах выпрямительной установки) в режиме тяги, управление защитами электрооборудования в случае выхода параметров его работы за нормируемые пределы;

> управление электрооборудованием с поддержанием заданных характеристик для каждой позиции (тока возбуждения и тока якоря тяговых двигателей, тормозной силы) в режиме электрического торможения и управление защитами электрооборудования с автоматическим замещением электрического тормоза пневматическим;

> управление работой дизеля путем задания нужной частоты вращения вала в соответствии с установленной позицией контроллера машиниста с обеспечением всех его защит в аварийных ситуациях (снижение нагрузки, сброс нагрузки, остановка);

> управление поосным регулированием касательной силы тяги в случае ухудшения сцепления колеса с рельсом;

> обработка информации, поступающей от измерительных преобразователей, органов управления, релейно-контакторной аппаратуры от УОИ второй секции;

> защита силовой выпрямительной установки от внешних и внутренних коротких замыканий и при пробое изоляции силовых цепей;

> минимизация ущерба при срыве шестерни на валу ТЭД;
> регулирование температуры теплоносителей дизеля в автоматическом и ручном режимах;

> управление тормозным компрессором;

> управление автопрогревом дизеля в холодное время года; диагностика основного и вспомогательного оборудования тепловоза;

> вывод на экран ДМ информации о состоянии параметров основного и вспомогательного оборудования, тревожных сообщений о неисправностях оборудования и отклонении параметров от нормы с обеих секций.

Часть программных алгоритмов управления, применяемых на тепловозе 2ТЭ25КМ, ранее прошла испытания, отработку и обкатку на тепловозах 2ТЭ25К и 2ТЭ116У, но опыт эксплуатации указанных тепловозов, а также анализ предложений и пожеланий, поступающих от эксплуатационных депо, требуют постоянного совершенствования программного обеспечения (ПО). На основании технических требований, выпускаемых инженерным центром АО «УК"БМЗ"», программно реализуются новые защитные алгоритмы. Обновляемое ПО проверяется на стендовом оборудовании АО «ВНИКТИ» с применением современных средств программно-аппаратного моделирования, а затем обкатывается на АО «УК «"БМЗ"» уже на реальном тепловозе при проведении пуско-наладочных работ и приемки службами ОТК завода и Центра технического аудита ОАО «РЖД». По завершении испытаний ПО разработчик в обязательном порядке сертифицирует ПО на соответствие требованиям безопасности информации и декларирует его на соответствие требованиям регламента ТР ТС.


Новые алгоритмы, реализованные в системе МПСУ-ТП тепловозов 2ТЭ25КМ, приведены в таблице.

Устройством, служащим для отображения всей рабочей и служебной информации о состоянии тепловоза, которая поступает от

МПСУ-ТП, является дисплейный модуль Gersys 4401. Находясь в кабине ведущей секции, локомотивная бригада и обслуживающий персонал имеют возможность контролировать на ДМ практически все параметры основных и вспомогательных систем тепловоза.

Программное обеспечение МСУ-ТП в случае возникновения неисправности, несанкционированной работы исполнительного аппарата, выхода за предельно допустимое значение любого из опрашиваемых параметров обеспечивает выдачу на ДМ тревожного (предупредительного) сообщения с указанием неисправности и номера секции, на которой она возникла.

Сообщения и параметры работы обеих секций тепловоза высвечиваются на экране ДМ ведущей секции. На экране ДМ ведомой секции высвечиваются сообщения и параметры работы, имеющие отношение только к данной секции. Тревожное сообщение может быть удалено с экрана ДМ только из кабины, с которой осуществляется управление тепловозом. В тревожном сообщении указывается индекс секции («А» или «Б»), позволяющий определить, к какой секции тепловоза оно относится.

Необходимо помнить, что выдача информации на экран дисплейного модуля возможна только при наличии связи между ДМ и УОИ. Сообщение «Нет связи с ДМ» говорит об отсутствии физического обмена между УОИ и ДМ и невозможности вывода на экран дисплейного модуля аварийно-предупредительных сообщений.

Выдача сообщений и вывод на экран ДМ параметров работы ведомой секции возможны лишь при наличии межсекционного обмена между системами МПСУ-ТП обеих секций. Обмен информацией УОИ ведущей секции тепловоза с УОИ и ДМ ведомой секции осуществляется по сетевому протоколу Ethernet при помощи тепловозной локальной сети.

Vofka

бабулер24,
Приветсвую.