01. HXD3B型机车TCMS 系统概述

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。

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。

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。

时速200公里铁路动车组项目投标文件招标编号：ITC-04N306006第四部分：铁路动车组总体技术方案长春轨道客车股份有限公司CHANGCHUN RAILWAY VEHICLES CO.,LTD.第四部分–铁路动车组总体技术方案（下）4.2 A-250 技术说明书附件 19TCMS索引1.通用性 (3)2.列车说明 (3)3.多组联挂 (4)4. TCMS体系结构 (4)4.1.列车总线 (5)4.2.网关 (5)4.3.MPU-LT，MPU-LC (6)4.4.车辆总线 (6)4.4.1. MVB信号总线规范 (7)4.4.2. MVB牵引总线规范 (8)4.4.3. MVB车内设施总线规范 (9)4.5.中继器 (10)4.6.RS485诊断总线 (10)4.7.监视器 (10)4.7.1.驾驶台监视器 (10)4.7.1.1.TS监视器 (10)4.7.1.2.TD监视器 (10)4.7.2.本地监视器 (10)4.8.RIOM (12)5.冗余性 (13)5.1.网关冗余性 (13)5.2.MPU冗余性 (13)5.3.RIOM冗余性 (13)5.4.监视器冗余性 (13)5.4.1.驾驶台监视器冗余性 (13)5.4.2.本地监视器冗余性 (13)5.5.中继器冗余性 (13)5.6.非冗余功能 (14)6.功能和系统性能要求 (14)7.诊断功能 (24)7.1.司机诊断 (24)7.2.列车组人员 (24)7.3.维护 (24)7.4.下载诊断数据 (25)8. TCMS性能目标 (26)9.可靠性目标 (27)10.工具 (27)11.供货范围 (28)1.通用性所提供的TCMS系统是从新的Pendolino项目派生而来，它基本上将会尽可能的多使用相同类型的体系结构和软件。

2.列车说明本动车组是由分布式交流电源（25 kV）驱动的动车组。

其列车编组固定为8节车编组。

本列车为对称式（4 + 4节车）。

第四节机车控制监视系统TCMS的控制与保护一、TCMS的控制SSJ3型电力机车的控制监视系统TCMS具备列车控制级和机车控制级功能，主要完成以下几方面的控制。

二、顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，司机控制器的换向、牵引、制动，辅助电·127·动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等。

机车特性控制：采用恒牵引力／制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求。

定速控制：根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度控制。

辅助电动机的控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部条件具备的前提下，由TCMS发出指令，与辅助变流器同时启动、运行。

空气压缩机则根据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制。

机车黏着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。

．机车重联控制：机车采用以太网，以网络重联的形式，实现本务机车TCMS与重联机车TCMS 之间的信息传递，可实现2～4台机车的重联控制。

机车的顺序逻辑控制梯形图简述如下。

(一)升弓控制机车受电弓的升弓指令由TCMS来发出，其控制梯形图见图7．50。

对应受电弓隔离开关处于正常运行状态下，在操纵端司机室闭合升弓扳键，TCMS将发出升弓指令，如果所有升弓环节均具备，则对应受电弓将升起。

(二)真空断路器的控制1．闭合控制真空断路器的闭合指令由TCMS来发出，其控制梯形图见图7．51。

真空断路器闭合的前提是：(1)非库用状态；(2)有网压或无网压下试验开关在试验位；(3)主回路系统无接地故障。

满足以上前提，在司控器手柄为零位时，将主断扳键置“合”位，·128·TCMS将发出真空断路器闭合指令；从此在通过分相区后，满足以上条件时，TCMS也将发出真空断路器闭合指令。

2．断开控制真空断路器的断开控制梯形图见图7．52。

由梯形图可以看出，以下几种状况跳主断：(1)将主断扳键置“断”位；(2)闭合过分相按钮；(3)机车实施紧急制动；(4)辅库用开关置“库用”状态；(5)欠压保护；(6)牵引变流器系统出现故障；(7)变压器油温太高；(8)变压器压力释放阀动作；(9)原边过流。

HXD3型电力机车TCMS系统功能介绍摘要：HXD3型电力机车是大功率交流传动电力机车，在铁路货运中担当着重要的牵引任务。

HXD3型作为交流传动的电力机车，在电气控制方面，需要通过变压和变频的方式来调节三相异步牵引电动机的转速，从而调节机车速度。

TCMS系统（微机控制监视系统）是整个机车的控制核心，其主要任务是根据司机指令完成对主变流器及异步电动机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制，显示机车运行状态，具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度上的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能。

本文将简单介绍TCMS系统在机车上的主要功能。

关键词：HXD3 TCMS系统功能机车控制监视系统（简称TCMS）简单讲就是一台“电脑”，由一个主机和两个显示器构成。

主机连接着司机控制器等“下达命令”的设备和主变流器等“接收命令”的设备，TCMS会根据接收到的信号进行判断、分析和计算，然后发出相应的指令对机车主要设备进行控制。

两个显示器分别安装在机车两端的司机室里，用来显示机车的运行状态和故障信息等，当机车发生某些故障时，司机也可在触摸屏上进行相关的隔离操作。

另外TCMS系统还具有完整的故障保护和一定程度的故障自处理的功能。

概括来说，TCMS系统的功能主要有三个方面：控制功能、显示功能和故障保护及处理功能。

一、控制功能1、对主变流器及异步电动机的实时控制接触网提供的是25KV的单相50HZ交流电，经过降压之后仍然为单相交流电，而机车牵引电动机采用的是三相异步电动机，需要三相交流电源，所以主变流器一方面把单相交流电变换为三相交流电，另一方面通过调节输出电源的电压和频率来控制牵引电动机的转速，从而控制机车速度。

此时的控制流程为：司机操作指令—TCMS—主变流器—牵引电动机，比如司机要控制机车牵引运行：将司机控制器主手柄推至牵引区某一级位，TCMS系统接收到主手柄位置信号，会根据牵引和制动特性进行分析、计算，得出牵引电动机所需牵引力，TCMS系统与主变流器不断地进行数据传递，使其输出相应的电压和频率，从而控制牵引电动机的转速。

机车模拟驾驶演练（春季开学）学习通课后章节答案期末考试题库2023年1.HXD3C型电力机车总气缸压力应在最低在（）kPa以上。

比这个低的时候，即使提手柄，也不会出现行驶许可信号，不能行驶。

参考答案:4702.HXD3C型电力机车电网压表显示数值为25KV左右，控制电压为（）V左右。

参考答案:1103.HXD3C型电力机车司机控制器调速手柄从“0”位往“牵引”区转动时必须按下手柄头部的联锁按钮参考答案:对4.HXD3C型电力机车调速手柄可在*～1～13级位范围内任意选择，机车遵循该级位的牵引特性曲线，实现恒力距准恒速特性控制。

参考答案:对5.SS4改型电力机车根据不同的实际情况，起动机车时应将手柄打至不同级位，起动电流一般与级位成正比，级位置2、4、6、7级时，起动电流相应为（）、600、900、1050A。

参考答案:3006.HXD3C型电力机车司机升弓前，应确认机车辅助风缸压力是否满足要求，若风压低于()kPa即压力开关KP58在断开状态参考答案:4807. HXD3B型电力机车高压隔离开关作用是用于隔离相应的受电弓。

高压隔离开关采用电空控制方式，当开关打至隔离位时，动触头端自动接地，确保故障端受电弓可靠接地，保证高压柜内部的安全可靠。

参考答案:对8.HXD3C型电力机车当机车进入下坡线路时，机车的速度上升，此时需将调速手柄回“0”位，并采取必要的措施，通过司机控制器或者空气制动器，施加制动力以调整机车速度。

参考答案:对9.SS4改型电力机车零压保护装置故障切除后，应注意观察网压，发现失压，及时断电。

参考答案:对10.SS4改型电力机车在牵引区（）级以上可以实现磁场削弱调速参考答案:611.SS4改型电力机车当压缩机不启动时可使用“强泵”扳钮启动（扳键箱）参考答案:对12.SS4改型电力机车当故障现象为电源屏不充电时可转换电源柜“110V电源”A、B组开关尝试参考答案:对13.SS4改型电力机车受电弓升不起时可检查两节车制动柜门联锁电空阀1YV，不吸合人为固定在吸合位。

降低HXD3D型机车TCMS主机基板烧损故障率发布时间：2021-12-10T07:17:09.296Z 来源：《科学与技术》2021年第26期作者：由厚文[导读] HXD3D型机车的TCMS主机作为机车微机控制监视系统的核心，由厚文中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116000 摘要：HXD3D型机车的TCMS主机作为机车微机控制监视系统的核心，其主要任务是根据司机指令完成对主变流器及牵引电机的实时控制、辅助变流器的实时控制、牵引/制动特性控制、传动系统的时序逻辑控制等。

TCMS主机具备完整的故障保护、故障记忆及显示功能，并具有一定程度的故障自排除、自动切换和故障处理指导功能，其质量的好坏直接关系到机车运行的可靠性。

关键词： TCMS主机；故障保护；可靠性1现状调查背景：自2014年HXD3D型机车配属西安机务段投入运用以来，发生多起TCMS主机基板烧损的故障，该故障较为隐蔽，发生故障时TCMS显示屏无直接故障显示，但直接影响到机车某些功能的正常使用，给机车的安全运行带来较大的质量隐患。

有效降低TCMS主机基板烧损故障概率，确保机车质量稳定是我选择这一项目作为攻关课题的理由。

根据2014年9月至2015年3月TCMS主机基板烧损故障记录进行了以下调查统计并分析：①TCMS主机基板光耦驱动电源输出线连接32个部件，所有的线路汇聚在TCMS主机后部插头内进入TCMS主机内部，通过对所有配属机车的故障点插头进行整修普查，未发现有接线松脱现象。

②TCMS主机对外连接电线路都经过基板向外输出，受TCMS主机控制的部件不少于40个。

因部件内部电源线路故障因素造成的烧损，在机务段段内检修不可控。

③根据HXD3D型机车TCMS主机基板烧损故障统计可以看出，引起TCMS主机基板烧损最主要的原因就是高、低音风笛电磁阀故障，占故障总件数的77.8%。

2问题分析对9件TCMS主机基板烧损故障点分析，TCMS主机基板驱动电源输出线松脱造成短路引起的故障1件，TCMS主机控制的部件因内部电源线路故障因素造成的烧损1件，而高、低音风笛电磁阀线圈短路引起的故障1件，低音风笛电磁阀抑制板引起的故障6件，可知高、低音风笛电磁阀造成的故障是TCMS主机基板烧损的主要原因。