基于PLC开发的CR200J动集集控检修设备

乔 春，齐雷先，李成明

(中国铁路兰州局集团有限公司兰州车辆段,甘肃 兰州 730000)

1 概述

为了提升旅客的乘坐舒适度，提升铁路运输效率，且能充分利用既有检修资源，在铁总的统筹指导下，中国中车成功研制了CR200J动车组。该型动力集中动车组参照动力分散动车组进行优化设计，车厢采用既有25T型客车进行优化改进，配色采用“国槐绿”，适用于所有普速电气化铁路，通常被称为“绿巨人”[1]。从外观来看，该动集动车组为流线型；从内部看，与目前动车组的内饰基本相似。

CR200J动车组虽说是动车组但其检修相对于其他动车组的检修有着本质的不同，类似于国外的推拉式列车。针对CR200J型动车组的检修，主要利用既有机车、客车检修资源，日常运用在客整所完成；动车组高级修时动力车与拖车解编，分别在机务段和车辆段进行，由于机务段与车辆段检修内容时间有着很大的不同,所以国铁集团统筹安排制定了新的修程对动力车与拖车分别进行检修，在不同修程内按照原型车的机车与车辆进行检修。

车辆段对动车组进行整车落成和无编组试验时，由于缺乏动力车，无法完成联网试验和整车落成车电试验，如果之后在客整所连接动力车进行编组试验出现问题时，再拖回车辆段进行返修，会带来较为严重的后果，不利于日益增长的检修需求。因此，亟需一种可以针对CR200J型动车组进行集控检修的设备，该设备应能够实现无动力车时的无编组联网试验和整车落成车电试验。

2 设备构成及功能

2.1 设备构成

基于PLC开发的CR200J动力集中动车组集控检修设备设计为一辆电动助力小车为载体，具有较高的可通过性，并能根据现场检修需要，方便快捷地停放到指定检修车辆附近。系统由PLC、模拟量输入模块、蓄电池、连接器、线缆、网关、触摸屏、打印机组成。

其中，电动助力小车为单人驾驶，采用锂电池供电。检修设备由PLC进行控制，模拟量输入模块采集现场温湿度值；触摸屏位于电动助力小车平台上，采用10寸大屏，便于操作；连接器是用来和动集列车的54+3通信端口进行连接，便于对列车进行集中控制；网关是用来进行Lonworks协议转换，可用来对列车网络状态进行监控与控制；打印机采用针式打印机，可与触摸屏进行串口通信，便于现场打印检修报告；设备整体供电由蓄电池提供，该蓄电池采用宁德时代电芯，耐低温，重量轻，寿命长。

2.2 设备功能

该动集检修设备能够完成照明集控功能、塞拉门集控功能、安全环路试验、PIS、本车网络监控及控制、指定车厢网络监控及控制的功能等。所有功能均由连接器与动力集中列车车体连接后，通过触摸屏和旋钮来进行监控与操作控制。

2.2.1 照明集控功能

照明集控主要实现的是对动集车内部各灯具的控制，在检修设备上通过旋转控制旋钮实现。其控制旋钮实现的功能有照明集控开/关，半灯/全灯/停止控制。具体来讲，当旋钮旋转至照明集控开，半灯控制时，所有车厢照明为半照明模式；当旋钮旋转至照明集控开，全灯控制时，所有车厢照明为全照明模式；当旋钮旋转至停止位时，所有车厢照明关闭。实际操作中，检修人员只需在设备上控制旋钮，车外观察灯明暗变化即可，如需进行点灯试验、灯管灯带的光色进行测试，需检修人员上车近距离观察。

2.2.2 塞拉门集控功能

塞拉门集控功能实现的是集控开左门、集控开右门、集控关门、左门使能、右门使能功能，在检修设备上同样是通过旋转控制旋钮实现。该功能实现时，内外操作开门必须有门使能信号，其中零速信号取自防滑器，全列使能信号需在零速下才能给出。在门使能信号前提下，旋钮至对应开门信号，车门可以集控打开。实际操作中，检修人员需先将旋钮旋转至对应门的使能，再操作对应门的集控功能。当塞拉门可以正常关闭时，屏幕上门指示灯显示绿色，否则显示红色，并发出蜂鸣声提示。

2.2.3 安全环路试验

安全环路试验主要有四种：轴报安全回路、烟火安全回路、车门安全回路、制动安全回路。当车辆出现报警状态时，输出低电平信号，检修装置上安装环路信号继电器，继电器线圈由检修装置供电，无源辅助触点将安全回路信息发送到检修装置PLC。此外，每条安全环路正线供电需串接1.2KΩ电阻。单车调试时，现场调试人员应对安全环路进行模拟故障试验，故障发生后可通过触摸屏上的检修装置指示灯进行检查。编组试验时，可在首尾车测量安全环路正负线电压，当安全环路发生故障时，指定环路电压应为0V，复位后恢复DC110V。

2.2.4 PIS功能

动集检修设备可设置内外显示屏显示字符，广播播放音乐的功能。其中，内部显示屏可显示广告词、速度信息、温度信息、欢迎语、预置的文字内容；外部显示屏可显示车次号、车厢号、线路信息等。此外，还可播放内置语音信息和播音测试。现场操作时，检修人员一人操作屏幕按钮，发送指定文字内容，或播放内置语音，另一人上车观察屏幕显示是否为指定内容，或听扬声器是否播放指定语音。

2.2.5 网络功能

动力集中动车组拖车网络由两级Lonworks总线组成，其中车辆级Lonworks内网对本车供电系统、电源装置、轴温系统、烟火系统、塞拉门、防滑器、车厢监控屏、车辆控制单元和本车PLC进行点对点通信，车辆级Lonworks实现各车厢网络通信节点与列车级数据进行交互[2]。车辆级Lonworks对本车网络进行的监控主要是通过RS485、RS232、Lonworks通讯接口等，设备内置网关可将以上总线数据转换为Lonworks总线数据，子系统向列车网络传输数据时，包含有子系统地址编码即所在车厢号[3]，因此可以在列车网络中读取对应监控值。

列车级Lonworks可自动接收各车厢发送的网络数据，再由列车级主机对数据进行处理后，发送至动力车和控制车的MVB/Lon网关，从而在司机室查看到相关车厢网络数据。动集拖车网络拓扑图如图1所示。

图1 动集拖车网络系统拓扑结构图

本车网络信息可显示：内部电压、频率、充电机信息、充电电流、放电电流、充电机总电流、逆变器各相电压、烟火报警器信息、本车车内车外温度、轴温报警器温度、防滑器状态、塞拉门状态、在线监测绝缘值、空调系统控制等。

全列网络信息显示可选择控制被控车号，对全列或者单车的部分电气设备进行手动控制和状态监测。

现场操作时，需先输入被监控车厢号，如被连接车厢含有输入的车厢号，即可在触摸屏上显示对应的监控信息，显示内容如上所述，如需切换显示内容，可在屏幕下方进行选择，选择显示页有车下电源、烟火信息、轴报信息、防滑器信息、车门信息、绝缘检测信息。

3 结语

CR200J型动力集中动车组是旅客运输的重要技术装备，定期检修可使其在运营中保持性能良好、安全可靠的状态。基于PLC开发的CR200J动力集中动车组集控检修设备使用助力小车为载体，能够完成照明集控功能、塞拉门集控功能、安全环路试验、PIS、本车网络监控及控制、指定车厢网络监控及控制的功能等，可以对CR200J动集所需的单车落成检修及无动力编组检修提供便捷的综合检测，对提高铁路客运量及运输效率，提高检修效率与质量，符合“交通强国，铁路先行”的初心和使命，具有很高的经济价值与实用价值。