题 目：TKDT型铁路客车电气综合控制柜原理与常见故障及处理毕业设计（论文）中文摘要TKDT型铁路客车电气综合控制柜原理与常见故障及处理摘要 随着近年来铁路的快速发展，对铁路运输的评价已不仅仅是正点到达。在追求快速的同时，也兼顾着安全和舒适，体现在速度上的K-快速、T-特快、Z-直达；体现在席面上的YZ-硬座、YW-硬卧、RW-软卧；舒适度越来越受到旅客们的青睐。铁路客车电气综合控制柜就是在铁路客车电气系统不断升级的产物，该控制柜可以监控列车全列车厢的电气系统，可以对空调机组、电源转换控制、车内照明等集中控制，对轴温、防滑器进行数字化显示。并且实现在任意一节车厢对全列车厢控制监测。本文主要对TKDT型铁路客车电气综合控制柜原理分析，综合控制柜将列车所有电气集中控制，电器元件众多，功能多种多样，通过本文，对综合控制柜的调节方法和使用维护进行介绍。对列车运行途中出现的常见故障及处理方法简单分析。关键词 综合控制柜 TKDT型 原理 故障及处理目 次 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 错误!未定义书签。 1.1 客车电气的发展 错误!未定义书签。 1.2 研究意义 错误!未定义书签。
2 TKDT型综合控制柜概述 错误!未定义书签。 2.1 特点 错误!未定义书签。 2.2 结构参数 错误!未定义书签。 3 TKDT型综合控制柜的功能及其原理 错误!未定义书签。 3.1 供电控制与转换 错误!未定义书签。 3.2 空调机组控制 错误!未定义书签。 3.3 蓄电池欠压保护 错误!未定义书签。 3.4 照明控制 错误!未定义书签。 3.5 轴温、防滑器及车下电源箱状态监视 错误!未定义书签。 3.6 联网通信 错误!未定义书签。 4 使用维护与检修 2 4.1 使用维护及操作 错误!未定义书签。 4.1.1 供电人工转换 错误!未定义书签。 4.1.2 空调人工转换 错误!未定义书签。 4.1.3 供电、空调、车下电源运行参数、当前故障查询 错误!未定义书签。 4.1.4 监视全列车厢动态、控制全列车厢 错误!未定义书签。 4.1.5 更改系统时间 错误!未定义书签。 4.2 状态检修 错误!未定义书签。 5 常见故障判断处理 错误!未定义书签。 5.1 综合控制柜柜内接线端子连接烧毁 错误!未定义书签。
5.2 显示触摸屏闪烁或乱码故障 错误!未定义书签。 5.3 电源故障指示灯显示红灯 错误!未定义书签。 6 结论 错误!未定义书签。 7 致谢 错误!未定义书签。 8 参考文献 错误!未定义书签。1 绪论1.1 客车电气的发展历史的发展，也推动着铁路客车电气系统的升级换代，早期的铁路客车可以说没有电气系统可言，只是简单的照明，列车通风也仅仅依靠可以打开的车窗，客流高峰，更有旅客从车窗进出，为了规范管理，也为了运行安全，22型车采用车厢顶部加装电风扇，以此来改进车内环境。经过技术革新和经验的沉淀，铁路客车电气系统不断完善，克服短板。出现了铁路客车电气控制柜，早期的控制柜没有统一的规格，操作繁杂，零部件种类、尺寸不统一，维修困难。经过原铁道部和生产厂家的共同努力，制造出铁路客车电气综合控制柜。本文以25T型车TKDT型电气综合控制柜为例。1.2 研究意义综合控制柜的统一，方便了车辆间的连挂作业，使车辆编组工作更加灵活，增加编组方式。方便库检人员进行统一检修维护。节省占地空间。列车故障的处理，要求高质量高效率，在线上运行列车的故障，很可能影响所有经过的后续列车。
而综合控制柜的及时报警，就为故障的处理赢得了时间。在很大程度上避免了后续的问题和可能产生的巨大损失。对于集团公司来讲，综合控制柜对全车的电气系统进行实时监测，是车对地、地对车的计算机联网通讯的良好基础。出现故障自动保护，并触发警报提醒工作人员。在一定程度上，提高了行车安全效率，保障旅客生命财产安全，避免不必要的损失。对于车辆乘务员来讲，综合控制柜的集中控制，使各车厢之间的信息透明化，降低工作人员劳动强度，故障发生时，有利于直接读取故障类型及故障位置并及时处置，降低对车辆的损害。对于旅客来讲，综合控制柜实现电气控制系统的综合控制，使用综合控制柜更有利于将车内电气状态信息化、可视化。空调机组的数字化控制、温水箱的加热功能，大大提高了旅客乘车体验。2 TKDT型综合控制柜概述通过综合控制规则，PLC可以对输入的的I路和II路的电源进行控制。同时可以通过逆变器，将直流电转换为交流电供车上的负载使用。在直流部分设置了8kW瓦的充电机和120Ah的蓄电池构成直流供电系统，同时在控制方面，增加了列车网络系统的组成。（如图一）图一本车的供、配电控制由车内电气综合控制柜来完成，其中控制中枢是PLC。
2.1 特点电源经过逆变器，充电机，蓄电池构成交直流供电系统，这些供电系统形成的交流电和直流电向负载供电时，需要通过客车电器综合柜进行相应的控制。该控制柜不但可以对充电机、逆变器控制。同时可以对电气系统负载的工作状态进行控制。根据负载的不同,综合控制柜主要有1T1和1T2型两种,分别对应综合控制柜的一组空调机组和两组空调机组。电气综合控制柜的控制核心采用可编程控制器，PLC通过微型可编程序终端，接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电气系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护，进行车对车通讯。即通过显示接触屏可以进行远距离的电气传输和控制2.2 结构参数控制柜外形尺寸：××350mm(高×宽×厚)上柜外形尺寸：850mm××350mm(高×宽×厚)下柜外形尺寸：××350mm(高×宽×厚)（如图二）图二 TKDT-1T1型铁路客车电气综合控制柜技术参数及功能综合控制柜控制单元由PLC主机单元、输入/输出的I/O扩展单元、显示触摸屏、适配器组成。①是整个电气系统自动控制的核心,输入模拟量是在0～10V之间，有17个输入点，温度采用PT100型温度传感器，输入为一个点。
开关量的输入，有24个点，其技术指标是直流24V，8mA。其输出的控制采用继电器输出。输出端最大开关能力：2A，(COSΦ=1)；2A，24V输出端最小开关能力：10Ma,5VDC②显示触摸屏显示触摸屏采用全中文液晶显示触摸屏。有字符类型和图像类型的显示，由通讯接口和PLC的外设接口进行通讯。可以在现场完成参数设置、电源转换、空调机组设置等一系列的人为操作。在列车运行时，实时监控轴温等重要系统的工作状态，并及时报告故障现象。类型显示：20×15个汉字节液晶显示器规格：320×240点有效显示面积：122×92mm2③交、直流电源规格控制柜电源包括主电路电源、交流控制电源、整流电源模块、直流控制电源、充电电源模块和蓄电池。主电路有两路电源母线中的其中一路提供电源，向车内空调、照明等交流负载供电，三相交流380V。电压波动范围：～交流主电源：额定工作电压：三相交流380V电压波动范围：三相交流323V～437V额定工作频率：50Hz±1Hz④直流控制电源直流控制电源还将直流48V电源转换成直流24V电源，向PLC、显示触摸屏、网关、安全记录仪供电；还将直流48V电源转换成12V向传感器供电。
交流控制回路，选取主电路变换后的交流电即U相作为控制电源，其电源指标是220V单相交流电。⑤整流模块电气控制柜中的整流模块，可以将交流220V电源转换成直流48V的模块化电源，向应急灯，塞拉门控制器、水位显示仪、厕所有无人显示器等直流负载供电。直流电器控制电路额定工作电压：，电压波动范围：DC77V～、触摸屏及传感器供电电源额定输入电压：，输入电压波动范围：DC77V～135V额定输出电压：直流24V（±5%）：直流12V（±5%）额定输出电流：DC24V不小于3A；DC12V不小于1A尾灯、电话插座供电电源额定输入电压：，输入电压波动范围：DC77V～135V额定输出电压：DC48V（±5%）额定输出电流：不小于1A⑥蓄电池充电电源是向蓄电池充电的模块化电源。蓄电池在交流电源供电故障或停止时，向相应的重要负载，如应急灯、轴温报警器、防滑器、PLC等重要负载供电。电池欠压保护动作值：91V±1V恢复值：97V±1V3 TKDT型综合控制柜的功能及其原理3.1 电源供电转换（1）正常情况下，通过启动综合控制柜。转换开关SA1置于自动位。
（如图三）图三 转换按钮同时合上蓄电池控制开关，PLC、传感器工作电源工作，分别给PLC、显示触摸屏、传感器提供24V、12V电源。显示触摸屏显示欢迎画面，然后进入主画面。①I路、II路均有电时，合上空气开关设定车厢号后。PLC按照均衡供电原则，奇数号车厢选择I路直流600V供电。偶数号车厢选择II路直流600V供电，如果I路或II路电源出现过压故障，PLC则自动转换到另一路电源供电，同时负载减半运行。当电源电压值恢复正常，通过触摸屏操作解除故障保护或电源重新供电，通过PLC检测，自动转换回原供电回路，负载恢复全载运行。②如果I路有电、II路无电，所有车厢PLC通过检测自动选择I路供电，由PLC控制的负载(主要是空调)变成减半运行，同时反馈信号给PLC的输入点。在显示屏上显示相映信息，此时，如果II路重新供电，则偶数车厢经PLC检测后重新选择II路供电。③相应的，如果II路电源有电，I路无电，所有车厢PLC通过检测可自动选择II路供电，负载减半运行，同时在显示屏上提示相映信息。此时如果I路重新供电，则奇数车厢PLC通过检测可重新选择I路供电。④如果I路、II路均无电，PLC通过检测延时3min自动进入休眠状态,显示触摸屏无显示，如果I路或II路供电后,PLC有些信号。
,显示触摸屏将自动唤醒，且按照上述步骤选择供电。可以通过触摸屏的电源控制菜单和提示选择或转换供电回路。⑤在一路有电，另一路无电，所有车厢都是同-路供电的情况下，如果供电回路出现故障，则PLC停止供电，不进行转换。（2）试验时，将转换开关SA1置于“试验I路”或“试验II路”，人为选择I路供电或II路供电，PLC只检测报警，不进行电源回路的转换。（3）主电路中接有电流传感器、电压传感器和漏电报警器。所测电压、电流值输入到PLC的模拟量输入点，显示触摸屏上可显示主电路的三相电压、三相电流、供电母线状态、供电回路、电源状态的信息。当某路电源出现缺相、过压、欠压、绝缘、三相不平衡等故障，漏电报警器监测到漏电值超过设定值时，显示触摸屏显示故障提示信号。可以按下“回主画面”触摸开关返回，此时画面上出现“XX故障”文字，且背景闪烁提示。（4）正常供电时，电源给温水箱，车下电源箱、客室电热供电、逆变器为空调机组、开水炉、电伴热等负载供电，电源向照明、车下电源箱控制、轴温报警器供电。3.2 空调机组控制①正常情况下，转换开关SA2置于“自动”位，PLC控制空调机组自动进入“自动”运行，PLC根据车厢里温度传感器检检出值，与预先设定的“制冷”、“制暖”温度值进行比较后，进行空调机组的自动运转。
②空调机组在自动控制时，根据工况，有“强风”、“弱风”、“强风半冷”、“弱风半暖”、“强风全冷”、“弱风全暖”六种工况。图四 空调自动制冷工况③自动制冷工况是空调机组根据室内温度和设定温度之间的比较值，进行的控制程序。其中每一个工况，控制的动态变化值，即动差值是1.5℃。按照设定的温度，通过感温元件测得室温，如果室内温度高于设定温度，控制系统则按照弱通风、强通风、半冷强通风、全冷强通风进行切换；如果室内温度低于设定温度，相应的，控制系统则按照全冷强通风、半冷强通风、强通风、弱通风进行切换。（如图四）④自动制暖工况 在供暖方面，控制方式、动差值与制冷相同。按照设定的温度，通过感温元件测得室温，如果室内温度低于设定温度，控制系统则按照强图五 空调自动制暖工况通风、弱通风、半暖弱通风、全暖弱通风的顺序进行切换；如果室内温度高于设定温度，控制系统则按照全暖弱通风、半暖弱通风、弱通风、强通风的顺序进行切换。简而言之，当室内温度低于设定温度时，则从通风一直到全暖是不停的提升加热工况过程。而如果室内温度高于设定温度，则从全暖转换成半暖直至弱通风。（如图五）⑤试验时，可将转换开关置于“试验冷”或“试验暖”，人为选择制冷工况，启动强风、冷凝风机或制暖工况启动弱风。
此时PLC只能对空调机组进行监测，不进行保护动作。综合控制柜的直流电源涉及的负载较多，所以其分为整流模块和充电模块。负载分为一般负载、应急负载、重要负载(防滑器、轴报器、PLC、传感器等)。根据不同负载的电压要求进行相应的变换。电源供电正常情况下,整流模块、充电模块工作。例如，蓄电池电压大于45V时，整流模块输出，主要向一般负载和应急负载供电，充电模块向蓄电池充电；如果蓄电池电压小于45V时，显示触摸屏显示蓄电池过低报警提示信号。3.3 蓄电池欠压保护当主电路因故障停止供电或整流模块电源发生故障时，PLC自动切换由蓄电池向应急负载供电。而一般负载则断电。当蓄电池电压放电到43V时，通过PLC检测，触摸屏显示故障信息，充电模块电源内部继电器动作。切断蓄电池向应急负载供电电路，停止供电。在保护方面，PLC软件程序设计时，将整流电压大于58V或小于43V视为整流模块故障。充电模块输出电流大于9.5A，输出电压大于60V或小于43V时视为充电模块故障。3.4 照明控制照明控制通过转换开关SA4分为“停止”、“半灯”、“全灯”、“应急灯”，可以使得照明1路、照明2路和应急灯工作。将SA4置于“半灯”?使得终夜灯和应急灯工作；将SA4置于“全灯”?使得终夜灯、半夜灯和应急灯工作。
转换开关SA4放置于乘务员室。3.5 轴温、防滑器及车下电源箱状态监视通过WG型网关能够将轴温、防滑器、车下电源箱的状态信息送给PLC，并在触摸屏上显示。通过主画面上的“本车网络”触摸开关可以查询本车轴温报警器、防滑器及车下电源箱的详细信息。3.6 联网通讯代理节点能实现车厢间的通讯，各个车厢的PLC通过WG-I型网关将本车供电系统信息、发送给其他车厢的命令传送到列车总线上,供其他车厢调用。本车PLC可以读取列车总线上其他任意一节车厢的信息，接收其他车厢发送给本车的命令并执行。4 使用维护与检修4.1 使用操作步骤按下“管理界面”触摸开关，显示出“密码”界面，按“口令”触摸开关调出键盘，密码为:837，点击回车键输入密码，再次按下“确认”按钮，弹出“参数设定”界面。点击数字显示处，调出键盘，利用键盘设定空调机组制冷、制暖设定值、直流漏电保护值、电池欠压保护值、欠压恢复值、车厢号、车号、空调制冷、制暖设定温度值。输入确认后，按下回车键输入设定值，按下“返回”触摸开关完成设定。（如图六）图六 触摸显示屏键盘界面空调制冷、制暖温度值可以分别进行设定，但是要保证制冷值高于制暖值；制冷值、制暖值相差不小于5℃。
4.1.1 供电人工转换按下显示屏上的“供电信息”触摸开关进入“供电系统信息”界面。人工选择电源供电回路“I路供电”或“II路供电”。此时如果电源停止，且所选择供电回路有电，则选择该路供电；如果此路正在供电，则电源继续供电；如果是另一路供电，则转换到此路供电。此时按下触摸开关“自动供电”，则自动返回默认的供电回路，也就是奇数车厢I路供电，偶数车厢II路供电。4.1.2 空调人工转换在主界面中，按下“空调信息”触摸开关，进入“空调系统信息”界面，人工选择空调工况，按下“控制”触摸开关，弹出“空调控制”。空调控制设有多个触摸按键:强风、弱风、半冷、半暖、全冷、全暖、全自动、电热1、电热2、停空调、停电热。其中强风、弱风、半冷、半暖、全冷、全暖状态，是人工干预选择空调机组运行的状态。“全自动”是空调机组不受人为干预，依靠高温元件，识别空气温度自动调节的运行状态。4.1.3 供电、空调、车下电源运行参数、当前故障查询在主界面按下“供电信息”触摸开关，?弹出“供电系统信息”，显示屏显示目前电源的状态及各项参数；按下“空调信息”触摸开关，界面弹至“空调系统信息”，显示屏显示出目前空调机组的状态及各项参数；当运行出现故障时，按下“当前故障”，界面切换，显示屏显示当前系统存在的故障。
（如图七）图七 触摸显示屏当前故障界面4.1.4 监视全列车厢动态、控制全列车厢按下“全列监视”触摸开关，点击“被监控车厢号”旁的数字方框，弹出屏幕键盘，输入所要监视的车厢号，所对应的车厢信息立即弹出，依次按下“监视轴报”、“监视防滑”即可查看轴温报警信息和防滑信息。4.1.5 更改系统时间在主界面，点击右上角的时间显示处，弹出“时间设定”界面，上部显示当前时间，在下面划拨录入正确的日、时、分、秒，点击“输入”确认即可。 4.2 状态检修使用工具：万用表、电笔、手电筒、毛刷、防护号志注意事项：带电作业时，当心触电操作步骤及质量标准：①控制柜柜体、柜门及表面柜体及门无脱漆、严重变形、锈蚀。各折页插销无松脱、老化、缺损。柜门开闭灵活，关闭严密，锁闭良好，无卡滞。各转换开关、空气开关、安装牢固，作用良好。接线无松动、起热、老化。各显示器清晰，各指示灯安装牢固，无松动、缺损。标志牌清晰齐全，粘贴牢固，各导线包扎整齐。②控制柜柜内上半部上半部柜门内壁（如图八）防护胶套齐全良好。端门清洁无积尘，端子排安装牢固，无松脱、裂损。端子导线无分叉，长度适中，接触良好紧固。走线盒及盖良好，无缺损、老化。
配线整齐无破损、老化、断线、混线。上半部柜内端子压接紧固可靠，无松动、裂损，护套管完好。图八 控制柜上半部柜门内壁线号标志清晰正确，配线绝缘子符合规定。接地线接地牢固可靠。检查各电器元件应安装牢固，无松脱、裂损，配件齐全。元器件标志牌整齐清晰、正确，粘贴牢固。各空气开关、转换开关、接触器、继电器安装插接牢固，外观良好。断点无缺损，开合良好，无卡滞。过流继电器、熔断器、热继电器等，安装牢固，熔断数据符合规定。电源模块、充电模块、整流模块，各传感器、整流器，安装牢固，作用良好。防滑器及轴报安装牢固，显示正确。各插接线、插接及连线良好。检查各接触器，配线无松动，触点无烧损，作用良好。检查保险接线无松动，保险良好。检查各直流空气开关作用良好，接线无松动。③控制柜柜内下半部下半部左门内壁检查下箱插销及胶条作用良好。检查空调控制开关工况1、工况2，照明开关，接线无松动，作用良好。检查各转换开关，接线无松动。下半部柜内（如图九）检查综合控制柜下箱各电器元件。检查接线盘及逆变器输出接线盘。检查空调控制部分各电器元件。检查主空气开关及车下电源主空气开关。检查客室保险及保险座。检查各传感器。
检查客室空气开关及温水箱空气开关。检查PLC及扩展模块。检查保险、漏电报警仪、各接触器、继电器各元件。图九 综合控制柜下半部柜内下半部右门内壁检查下箱右门各插销门锁、门轴状态良好。检查密封胶条及面板各种电器元件状态良好检查要求：①动作准确有效，各项功能符合要求。电压选择开关功能良好。②防滑器、轴报安装牢固，显示正确。③工况及功能良好。④屏安装牢固，屏面清洁无划痕。⑤PLC及扩展模块配件齐全，安装紧固。⑥箱内照明及传感器状态良好。⑦配线绝缘试验良好。⑧LSV指示灯亮作用良好。5 常见故障判断处理5.1 综合控制柜柜内接线端子连接烧毁综合控制柜柜内接线接口较多，电器元件排列紧密（如图十），易出现接头虚接或是未接线到位等现象，在通电工作时，虚接部位会因此产生高温，进而造成接线端子或连接电线烧毁现象。一般情况下，出现这类问题，直接更换烧毁部位。在库内定期对控制柜进行测温，以便及早发现问题，提前消除隐患。图十 综合控制柜柜内端子排5.2 显示触摸屏闪烁或乱码故障一般情况下，出现此类现象，主要是显示触摸屏插头松动、插头内部电线虚焊。重新安接插头，将插头打开，焊接虚焊电线；若是出现直接黑屏现象，则是电源模块损坏。
而出现乱码故障，则有可能是PLC程序损坏，此时，应当联系生产厂家进行维修。 5.3 电源故障指示灯显示红灯在通电运行期间，控制柜内的电源传感器可用通过PLC对电压进行监测，电源故障指示灯亮红灯，可能是电源电压出现过压、欠压、缺项等问题。调取显示触摸屏的监测画面，并使用万用表测量电路，判断是否是过压、欠压、缺项造成的故障。电压有问题，则通知机车乘务员。如若没有问题，则使用万用表测量传感器输入输出电压，电压超出范围，则需要更换传感器。6 结论通过状态检查，发现：综合控制柜虽然排线量较大，但是通过使用排线盒与线束，将控制柜箱内电线布线有序，使复杂的电线不在复杂；导线编号要与接线端子一一对应，错接会造成控制柜故障显示。综合控制柜出现故障最频繁、最直接的故障就是接线端子虚接，或是电器元件接头松动。在带电作用时，
