CN100548735C - 一种机车高压安全联锁保护系统 - Google Patents
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Abstract
一种机车高压安全联锁保护系统，通过硬件和控制软件的结合，采取程序控制方式，实现机车高压区安全联锁的系统保护。其硬件包括钥匙箱、接地开关和各种设备上的高压门锁，它们通过相应机车软件接口组成机车高压安全联锁保护系统，通过一整套钥匙实现互锁。且机车高压安全联锁保护系统按下述程序实现安全联锁：a、在接近高压设备过程中，通过硬件互锁和机车控制软件双重保护，保证受电弓不能升起和主断不能合上；b、在接近高压设备时，机车网侧电路已接地，确保人身安全；c、进行列车供电连接时列车供电连接器不带电；保证了司乘人员人身安全；通过硬件反馈给机车控制软件的信号能对高压安全联锁系统进行监控，实现了智能化显示功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种机车安全保护装置，具体说是一种用于机车高压安全联锁保护系统，主要用于各类电力机车控制系统中，也可以用于其它机车的控制系统中。
背景技术
国内机车普遍采用钥匙箱和高压门锁进行高压联锁保护。通过机车钥匙和方向手柄插入钥匙箱，在取出高压屏柜开门钥匙去打开高压屏柜门的同时切断了受电弓和主断路器的供风管路，保证了操作人员在接近高压设备时受电弓不能升起、主断路器不能合上。但在人员接近高压设备时，这套系统并不能保证高压设备已经接地(高压设备在断电后但没有接地的情况下，可能余有残压)，不能确保人身安全，存在安全隐患，并且在具有列车供电的电力机车上，只能通过操作规范来保证在进行列车供电连接时，列车供电插座是无电的，也存在安全隐患。
欧洲机车采用接地开关和钥匙箱进行高压联锁保护，在安装高压设备的屏柜上并没有联锁装置。这套系统只能通过操作规范规定操作步骤来保证操作人员在接近高压设备时，机车的受电弓降下、主断路器已经断开，机车原边电路已经接地，没有机械或电气的联锁，不能确保操作人员的人身安全，存在安全隐患。并且在具有列车供电的电力机车上，也只能通过操作规范来保证在进行列车供电连接时，列车供电插座是无电的，也存在安全隐患；因此很有必要对此加以改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前机车通过钥匙箱和高压门锁进行高压联锁保护的不足，提供了一种安全保护更可靠的新型机车高压区安全联锁保护系统。该系统通过采用适当的部件实现机车高压区安全联锁保护功能，确保司乘和维护人员操作机车时的人身安全。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：通过硬件和控制软件的结合，采取程序控制的方式，实现机车高压区安全联锁的系统保护。其硬件包括钥匙箱(Key Box)、接地开关(4QS)和各种设备上的高压门锁。钥匙箱、接地开关和各种高压门锁通过相应机车软件接口组成机车高压安全联锁保护系统，通过一整套钥匙实现互锁。且机车高压安全联锁保护系统按照下述程序实现安全联锁：a、在接近高压设备过程中，通过硬件互锁和机车控制软件双重保护，保证受电弓不能升起和主断不能合上；b、在接近高压设备时，机车网侧电路(包括车顶电路和主变压器原边电路)已经接地，确保人身安全；c、进行列车供电连接时列车供电连接器不带电；保证了司乘人员人身安全；通过硬件反馈给机车控制软件的信号能对高压安全联锁系统进行监控，实现了智能化显示功能。
在所述的钥匙箱中存有1把司机钥匙、1把方向手柄钥匙、2把接地开关钥匙、2把主变流器门锁钥匙、1把列车供电插座钥匙、1把车顶门锁钥匙、1把列车供电柜门锁钥匙、2把主变压器(MT)门锁钥匙、1把隔离开关门锁钥匙和2把高压隔离开关锁钥匙。其中，司机钥匙、方向手柄钥匙、接地开关钥匙和列车供电插座钥匙为相互独立的钥匙，而主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙为相互可以通用的钥匙。在钥匙箱内设有安全联锁控制系统，钥匙箱向外给出“允许”信号和接受“锁定”信号，同时钥匙箱的进风口与机车风源相连，出风口与机车受电弓、主断路器的供风管路相连。当机车正常运行时，钥匙箱将向机车控制系统给出“允许”信号，并接受机车控制系统给出的“锁定”信号，使第一电空阀YV1和第二电空阀YV2得电，第一电空阀YV1锁定钥匙箱中的钥匙，第二电空阀YV2得电后接通气路。当司机钥匙插入钥匙箱并转动时，SB微动开关将断开，“允许”信号将断开；插入方向手柄并转动时，转化阀KP将切断供风管路，并排空受电弓、主断路器供风管路中的风。
接地开关安装在机车的主断路器旁，可以通过触刀与主断路器的两端相接，从而使主断路器的两端接地；
与钥匙箱内各钥匙相对应的安全联锁，分别安装在各种高压设备的门上，只有通过钥匙箱内的钥匙才能打开；门被打开后，黑色钥匙将被锁在锁上不能取出，只有关上门后，钥匙才能取出；
机车正常运行时，机械安全联锁系统的各种钥匙处于如下的位置：
1.主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙和隔离开关门锁钥匙都在钥匙箱中；
2.列车供电插座钥匙也在钥匙箱中；
3.接地开关钥匙一把在接地开关的安全联锁中，一把在钥匙箱中；
高压安全联锁保护系统的操作过程是：
1.首先将司机钥匙和方向手柄插入钥匙箱，先转动司机钥匙，再转动方向手柄钥匙；此时，允许升弓信号断开；且通往受电弓、主断路器的气路被截断，并将气路中的空气排向大气；
2.然后再转动并取出一把接地开关钥匙，此时方向手柄和司机钥匙被接地开关钥匙带动联锁装置而锁在钥匙箱中；
3.将取出的接地开关钥匙插入接地开关(4QS)的锁中，转动接地开关的操作手柄转动到“接地”位置；此时，插入接地开关的接地开关钥匙被锁在接地开关(4QS)上；
4.再转动并取出另1把接地开关钥匙，此时接地开关(4QS)的操作手柄被锁在“接地”位置，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
5.再将另1把接地开关钥匙插入钥匙箱中，转动接地开关钥匙，解除联锁装置对主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的联锁，此时才可以取出插入在钥匙箱中的主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的任意1把钥匙，并将其插入相应的各种设备的锁中。
6.取出主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙、高压隔离开关锁钥匙或列车供电插座钥匙中任意一片钥匙，此时接地开关钥匙被所取出的钥匙带动联锁装置锁在钥匙箱中。
之后可以将任意的主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的联锁插入各种设备的锁中。
1.对于柜门(如主变流器门锁、车顶门锁、列车供电柜门锁、主变压器门锁和隔离开关门锁)，转动钥匙并打开门，此时钥匙被锁在门的锁中，钥匙不能取出；
2.对于高压隔离开关(1QS、2QS)，将钥匙转动到操作位，此时可以转动高压隔离开关同时钥匙被锁住，钥匙不能取出；
3.对于列车供电插座(249XS、250XS)，转动钥匙打开插座盖，此时钥匙被锁住，钥匙不能取出；
恢复运行的操作过程：
1、从各种设备上取出钥匙
(1)对于柜门(如主变流器门锁、车顶门锁、列车供电柜门锁、主变压器门锁和隔离开关门锁)，将门锁上并取出钥匙；
(2)对于高压隔离开关(1QS、2QS)，将高压隔离开关(1QS、2QS)转动到位(闭合位置或隔离位置)后，转动钥匙取出，此时高压隔离开关(1QS、2QS)被锁住；
(3).对于列车供电插座(249XS、250XS)，将插座盖锁上，取出钥匙。
2、将所有的主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器(MT)门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙7插回至钥匙箱中并转动到“1”位，此时可以取出接地开关钥匙；
3、将接地开关钥匙转动到“1”并取出，此时方向手柄钥匙和列车供电插座钥匙都被锁在钥匙箱中；
4、将接地开关钥匙插入接地开关锁上并转动接地开关钥匙，转动接地开关操作手柄至“运行”位置，此时接地开关钥匙被锁在接地开关(4QS)上；车顶设备和主变压器的原边处于不接地的状况；
5、转动并取出接地开关钥匙，此时接地开关的操作手柄被锁在“运行”位置；
6、将接地开关钥匙插入钥匙箱中并转动至“1”位，转动方向手柄钥匙至“1”位取出，转动司机钥匙至“1”位取出，此时接地开关钥匙被锁在钥匙箱中，此时弓允许信号接通，且通往受电弓的气路接通。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、与现有技术相比，该系统具有机车高压安全保护功能完善、保护范围宽，安全可靠的特点，能确保机车操作人员的人身安全；
2、开创了一种新的安全可靠的机车高压安全联锁保护系统，达到了国际先进水平；
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的钥匙箱电路示意图；
图3是本发明的钥匙箱气路示意图。
图中：1、钥匙箱，2、接地开关，3、高压门锁，4、司机钥匙，5、方向手柄钥匙，6、主变流器门锁钥匙，7、列车供电插座钥匙，8、第一接地开关钥匙，9、第二接地开关钥匙，10、隔离开关门锁钥匙，11、车顶门锁钥匙，12、高压隔离开关锁钥匙，13、主变压器(MT)门锁钥匙，14、列车供电柜门锁钥匙。
具体实施方式
附图给出了本发明的一个实施例，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。
从附图中可以看出，本发明为一种机车高压区安全联锁保护系统。其特征在于：通过硬件和控制软件的结合，采取程序控制的方式，实现机车高压区安全联锁的系统保护。其硬件包括钥匙箱(Key Box)、接地开关(4QS)和各种设备上的高压门锁。钥匙箱、接地开关和各种高压门锁通过相应机车软件接口组成机车高压安全联锁保护系统，通过一整套钥匙实现互锁。且机车高压安全联锁保护系统按照下述程序实现安全联锁：a、在接近高压设备过程中，通过硬件互锁和机车控制软件双重保护，保证受电弓不能升起和主断不能合上；b、在接近高压设备时，机车网侧电路(包括车顶电路和主变压器原边电路)已经接地，确保人身安全；c、进行列车供电连接时列车供电连接器不带电；保证了司乘人员人身安全；通过硬件反馈给机车控制软件的信号能对高压安全联锁系统进行监控，实现了智能化显示功能。
在所述的钥匙箱中存有1把司机钥匙、1把方向手柄钥匙、2把接地开关钥匙、2把主变流器门锁钥匙、1把列车供电插座钥匙、1把车顶门锁钥匙、1把列车供电柜门锁钥匙、2把主变压器(MT)门锁钥匙、1把隔离开关门锁钥匙和2把高压隔离开关锁钥匙。其中，司机钥匙4、方向手柄钥匙5、第一接地开关钥匙8、第二接地开关钥匙9和列车供电插座钥匙7为相互独立的钥匙，而主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10和高压隔离开关锁钥匙12为相互可以通用的钥匙。在钥匙箱内设有安全联锁控制系统，钥匙箱向外给出“允许”信号和接受“锁定”信号，同时钥匙箱的进风口与机车风源相连，出风口与机车受电弓、主断路器的供风管路相连。当机车正常运行时，钥匙箱将向机车控制系统给出“允许”信号，并接受机车控制系统给出的“锁定”信号，使第一电空阀YV1和第二电空阀YV2得电，第一电空阀YV1锁定钥匙箱中的钥匙，第二电空阀YV2得电后接通气路。当司机钥匙4插入钥匙箱并转动时，微动开关SB将断开，“允许”信号将断开；插入方向手柄钥匙5并转动时，转化阀KP将切断供风管路，并排空受电弓、主断路器供风管路中的风。
接地开关安装在机车的主断路器旁，可以通过触刀与主断路器的两端相接，从而使主断路器的两端接地；
与钥匙箱内各钥匙相对应的安全联锁，分别安装在各种高压设备的门上，只有通过钥匙箱内的钥匙才能打开，门被打开后，黑色钥匙将被锁在锁上不能取出，只有关上门后，钥匙才能取出；
机车正常运行时，机械安全联锁系统的各种钥匙处于如下的位置：
1.主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13和隔离开关门锁钥匙10都在钥匙箱中；
2.列车供电插座钥匙7也在钥匙箱中；
3.第一接地开关钥匙8和第二接地开关钥匙9一把在接地开关的安全联锁中，一把在钥匙箱中；
高压安全联锁保护系统的操作过程是：
1.首先将司机钥匙4和方向手柄钥匙5插入钥匙箱，先转动司机钥匙4，再转动方向手柄钥匙5；此时，允许升弓信号断开；且通往受电弓、主断路器的气路被截断，并将气路中的空气排向大气；
2.然后再转动并取出第一接地开关钥匙8，此时方向手柄钥匙5和司机钥匙4被第一接地开关钥匙8带动联锁装置而锁在钥匙箱中；
3.将取出的第一接地开关钥匙8插入接地开关(4QS)的锁中，转动接地开关的操作手柄转动到“接地”位置；此时，插入接地开关的第一接地开关钥匙8被锁在接地开关(4QS)上；
4.再转动并取出第二接地开关钥匙9，此时接地开关(4QS)的操作手柄被锁在“接地”位置，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
5.再将第二接地开关钥匙9插入钥匙箱中，转动第二接地开关钥匙9，解除联锁装置对主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10和高压隔离开关锁钥匙12，以及列车供电插座钥匙7的联锁，此时才可以取出插入在钥匙箱中的主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10和高压隔离开关锁钥匙12，以及列车供电插座钥匙7的任意1把钥匙，并将其插入相应的各种设备的锁中。
6.取出主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10、高压隔离开关锁钥匙12或列车供电插座钥匙7中任意一片钥匙，此时第二接地开关钥匙9被所取出的钥匙带动联锁装置锁在钥匙箱中。
之后可以将任意的主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10、高压隔离开关锁钥匙12，以及列车供电插座钥匙7的联锁插入各种设备的锁中。
1.对于柜门(如主变流器门锁、车顶门锁、列车供电柜门锁、主变压器门锁和隔离开关门锁)，转动钥匙并打开门，此时钥匙被锁在门的锁中，钥匙不能取出；
2.对于高压隔离开关(1QS、2QS)，将钥匙转动到操作位，此时可以转动高压隔离开关同时钥匙被锁住，钥匙不能取出；
3.对于列车供电插座(249XS、250XS)，转动钥匙打开插座盖，此时钥匙被锁住，钥匙不能取出；
恢复运行的操作过程：
1、从各种设备上取出钥匙
(1)对于柜门(如主变流器门锁、车顶门锁、列车供电柜门锁、主变压器门锁和隔离开关门锁)，将门锁上并取出钥匙；
(2)对于高压隔离开关(1QS、2QS)，将高压隔离开关(1QS、2QS)转动到位(闭合位置或隔离位置)后，转动钥匙取出，此时高压隔离开关(1QS、2QS)被锁住；
(3)对于列车供电插座(249XS、250XS)，将插座盖锁上，取出钥匙。
2、将所有的主变流器门锁钥匙6、车顶门锁钥匙11、列车供电柜门锁钥匙14、主变压器(MT)门锁钥匙13、隔离开关门锁钥匙10、高压隔离开关锁钥匙12，以及列车供电插座钥匙7插回至钥匙箱中并转动到“1”位，此时可以取出第二接地开关钥匙9；
3、将第二接地开关钥匙9转动到“1”并取出，此时方向手柄钥匙5和列车供电插座钥匙7都被锁在钥匙箱中；
4、将第二接地开关钥匙9插入接地开关锁上并转动第二接地开关钥匙9，转动接地开关操作手柄至“运行”位置，此时第二接地开关钥匙9被锁在接地开关(4QS)上；车顶设备和主变压器的原边处于不接地的状况；
5、转动并取出第一接地开关钥匙8，此时接地开关的操作手柄被锁在“运行”位置；
6、将第一接地开关钥匙8插入钥匙箱中并转动至“1”位，转动方向手柄钥匙5至“1”位取出，转动司机钥匙4至“1”位取出，此时第一接地开关钥匙8被锁在钥匙箱中，此时弓允许信号接通，且通往受电弓的气路接通。
Claims (3)
1、一种机车高压安全联锁保护系统，通过硬件和控制软件的结合，采取程序控制的方式，实现机车高压区安全联锁的系统保护；其硬件包括钥匙箱、接地开关和各种设备上的高压门锁；钥匙箱、接地开关和各种高压门锁通过相应机车软件接口组成机车高压安全联锁保护系统，通过一整套钥匙实现互锁；机车高压安全联锁保护系统按照下述程序实现安全联锁：a、在接近高压设备过程中，通过硬件互锁和机车控制软件双重保护，保证受电弓不能升起和主断不能合上；b、在接近高压设备时，包括车顶电路和主变压器原边电路的机车网侧电路已经接地，确保人身安全；c、进行列车供电连接时列车供电连接器不带电；保证了司乘人员人身安全；通过硬件反馈给机车控制软件的信号能对高压安全联锁系统进行监控，实现了智能化显示功能；其特征在于：在所述的钥匙箱中存有1把司机钥匙、1把方向手柄钥匙、2把接地开关钥匙、2把主变流器门锁钥匙、1把列车供电插座钥匙、1把车顶门锁钥匙、1把列车供电柜门锁钥匙、2把主变压器门锁钥匙、1把隔离开关门锁钥匙和2把高压隔离开关锁钥匙；其中，司机钥匙、方向手柄钥匙、接地开关钥匙和列车供电插座钥匙为相互独立的钥匙，而主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙为相互可以通用的钥匙；在钥匙箱内设有安全联锁控制系统，钥匙箱向外给出“允许”信号和接受“锁定”信号，同时钥匙箱的进风口与机车风源相连，出风口与机车受电弓、主断路器的供风管路相连；当机车正常运行时，钥匙箱将向机车控制系统给出“允许”信号，并接受机车控制系统给出的“锁定”信号，使第一电空阀和第二电空阀得电，第一电空阀锁定钥匙箱中的钥匙，第二电空阀得电后接通气路。当司机钥匙插入钥匙箱并转动时，微动开关将断开，“允许”信号将断开；插入方向手柄钥匙并转动时，转化阀将切断供风管路，并排空受电弓、主断路器供风管路中的风。
2、如权利要求1所述的机车高压安全联锁保护系统，其特征在于：机车正常运行时，机械安全联锁系统的各种钥匙处于如下的位置：
a)主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙和隔离开关门锁钥匙都在钥匙箱中；
b)列车供电插座钥匙也在钥匙箱中；
c)第一接地开关钥匙和第二接地开关钥匙一把在接地开关的安全联锁中，一把在钥匙箱中。
3、如权利要求1所述的机车高压安全联锁保护系统，其特征在于：高压安全联锁保护系统的操作过程是：
a)首先将司机钥匙和方向手柄钥匙插入钥匙箱，先转动司机钥匙，再转动方向手柄钥匙；此时，允许升弓信号断开；且通往受电弓、主断路器的气路被截断，并将气路中的空气排向大气；
b)然后再转动并取出第一接地开关钥匙，此时方向手柄钥匙和司机钥匙被第一接地开关钥匙带动联锁装置而锁在钥匙箱中；
c)将取出的第一接地开关钥匙插入接地开关的锁中，转动接地开关的操作手柄转动到“接地”位置；此时，插入接地开关的第一接地开关钥匙被锁在接地开关上；
d)再转动并取出第二接地开关钥匙，此时接地开关的操作手柄被锁在“接地”位置，车顶设备和主变压器的原边处于接地状态；
e)再将第二接地开关钥匙插入钥匙箱中，转动第二接地开关钥匙，解除联锁装置对主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的联锁，此时才可以取出插入在钥匙箱中的主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的任意1把钥匙，并将其插入相应的各种设备的锁中；
f)取出主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙、高压隔离开关锁钥匙或列车供电插座钥匙中任意一片钥匙，此时第二接地开关钥匙被所取出的钥匙带动联锁装置锁在钥匙箱中；
g)之后可以将任意的主变流器门锁钥匙、车顶门锁钥匙、列车供电柜门锁钥匙、主变压器门锁钥匙、隔离开关门锁钥匙和高压隔离开关锁钥匙，以及列车供电插座钥匙的联锁插入各种设备的锁中；对于主变流器门锁、车顶门锁、列车供电柜门锁、主变压器门锁和隔离开关门锁的柜门，转动钥匙并打开门，此时钥匙被锁在门的锁中，钥匙不能取出；对于高压隔离开关，将钥匙转动到操作位，此时可以转动高压隔离开关同时钥匙被锁住，钥匙不能取出；对于列车供电插座，转动钥匙打开插座盖，此时钥匙被锁住，钥匙不能取出。
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