【文章內容簡介】 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 9 可以減小電流沖擊，即機車上檢測到連續(xù) 60 ms 無網壓時，把司機手柄回到零 ，延時 s，然后再重新啟動機車。司機手柄由零位到 (電流 )額定值最大延時約 4～ 6s。該方案經過試驗改進后已在 2 個分相所投入使用。 柱上開關自動轉換方式 1993 年，福州鐵路分局從瑞士 AF 公司引進 2 組自動分相裝置，安裝于鷹廈線杏林至前場區(qū)間。分相裝置長 m，如果機車速度為 30 km/h，通過分相區(qū)時，機車受電弓失電時間為 s，超過了 SS SS4 型電力機車零壓保護整定時間（ 177。 10%s），為此，調整了試驗機車零壓保護整定時間，為保證輔機可靠啟動，還對控制回路進行了改造。該方案運 行的可靠性與機車通過分相區(qū)時的速度有關，即通過速度必須在一定范圍內。 如果機車速度太低，機車尚未到達 d 點就過早地斷電，靠慣性闖過無電區(qū)，則速度損失很大，嚴重時甚至接近停車；如果機車速度太高，機車通過 ac 段的時間太短， A 組開關線圈受電時間過短， A 組開關不能正常閉合，所以這種方案難于適應臨時限速、一度停車等特殊情況。 機車通過分相區(qū)過程中，開關 A 斷開時，牽引電機電流由司機手柄給定值突變?yōu)榱?；通過無電區(qū)以后，由零突變?yōu)槭直o定值，產生很大的沖擊電流，在輔機回路產生過電流，甚至引起機車主斷路器跳閘。調整過流保護的 時間參數(shù)后，情況有所改善，但電力機車電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定影響。在試運行過程中還發(fā)現(xiàn)，機車的三相接觸器和受電弓滑板均有燒傷現(xiàn)象。這主要是機車進入分相區(qū) ac 段時，由于真空開關線圈的接入，在斷口處產生電弧和機車上的網壓突變造成的。 車上自動轉換式 地面磁鐵傳感車上轉換方式廣深線 200 km/h 電氣化鐵路為適應直通九龍的需要，采用了地面磁鐵傳感、車上自動轉換式過分相裝置，全線上、下行共設 5 套。轉換裝置由接觸網、地面磁鐵和車上接收、控制設備 3 部分組成。接觸網為七跨絕緣錨段關節(jié)，以減少硬點，減輕磨耗。 地面磁鐵安裝在離分相區(qū)兩端約 60 m 處的線路左、右兩側，固定在軌枕上，每分相處共安裝 4 塊。機車接收設備安裝于轉向架兩側，與地面磁鐵在同一垂直面上，距離為 120～ 125 mm。車上安裝４個接收裝置，相應的 2 個進行并聯(lián)，提高裝置的可靠性。當機車通過磁鐵時，感應器接收到信號，由感應器向機車微機控制系統(tǒng)發(fā)送 110 V 電平的預告信號。機車微機控制系統(tǒng)在收到湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 10 該預告信號后延遲一定時間，向感應器發(fā)出一個 20 ms 寬、 110 V 電平的復位信號，使感應器復位，預告信號消失。 延遲時間主要考慮完成對預告信號的確認、封鎖發(fā) 脈沖、等待電機電流衰減、斷開主斷路器和一裕度，延時時間不能過長，必須保證機車開始進分相區(qū)時使感應器復位，以便進行下一次檢測。機車駛離分相區(qū)時，感應器也相應動作，機車在過同樣延時后，再次使感應器復位，而這一次感器所發(fā)的信號只是為了線路上車輛反向行駛的需要才設置的。過分相信號的時序圖如圖 6 圖 6 預告信號與復位信號的時序進分相出分相 這種自動轉換方式，要利用機車微機控制系統(tǒng)的數(shù)字輸入、輸出口，檢測預告信號、發(fā)出感應器復位信號及主斷路器動作命令。電力機車必須在主斷路器前設置 25 kV 電壓互感器，以檢測接觸網電壓。國產相控電力機車一般都裝有高壓互感器，所以這種方案實現(xiàn)自動過分相，一般不需另行增加機車上的設備。 這種轉換方式，機車斷電時間 sv ttt )( 21 ???? 式中： l1 為分相區(qū)接觸網中性段長度，約 60 m； l2 為第一組電磁鐵距中性段長度， 60 m； 為機車收到預告信號至主斷路器斷開的時間（ 3 次確認 180 ms,封鎖脈沖延時 200 ms,主斷路器分斷 50 ms） 。 為收到信號至主斷路器閉合的時間 (3 次確認 180 ms，主斷路器閉合 20 ms)；若運行速度 v 分別為 160，200， 250， 300 km/h，則相應的斷電時間 t 分別為 ， ， ， s。機車通過電分相，主斷路器閉合后，可以自動控制牽引電流上升率，限制沖擊電流，對機車的機、電沖動較小。電流上升到額定電流約需 4 s。 這種車上自動轉換方式，投資較低，設備可靠性高，檢修維護簡單。主斷路器只分斷輔機的小電流，而不需分斷牽引電機電流，對主斷路器壽命影響小，適應多種速度要求。對微機控制型機車 (如 SS SS SS4B)可以通過軟件來實現(xiàn)，對模擬控制型相控機車 (如 SS4 改、 SS3B、 SS SS6B)，需進行少量改造，對于用調壓開關進行調壓的機車 (如 SS SS3)則較難實現(xiàn)。 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 11 主要技術參數(shù)及性能比較 地面開關自動轉換、柱上開關自動轉換和車上自動轉換這 3 種過分相方案的主要技術參數(shù)及性能比較見表１。 內容 地面自動轉換方式 接觸網柱上開關自動轉換方式 車上自動轉換方式 允許最大車速 / 260 200 300 機車失壓時間 /s ~ （ 200km/h） ~ 裝置總長度 /m 2021~2350（貨車） 1000~1250（客車） 13 420（單弓） 機車允許工作電流 /A 1200 2021 / 開關轉換時間 /ms ~ 20 / 開關壽命 /萬次 10（電氣） 20（機械） 20 / 開關維修時間 /萬次 5 5（滑道調整） 10（真空開關調整） / 裝置主要構成 絕緣錨段開關，無絕緣軌道電路，真空負荷開關，隔離開關，互感器，避雷器，電源配電盒。 分相絕緣器（由三組分段絕緣器組成），真空開關 。 絕緣錨段開關，地面磁鐵，機車接收，控制裝置。 造價 /萬元 400 30 約 55 主要優(yōu)點 （ 1） 機車斷電時間短，可以多弓運行。 （ 2） 可適應單機或電氣上互連的雙機或動車組。 （ 3） 能適應多種速度要求 機車斷電時間較短 （ 1） 投資抵，檢修維護簡單，設備可靠性高。 （ 2） 對機車的機，電沖擊較少。 （ 3）可適應單機或電氣上互連的雙機或動車組。 （ 4）能適應多種速度要求 主要缺點 （ 1） 設備以及結構比較復雜，涉及專業(yè)多，維修造價高。 （ 2） 選擇分相位置受地形限制。 （ 3） 對開關壽命，分合閘時間等要求高 （ 1） 在過分相時產生過電流，過電壓，燒傷機車設備。 （ 2） 分相 裝置結構復雜。 （ 3） 存在供電死區(qū)。 （ 4） 對于國產電力機車需改造。 （ 1） 需動作機車主斷路器。 （ 2） 機車有斷電時間，與機車速度有關。 （ 3） 機車需要進行相應的改造 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 12 討論 （ 1）采用自動過分相裝置，要根據實際運行的需要，速度在 160 km/h 以下時，除線路條件特別困難外，一般可不考慮自動過分相裝置。 （ 2）速度為 160～ 200km/h 時，可采用地面（磁鐵）傳感、車上自動轉換的過分相裝置，亦可作為高速電氣化鐵路的參考方案。 （ 3）在高速 200～ 300 km/h 時，自動過分相可采用車載控制式，利用行車指揮系統(tǒng)本身的功能來實 現(xiàn)。 （ 4）應積極研究采用可關斷晶閘管及相應的微機控制裝置。 （ 5）自動過分相技術與電力機車的主電路、輔助回路、控制保護回路關系密切，因此，在研究自動過分相方案時，還要研究電力機車相關技術，以優(yōu)化和改善自動過分相的整體技術性能。 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 13 司控器司機級位指令731A 731G7312司機級位指令延緩電路G404主斷狀態(tài) 向前 向后自動分相控制裝置速度信號＋ 速度信號－感應接受器 T 3速度傳感器信號電源＋電源－感應接受器 T 2過分相指示燈信號速度指示燈燈顯電源－燈顯指示感應接受器 T 1感應接受器 T 4司機指令地732B司機級位指令司控器斷主斷路器 合主斷路器 斷劈相機 輔助電源 零位失電G33 81G33 82零位得電G401 第 2 章 SS6B 機車自動過分相系統(tǒng)介紹 系統(tǒng)組成 系統(tǒng)由 地面磁性感應器 、感應接受器（簡稱車感器）、自動過分相控制裝置和信號指示三部分組成，系統(tǒng)結構如下圖 1 控制裝置 圖 2 自動過分相控制裝置安裝圖 主要對外部信號進行處理，實現(xiàn)對機車的自動控制。 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 14 車載感應接收器 圖 3 車感器安裝圖 機車上的感應接收器是電磁感應線圈．感應接收器安裝于機車下部轉向架的兩側，共 4 個，前后相互備份．在機車行駛過程中，當感應接收器劃過地面定位器時，感應接收器產生的感應電動勢即為地面定位信號． 信號指示 圖 4 信號指示器安裝圖 湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 15 地面磁性感應器 圖 5 地面磁性感應器安裝圖 電力機車自動過分相地面磁感應裝置是基于免維護地面定位技 術的車載自動過分相控制系統(tǒng)的地面磁感應裝置。機車通過感應地面定位信號確定機車與分相點的相對位置，地面定位和機車感應信號分別采用斜對稱埋設和備份接收，以保證自動過分相的安全和可靠。 過分相前（接收第一個地感器信號）蜂鳴器蜂鳴提示，機車速度 ≥ 40km/h時，機車能自動退級，機車速度 40km/h 時機車不能自動退級。 車越過斷閘標時（接收第二個地感器信號）蜂鳴器蜂鳴提示，強迫機車斷開主斷路器，確保機車不帶電過分相區(qū)。 機車越過合閘標時（接收第三個地感器信號）蜂鳴器蜂鳴提示 ，表明已過分相區(qū)，司機合上主斷路器并 按原有方法操縱機車。 機車運行至 G， (G。 )點，感應接收器感應到預告地面定位信號，信號處理器接收該信號并向微機控制單元發(fā)出過分相預告斷信號 (持續(xù) 3 s)，微機控制單元根據此時機車運行速度，控制牽引電機電流使其平穩(wěn)下降到 0，發(fā)出斷“主斷”信號給機車控制執(zhí)行回路，控制機車斷劈相機、斷“主斷”。 當 G1(G4)信號失效時，機車運行至 G2(G3)點，自動過分相信號處理器接收強迫地面定位信號，并向微機控 制單元發(fā)出過分相強迫斷信號 (持續(xù) 1 s)，微機控制單元立即封鎖電機電流，發(fā)出“主斷”信號給機車控制執(zhí)行回路，控制機車斷劈相機、斷“主斷”．在正常接收到 G1(G4)信號時， G2(G3)信號 (強迫斷模式 )不起作用． 機車通過分相 (無電 )區(qū)后，路過 G2(G3)點時，信號處理器接收到合閘地面定位信號，繼而發(fā)出恢復信號 (持續(xù) 3 s)給微機控制單元，微機控制單元隨湖南鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 16 即發(fā)出合“主斷”信號給機車控制執(zhí)行回路，控制機車合劈相機、合“主斷”．之后，微機控制單元控制電機電流緩慢恢復到過分相前的工況．在正常接收到 G2(G3)信號時， G1(G4)信號不起作用。 禁止雙弓預告牌禁止雙弓預告牌禁止雙弓預告牌禁止雙弓預告牌斷斷斷斷合合感應器鋪設方式 地 面定位鋪設方式 現(xiàn)有自動過分相裝置存在的問題 （ 1）機車定位采用磁鐵感應定位，如果磁鐵發(fā)生丟失，失效等現(xiàn)象時，將直接影響到系統(tǒng)的正常運行，系統(tǒng)的可靠性不高。 （ 2）在機車進入分相區(qū)前，此系統(tǒng)直接封鎖晶閘管的觸發(fā)脈沖，而沒有設計降流過程，這樣將直接影響到旅客長乘坐的舒適度，再者該系統(tǒng)也無法滿足不同車速的機車通過分相區(qū)。 (3) 車載傳感器電流隨車速降低而逐漸減弱，要達到一定的判斷閥值，傳感器必須具有較高的靈敏度，而靈敏度過高又會對在高速運行下散落在路基或枕木上的一 般磁性體的誤識別，使過分相定位的可靠性降低； (4) 埋在枕木中的釹鐵硼磁塊由于磁性較強，極易將散落在附近的磁性體或鐵性物質吸附其上。改變磁場分布，大大降低了磁感應電流傳感器工作的