电力机车过分相装置的装车改造与设计安装与试验

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毕业设计（论文）

课题名称：电力机车过分相装置的装车改

造与设计、安装与试验

专业（系）电气工程系

班级工业控制091学生姓名周金指导老师周莹完成日期2023

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2023届毕业设计任务书

一、课题名称：电力机车过分相装置的装车改造与设计、安装与试验二、指导老师：周莹三、设计内容与要求1、课题概述

SS6B电力机车自动过分相装置采用车载自动过分系统，有车载控制装置和地面磁性感应器两部分组成。通过本课题的设计，要求学生能分析SS6B电力机车过分相装置的原理，把握SS6B型电力机车自动过分相系统安装要求，能够根据相应技术要求，进行控制装置与电力机车各部件的调试，把握SS6B电力机车自动过分相装置在实际运用中的故障进行分析，并对SS6B电力机车自动过分相装置进行改装设计。使学生更好的理解SS6B电力机车自动过分相装置工作原理与应用，培养学生应用所学知识去株洲机务段进行自动股份向装置调研，分析解决自动过分相装置的实际问题，使学生建立正确的设计思想，把握工程设计的一般程序和方法。2设计内容与要求

（1）表达SS6B电力机车自动过分相装置装车改造方案的设计（装车前自动过分相装置在其他车型上的应用）

（2）绘制SS6B电力机车自动过分相装置系统结构图

（3）拍摄SS6B电力机车自动过分相控制装置安装图片，车感器安装图片，信号指示器安装图片

（4）根据实际状况对相应的车感应器电路进行改造设计（包括埋设方式，安装示意图）

（5）绘出改进后自动过分相装置的面板示意图及背板示意图（6）标出自动过分相控制器的外形尺寸图，并提出设备安装要求

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湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书摘要

随着国内铁路的跨越式发展，铁路进行了六次大的提速，电气化铁路也在我国得到了越来越多的普及．在交流的电气化铁路上，牵引供电网采用单相工频流供电方式，铁路上每隔20～30km，就有一个段长约30米的无电区，此处称为分相区。传统的过分相方法是由司机手动进行分合闸操作，但是当列车高速行使时，机车每小时通过十几个分相点。这样也给司机带来很大的工作量，并且会由于司机的疲乏驾驶产生好多安全隐患．

为了使列车安全，快速的通过分相区，各国研究不同的过分相方案．流行的方案主要有三种：地面开关自动切换方案，柱上开关自动断电方案和车载自动控制断电方案．其中车载自动过分相方案设计简单，为了保证机车运行的可靠性，我们添加了机车定位系统。

本系统是由RFID定位系统，GPS定位系统组成。首先，本文介绍了定位系统确凿判断机车到达分相区的工作原理。车上自动过分相控制最关键的技术是要能够确切、可靠地识别分相点位置。本改造设计以韶山6B型电力机车为实际依托，对一整套车载自动过分相控制系统进行了实际的分析。并对控制系统和定位系统的实现进行了论述。对于本系统的可靠性，本文也进行了比较详细的论述。基于RFID和GPS的自动过分相系统已经在广深，肃黄等多条铁路线上投入使用，运行状况良好。

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3.5.2室内静态定位试验293.5.3室外动态定位试验293.6阅读器及射频卡可行性试验30

3.6.1射频卡性能试验303.6.2车载动态试验303.6.3接触网现场静态试验30

第4章自动过分相系统的安装使用31

4.1各部件的安装要求31

4.1.1自动过分相控制装置的安装尺寸314.1.2灯显指示盒的安装324.1.3转换插座的安装324.1.4感应接收器的安装334.1.5地面磁感应器的安装344.1.6机车相关电路及说明344.2自动过分相装置的使用说明354.3自动过分相装置的一般检查36

4.3.1通电试验前检查364.3.2自动过分相控制装置通电自检36

第5章自动过分相装置的装车接线37

5.1机车布线37

5.1.1取样电路375.1.2执行机构：375.2车载控制装置与机车控制回路接线图39

5.2.1芯插座395.2.2芯插座405.3自动过分相车载装置的相关说明40

5.3.1技术指标405.3.2过分相系统各项技术参数415.4装置装车接线校线说明41

5.4.1校线说明415.4.2接线说明41

第6章自动过分相装置的日常故障处理与维护43

6.1日常维护43

6.1.1地面磁感应装置的日常维护和定期检修436.1.2车载装置的日常维护436.2可靠性设计措施44

6.2.1机车定位故障，相应的可靠性设计446.2.2车速度故障，相应的可靠性设计456.3运行本卷须知456.4故障基本处理方法46

6.4.1信号处理器故障指示灯闪烁466.4.2制动机系统故障产生的教训制动476.4.3“零压〞、“主断〞指示47

第7章总结与展望48

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致谢50

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第2章SS6B机车自动过分相系统介绍

2.1系统组成

系统由地面磁性感应器、感应接受器（简称车感器）、自动过分相控制装置和信号指示三部分组成，系统结构如下图1

G731-2

感应接受器T1感应接受器T3速度传感器信号感应接受器T2感应接受器T4G404主断状态向前向后速度信号＋速度信号－电源－电源＋灯显指示司机级位指令－灯显电源延缓电路自动分相控制装置司机指令地断主断路器合主断路器断劈相机辅助电源零位失电零位得电过分相指示灯信号速度指示灯G338-1G338-2731A731732BG401司机级位指令司控器司机级位指令司控器2.2系统设备图

2.2.1控制装置

图2自动过分相控制装置安装图

主要对外部信号进行处理，实现对机车的自动控制。

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2.2.2车载感应接收器

图3车感器安装图

机车上的感应接收器是电磁感应线圈．感应接收器安装于机车下部转向架的两侧，共4个，前后相互备份．在机车行驶过程中，当感应接收器划过地面定位器时，感应接收器产生的感应电动势即为地面定位信号．

2.2.3信号指示

图4信号指示器安装图

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2.2.4地面磁性感应器

图5地面磁性感应器安装图

电力机车自动过分相地面磁感应装置是基于免维护地面定位技术的车载自动过分相控制系统的地面磁感应装置。机车通过感应地面定位信号确定机车与分相点的相对位置，地面定位和机车感应信号分别采用斜对称埋设和备份接收，以保证自动过分相的安全和可靠。

2.3自动过分相装置主要功能

1、过分相前（接收第一个地感器信号）蜂鸣器蜂鸣提醒，机车速度≥40km/h时，机车能自动退级，机车速度湖南铁道职业技术学院毕业设计说明书

6.2.2车速度故障，相应的可靠性设计

(1)利用1#射频卡和2#射频卡之间的确凿距离对GPS卫星定位系统发来的速度信号进行实时调整；

(2)GPS卫星定位系统检测到的速度信息与机车速度传感器发来的信息相差很大时，发出机车速度故障警报。

对降流故障的可靠性设计主要在于设计监控程序，当降流程序完成两电机电流没有降下来时，系统报警。

对分闸故障的可靠性设计如下所述：

1．分闸指令发出后，对分闸执行机构进行监测，当分闸执行机构无动作时，系统报警；

2．分闸后对主变辅助绕组进行检测，当发现主变辅助绕组仍有电压信号时，系统报警。

对合闸故障的可靠性设计如下所述：

1.合闸指令发出后，对合闸执行机构进行监测，当合闸执行机构无动作时，系统报警。

对升流故障的可靠性设计如下所述：

1.设计监控程序，当升流程序完成而电机电流没有上升时，系统报警。其它可靠性设计如下所述：

各部分处理器模块均有看门狗。应用程序出错时，引起自动复位。

6.3运行本卷须知

1.目前仅限在广州～武昌间（含上行、下行）试用，试用期间机车手柄须回零位，在3月31日～4月10日以手动过分相为主。

2.广州～深圳间暂不能使用（严禁通电），待地面感应器安装调整完成再开通。

3.无论是试用或正式使用，机车在通过第1个分相点时，必需手柄回零位，进一步确认装置是否正常。

4.通过分相点时，装置在“T阻止双弓〞前未收到预报信号（自动过分相信号接收）蜂呜器未响，必需采用人工断主断通过分相点；运行中接收到误信号发生断主断时，须记录公里标；装置不正常时关闭中止使用；以上状况进库时报活，并报所属运用车间和技术科。

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5.通过分相时，机车距“断〞标前50米处未能自动断主断时，司机应马上人工断主断。

6.运用部门须收集各分相点的地面磁感应器埋设状况是否正确，有误差的要及时通知到相关的乘务员，并报技术科。

7.装置工作灯不亮或闪烁时，装置发生故障，可能无法完成自动过分相的控制。

8.机车速度低于10km/h时，装置有可能不能正常接收到信号。机车如在2分钟内未能通过“G4〞地面感应器，即刚过完分相，未过反方向“T阻止双弓＋50米〞处停车时，之后通过时会收“强迫〞信号发生断主断。

9.反方向行车过分相时须以人工断主断为主。

10.机车速度≥5km/h时，工作绿灯常亮，不亮说明装置故障，应关机运行，采用人工操纵过分相。

11.接近分相区时，司机要注意机车速度及调压开关级位，速度过高时，尽量使调压开关级位在12级以下，避免因TK未退回零位断开主断路器。

12.正常运行时控制盒电源应开启（控制盒开关置“2〞即工作位），不得无故关机。

13.过分相区特别是本区段的第一分相区时，司机要集中精力，假使由于其它原因（感应器丢失、装置故障等）导致装置不动作，乘务员应人工操纵过分相区。

14.本装置在205回路中串联了一个连锁，过分相区后或运行中假使出现调压开关不进级，205不吸合，在确认牵引通风机正常时可短接275闸刀，维持运行（275短接后该装置不能进行自动退级，司机在过分相时应人工操纵进行退级）。

15.在出库机1线1、2号板道房间安装有自动过分相模拟试验装置，出库时应按其次“主要功能〞项进行装置性能确认。

16.装置故障时（不能自动退级、不能跳主断等），可关闭控制盒电源，切除该装置（将控制盒转换开关置1位，即切除位），维持运行，回段报活。乘务员应人工操纵过分相区。

6.4故障基本处理方法

6.4.1信号处理器故障指示灯闪烁

故障分析：信号处理器故障指示灯闪烁,表示输入信号有故障,原因是

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1、感应接收器丢失2、屏蔽电缆线破损

3、接口电路板光藕或电阻损坏

故障处理：检查感应接收器回路,如通,更换新的信号处理器。

6.4.2制动机系统故障产生的教训制动

现象：机车实施常用或紧急制动，制动显示屏显示教训制动、显示器识别

错误等信息。处理方法：

1、通过变换制动机手柄位置，尝试恢复。

2、停车降弓，断开蓄电池总电源30秒钟以上，再重新闭合。

3、这种故障一般只在一个操纵端出现。乘务员换成后端操纵，二人协同，一人控制机车，一人在前端了望，将列车维持进前方站后，请求救援。

6.4.3“零压〞、“主断〞指示

机车过分相后网压正常，闭合主断合闸按钮（开关）后，其中一节“零压〞、“主断〞指示灯不灭（5、6头机车若是前节则辅压为“零〞，前节控制电压不到110伏），起动劈相机时跳闸。

故障：其中一节主断没合上。

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第7章总结与展望

通过本课题的研究工作，得到以下心得体会:

首先，必需强调理论层次的深度。研究工作不能光停留在表面，必需深入问题的本质，力求突破，站在一定的高度向更高的目标努力，否则研究工作就失去了其意义。因此，我们要端正做研究的态度，这是做好一切工作的基础。其次，为了做好研究工作，必需广泛地阅读文献资料，了解当前研究领域最新动态和进展，进而深入分析，从中寻觅新的方法和新的突破。

最终，要敢于尝试和勤于实践，这是通往成功的必由之路。正是在不断尝试和实践过程中，不断地探求和修正，成功实现目标的道路才一能变得越来越明了。正确的态度，正确的方法，执着地追求，我们才能取得研究工作的成功。受本人水平及开发时间的限制，论文中难免存在一些不妥之处，敬请各位老师提出批评和指正。

现代电力机车正朝着高速化，自动化方向不断发展。1.电力机车制动机的发展趋势。

现代铁路货运多采用重载快速运输，旅客列车运行速度达到200公里/小时以上，试验列车速度达到500公里/小时。普遍开始采用电空制动，盘型制动，再生制动，轨磁制动的组合制动形式。采用单元制动，闸瓦间隙自动调理器。轮对进角调整，车体摇摆控制等新装备。

电力机车将由摩擦制动，（动力制动）向非摩擦制动发展。1）电阻制动.电力机车上采用的辅助制动方法：制动时，将牵引电机转换为发电机，把列车的动能转化为电能，再由电阻器转换为热能散发到大气中，制动力的大小，可由牵引电机中的励磁电流进行控制。2）再生制动.与电阻制动类似，不同的是将牵引电机发出的电能通过电力设备反馈回供电系统，加以利用。3）轨道涡流制动。制动时，将转向架上的电磁铁放置在钢轨上方数毫米处，利用电磁铁和钢轨间的相对运动，在钢轨表面感应出涡流，把列车的动能转化为钢轨的热能，产生制动作用。4）旋转涡流制动。与轨道涡流制动原理一致，不同的是利用牵引电机的金属盘在电磁场中旋转，使金属盘表面产生涡流而发热，再由冷却风扇将热量散发到大气中，将列车的动能转化为热能。2.电力机车电器的发展趋势

电力机车电器的概念：应用于铁路机车中，用来接通或断开电路，对电路或非电对象起到控制，保护，检测及调整作用的电气设备，称为机车电器。属于牵引电器，是组成机车电传动和自动化系统的基本组件。

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1）机车电器用途：与电机设备一起，作为完成机车运行各项操作的具体执行部件。实现对机车各电路的导通与断开的控制。实现各类电器间的控制，保护，检测及调整作用。

2）主型电力机车使用的主要电器设备。受电弓，主断路器，转换开关，硅整流柜，司机控制器，微机控制柜，接触器，继电器，自动开关，万能转换开关，按键开关，蓄电池，熔断器，避雷器，电空阀，互感器，传感器。

3）电力机车电器的分类：电力机车电器按电路不同可分为主电路电器，辅助电路电器和控制电路电器。电力机车电器按作用不同