電力機(jī)車過分相裝置的裝車改造與設(shè)計(jì)安裝與試驗(yàn)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

課題名稱：電力機(jī)車過分相裝置的裝車改

造與設(shè)計(jì)、安裝與試驗(yàn)

專業(yè)（系）電氣工程系

班級(jí)工業(yè)控制091學(xué)生姓名周金指導(dǎo)老師周瑩完成日期2023

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2023屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書

一、課題名稱：電力機(jī)車過分相裝置的裝車改造與設(shè)計(jì)、安裝與試驗(yàn)二、指導(dǎo)老師：周瑩三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1、課題概述

SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置采用車載自動(dòng)過分系統(tǒng)，有車載控制裝置和地面磁性感應(yīng)器兩部分組成。通過本課題的設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能分析SS6B電力機(jī)車過分相裝置的原理，把握SS6B型電力機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)安裝要求，能夠根據(jù)相應(yīng)技術(shù)要求，進(jìn)行控制裝置與電力機(jī)車各部件的調(diào)試，把握SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置在實(shí)際運(yùn)用中的故障進(jìn)行分析，并對(duì)SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。使學(xué)生更好的理解SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置工作原理與應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去株洲機(jī)務(wù)段進(jìn)行自動(dòng)股份向裝置調(diào)研，分析解決自動(dòng)過分相裝置的實(shí)際問題，使學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，把握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。2設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求

（1）表達(dá)SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置裝車改造方案的設(shè)計(jì)（裝車前自動(dòng)過分相裝置在其他車型上的應(yīng)用）

（2）繪制SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）拍攝SS6B電力機(jī)車自動(dòng)過分相控制裝置安裝圖片，車感器安裝圖片，信號(hào)指示器安裝圖片

（4）根據(jù)實(shí)際狀況對(duì)相應(yīng)的車感應(yīng)器電路進(jìn)行改造設(shè)計(jì)（包括埋設(shè)方式，安裝示意圖）

（5）繪出改進(jìn)后自動(dòng)過分相裝置的面板示意圖及背板示意圖（6）標(biāo)出自動(dòng)過分相控制器的外形尺寸圖，并提出設(shè)備安裝要求

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湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書摘要

隨著國內(nèi)鐵路的跨越式發(fā)展，鐵路進(jìn)行了六次大的提速，電氣化鐵路也在我國得到了越來越多的普及．在交流的電氣化鐵路上，牽引供電網(wǎng)采用單相工頻流供電方式，鐵路上每隔20～30km，就有一個(gè)段長約30米的無電區(qū)，此處稱為分相區(qū)。傳統(tǒng)的過分相方法是由司機(jī)手動(dòng)進(jìn)行分合閘操作，但是當(dāng)列車高速行使時(shí)，機(jī)車每小時(shí)通過十幾個(gè)分相點(diǎn)。這樣也給司機(jī)帶來很大的工作量，并且會(huì)由于司機(jī)的疲乏駕駛產(chǎn)生好多安全隱患．

為了使列車安全，快速的通過分相區(qū)，各國研究不同的過分相方案．流行的方案主要有三種：地面開關(guān)自動(dòng)切換方案，柱上開關(guān)自動(dòng)斷電方案和車載自動(dòng)控制斷電方案．其中車載自動(dòng)過分相方案設(shè)計(jì)簡單，為了保證機(jī)車運(yùn)行的可靠性，我們添加了機(jī)車定位系統(tǒng)。

本系統(tǒng)是由RFID定位系統(tǒng)，GPS定位系統(tǒng)組成。首先，本文介紹了定位系統(tǒng)確鑿判斷機(jī)車到達(dá)分相區(qū)的工作原理。車上自動(dòng)過分相控制最關(guān)鍵的技術(shù)是要能夠確切、可靠地識(shí)別分相點(diǎn)位置。本改造設(shè)計(jì)以韶山6B型電力機(jī)車為實(shí)際依托，對(duì)一整套車載自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際的分析。并對(duì)控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了論述。對(duì)于本系統(tǒng)的可靠性，本文也進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述?；赗FID和GPS的自動(dòng)過分相系統(tǒng)已經(jīng)在廣深，肅黃等多條鐵路線上投入使用，運(yùn)行狀況良好。

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3.5.2室內(nèi)靜態(tài)定位試驗(yàn)293.5.3室外動(dòng)態(tài)定位試驗(yàn)293.6閱讀器及射頻卡可行性試驗(yàn)30

3.6.1射頻卡性能試驗(yàn)303.6.2車載動(dòng)態(tài)試驗(yàn)303.6.3接觸網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)試驗(yàn)30

第4章自動(dòng)過分相系統(tǒng)的安裝使用31

4.1各部件的安裝要求31

4.1.1自動(dòng)過分相控制裝置的安裝尺寸314.1.2燈顯指示盒的安裝324.1.3轉(zhuǎn)換插座的安裝324.1.4感應(yīng)接收器的安裝334.1.5地面磁感應(yīng)器的安裝344.1.6機(jī)車相關(guān)電路及說明344.2自動(dòng)過分相裝置的使用說明354.3自動(dòng)過分相裝置的一般檢查36

4.3.1通電試驗(yàn)前檢查364.3.2自動(dòng)過分相控制裝置通電自檢36

第5章自動(dòng)過分相裝置的裝車接線37

5.1機(jī)車布線37

5.1.1取樣電路375.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)：375.2車載控制裝置與機(jī)車控制回路接線圖39

5.2.1芯插座395.2.2芯插座405.3自動(dòng)過分相車載裝置的相關(guān)說明40

5.3.1技術(shù)指標(biāo)405.3.2過分相系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)415.4裝置裝車接線校線說明41

5.4.1校線說明415.4.2接線說明41

第6章自動(dòng)過分相裝置的日常故障處理與維護(hù)43

6.1日常維護(hù)43

6.1.1地面磁感應(yīng)裝置的日常維護(hù)和定期檢修436.1.2車載裝置的日常維護(hù)436.2可靠性設(shè)計(jì)措施44

6.2.1機(jī)車定位故障，相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)446.2.2車速度故障，相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)456.3運(yùn)行本卷須知456.4故障基本處理方法46

6.4.1信號(hào)處理器故障指示燈閃爍466.4.2制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的教訓(xùn)制動(dòng)476.4.3“零壓〞、“主斷〞指示47

第7章總結(jié)與展望48

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致謝50

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第2章SS6B機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由地面磁性感應(yīng)器、感應(yīng)接受器（簡稱車感器）、自動(dòng)過分相控制裝置和信號(hào)指示三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1

G731-2

感應(yīng)接受器T1感應(yīng)接受器T3速度傳感器信號(hào)感應(yīng)接受器T2感應(yīng)接受器T4G404主斷狀態(tài)向前向后速度信號(hào)＋速度信號(hào)－電源－電源＋燈顯指示司機(jī)級(jí)位指令－燈顯電源延緩電路自動(dòng)分相控制裝置司機(jī)指令地?cái)嘀鲾嗦菲骱现鲾嗦菲鲾嗯鄼C(jī)輔助電源零位失電零位得電過分相指示燈信號(hào)速度指示燈G338-1G338-2731A731732BG401司機(jī)級(jí)位指令司控器司機(jī)級(jí)位指令司控器2.2系統(tǒng)設(shè)備圖

2.2.1控制裝置

圖2自動(dòng)過分相控制裝置安裝圖

主要對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的自動(dòng)控制。

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2.2.2車載感應(yīng)接收器

圖3車感器安裝圖

機(jī)車上的感應(yīng)接收器是電磁感應(yīng)線圈．感應(yīng)接收器安裝于機(jī)車下部轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)，共4個(gè)，前后相互備份．在機(jī)車行駛過程中，當(dāng)感應(yīng)接收器劃過地面定位器時(shí)，感應(yīng)接收器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即為地面定位信號(hào)．

2.2.3信號(hào)指示

圖4信號(hào)指示器安裝圖

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2.2.4地面磁性感應(yīng)器

圖5地面磁性感應(yīng)器安裝圖

電力機(jī)車自動(dòng)過分相地面磁感應(yīng)裝置是基于免維護(hù)地面定位技術(shù)的車載自動(dòng)過分相控制系統(tǒng)的地面磁感應(yīng)裝置。機(jī)車通過感應(yīng)地面定位信號(hào)確定機(jī)車與分相點(diǎn)的相對(duì)位置，地面定位和機(jī)車感應(yīng)信號(hào)分別采用斜對(duì)稱埋設(shè)和備份接收，以保證自動(dòng)過分相的安全和可靠。

2.3自動(dòng)過分相裝置主要功能

1、過分相前（接收第一個(gè)地感器信號(hào)）蜂鳴器蜂鳴提醒，機(jī)車速度≥40km/h時(shí)，機(jī)車能自動(dòng)退級(jí)，機(jī)車速度湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

6.2.2車速度故障，相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì)

(1)利用1#射頻卡和2#射頻卡之間的確鑿距離對(duì)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)發(fā)來的速度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；

(2)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)檢測(cè)到的速度信息與機(jī)車速度傳感器發(fā)來的信息相差很大時(shí)，發(fā)出機(jī)車速度故障警報(bào)。

對(duì)降流故障的可靠性設(shè)計(jì)主要在于設(shè)計(jì)監(jiān)控程序，當(dāng)降流程序完成兩電機(jī)電流沒有降下來時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。

對(duì)分閘故障的可靠性設(shè)計(jì)如下所述：

1．分閘指令發(fā)出后，對(duì)分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)分閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)無動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警；

2．分閘后對(duì)主變輔助繞組進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主變輔助繞組仍有電壓信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。

對(duì)合閘故障的可靠性設(shè)計(jì)如下所述：

1.合閘指令發(fā)出后，對(duì)合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)無動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。

對(duì)升流故障的可靠性設(shè)計(jì)如下所述：

1.設(shè)計(jì)監(jiān)控程序，當(dāng)升流程序完成而電機(jī)電流沒有上升時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。其它可靠性設(shè)計(jì)如下所述：

各部分處理器模塊均有看門狗。應(yīng)用程序出錯(cuò)時(shí)，引起自動(dòng)復(fù)位。

6.3運(yùn)行本卷須知

1.目前僅限在廣州～武昌間（含上行、下行）試用，試用期間機(jī)車手柄須回零位，在3月31日～4月10日以手動(dòng)過分相為主。

2.廣州～深圳間暫不能使用（嚴(yán)禁通電），待地面感應(yīng)器安裝調(diào)整完成再開通。

3.無論是試用或正式使用，機(jī)車在通過第1個(gè)分相點(diǎn)時(shí)，必需手柄回零位，進(jìn)一步確認(rèn)裝置是否正常。

4.通過分相點(diǎn)時(shí)，裝置在“T阻止雙弓〞前未收到預(yù)報(bào)信號(hào)（自動(dòng)過分相信號(hào)接收）蜂嗚器未響，必需采用人工斷主斷通過分相點(diǎn)；運(yùn)行中接收到誤信號(hào)發(fā)生斷主斷時(shí)，須記錄公里標(biāo)；裝置不正常時(shí)關(guān)閉中止使用；以上狀況進(jìn)庫時(shí)報(bào)活，并報(bào)所屬運(yùn)用車間和技術(shù)科。

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5.通過分相時(shí)，機(jī)車距“斷〞標(biāo)前50米處未能自動(dòng)斷主斷時(shí)，司機(jī)應(yīng)馬上人工斷主斷。

6.運(yùn)用部門須收集各分相點(diǎn)的地面磁感應(yīng)器埋設(shè)狀況是否正確，有誤差的要及時(shí)通知到相關(guān)的乘務(wù)員，并報(bào)技術(shù)科。

7.裝置工作燈不亮或閃爍時(shí)，裝置發(fā)生故障，可能無法完成自動(dòng)過分相的控制。

8.機(jī)車速度低于10km/h時(shí)，裝置有可能不能正常接收到信號(hào)。機(jī)車如在2分鐘內(nèi)未能通過“G4〞地面感應(yīng)器，即剛過完分相，未過反方向“T阻止雙弓＋50米〞處停車時(shí)，之后通過時(shí)會(huì)收“強(qiáng)迫〞信號(hào)發(fā)生斷主斷。

9.反方向行車過分相時(shí)須以人工斷主斷為主。

10.機(jī)車速度≥5km/h時(shí)，工作綠燈常亮，不亮說明裝置故障，應(yīng)關(guān)機(jī)運(yùn)行，采用人工操縱過分相。

11.接近分相區(qū)時(shí)，司機(jī)要注意機(jī)車速度及調(diào)壓開關(guān)級(jí)位，速度過高時(shí)，盡量使調(diào)壓開關(guān)級(jí)位在12級(jí)以下，避免因TK未退回零位斷開主斷路器。

12.正常運(yùn)行時(shí)控制盒電源應(yīng)開啟（控制盒開關(guān)置“2〞即工作位），不得無故關(guān)機(jī)。

13.過分相區(qū)特別是本區(qū)段的第一分相區(qū)時(shí)，司機(jī)要集中精力，假使由于其它原因（感應(yīng)器丟失、裝置故障等）導(dǎo)致裝置不動(dòng)作，乘務(wù)員應(yīng)人工操縱過分相區(qū)。

14.本裝置在205回路中串聯(lián)了一個(gè)連鎖，過分相區(qū)后或運(yùn)行中假使出現(xiàn)調(diào)壓開關(guān)不進(jìn)級(jí)，205不吸合，在確認(rèn)牽引通風(fēng)機(jī)正常時(shí)可短接275閘刀，維持運(yùn)行（275短接后該裝置不能進(jìn)行自動(dòng)退級(jí)，司機(jī)在過分相時(shí)應(yīng)人工操縱進(jìn)行退級(jí)）。

15.在出庫機(jī)1線1、2號(hào)板道房間安裝有自動(dòng)過分相模擬試驗(yàn)裝置，出庫時(shí)應(yīng)按其次“主要功能〞項(xiàng)進(jìn)行裝置性能確認(rèn)。

16.裝置故障時(shí)（不能自動(dòng)退級(jí)、不能跳主斷等），可關(guān)閉控制盒電源，切除該裝置（將控制盒轉(zhuǎn)換開關(guān)置1位，即切除位），維持運(yùn)行，回段報(bào)活。乘務(wù)員應(yīng)人工操縱過分相區(qū)。

6.4故障基本處理方法

6.4.1信號(hào)處理器故障指示燈閃爍

故障分析：信號(hào)處理器故障指示燈閃爍,表示輸入信號(hào)有故障,原因是

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1、感應(yīng)接收器丟失2、屏蔽電纜線破損

3、接口電路板光藕或電阻損壞

故障處理：檢查感應(yīng)接收器回路,如通,更換新的信號(hào)處理器。

6.4.2制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的教訓(xùn)制動(dòng)

現(xiàn)象：機(jī)車實(shí)施常用或緊急制動(dòng)，制動(dòng)顯示屏顯示教訓(xùn)制動(dòng)、顯示器識(shí)別

錯(cuò)誤等信息。處理方法：

1、通過變換制動(dòng)機(jī)手柄位置，嘗試恢復(fù)。

2、停車降弓，斷開蓄電池總電源30秒鐘以上，再重新閉合。

3、這種故障一般只在一個(gè)操縱端出現(xiàn)。乘務(wù)員換成后端操縱，二人協(xié)同，一人控制機(jī)車，一人在前端了望，將列車維持進(jìn)前方站后，請(qǐng)求救援。

6.4.3“零壓〞、“主斷〞指示

機(jī)車過分相后網(wǎng)壓正常，閉合主斷合閘按鈕（開關(guān)）后，其中一節(jié)“零壓〞、“主斷〞指示燈不滅（5、6頭機(jī)車若是前節(jié)則輔壓為“零〞，前節(jié)控制電壓不到110伏），起動(dòng)劈相機(jī)時(shí)跳閘。

故障：其中一節(jié)主斷沒合上。

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第7章總結(jié)與展望

通過本課題的研究工作，得到以下心得體會(huì):

首先，必需強(qiáng)調(diào)理論層次的深度。研究工作不能光停留在表面，必需深入問題的本質(zhì)，力求突破，站在一定的高度向更高的目標(biāo)努力，否則研究工作就失去了其意義。因此，我們要端正做研究的態(tài)度，這是做好一切工作的基礎(chǔ)。其次，為了做好研究工作，必需廣泛地閱讀文獻(xiàn)資料，了解當(dāng)前研究領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)和進(jìn)展，進(jìn)而深入分析，從中尋覓新的方法和新的突破。

最終，要敢于嘗試和勤于實(shí)踐，這是通往成功的必由之路。正是在不斷嘗試和實(shí)踐過程中，不斷地探求和修正，成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的道路才一能變得越來越明了。正確的態(tài)度，正確的方法，執(zhí)著地追求，我們才能取得研究工作的成功。受本人水平及開發(fā)時(shí)間的限制，論文中難免存在一些不妥之處，敬請(qǐng)各位老師提出批評(píng)和指正。

現(xiàn)代電力機(jī)車正朝著高速化，自動(dòng)化方向不斷發(fā)展。1.電力機(jī)車制動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

現(xiàn)代鐵路貨運(yùn)多采用重載快速運(yùn)輸，旅客列車運(yùn)行速度達(dá)到200公里/小時(shí)以上，試驗(yàn)列車速度達(dá)到500公里/小時(shí)。普遍開始采用電空制動(dòng)，盤型制動(dòng)，再生制動(dòng)，軌磁制動(dòng)的組合制動(dòng)形式。采用單元制動(dòng)，閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)理器。輪對(duì)進(jìn)角調(diào)整，車體搖擺控制等新裝備。

電力機(jī)車將由摩擦制動(dòng)，（動(dòng)力制動(dòng)）向非摩擦制動(dòng)發(fā)展。1）電阻制動(dòng).電力機(jī)車上采用的輔助制動(dòng)方法：制動(dòng)時(shí)，將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)，把列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，再由電阻器轉(zhuǎn)換為熱能散發(fā)到大氣中，制動(dòng)力的大小，可由牽引電機(jī)中的勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。2）再生制動(dòng).與電阻制動(dòng)類似，不同的是將牽引電機(jī)發(fā)出的電能通過電力設(shè)備反饋回供電系統(tǒng)，加以利用。3）軌道渦流制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，將轉(zhuǎn)向架上的電磁鐵放置在鋼軌上方數(shù)毫米處，利用電磁鐵和鋼軌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在鋼軌表面感應(yīng)出渦流，把列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為鋼軌的熱能，產(chǎn)生制動(dòng)作用。4）旋轉(zhuǎn)渦流制動(dòng)。與軌道渦流制動(dòng)原理一致，不同的是利用牽引電機(jī)的金屬盤在電磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，使金屬盤表面產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，再由冷卻風(fēng)扇將熱量散發(fā)到大氣中，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。2.電力機(jī)車電器的發(fā)展趨勢(shì)

電力機(jī)車電器的概念：應(yīng)用于鐵路機(jī)車中，用來接通或斷開電路，對(duì)電路或非電對(duì)象起到控制，保護(hù)，檢測(cè)及調(diào)整作用的電氣設(shè)備，稱為機(jī)車電器。屬于牽引電器，是組成機(jī)車電傳動(dòng)和自動(dòng)化系統(tǒng)的基本組件。

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湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1）機(jī)車電器用途：與電機(jī)設(shè)備一起，作為完成機(jī)車運(yùn)行各項(xiàng)操作的具體執(zhí)行部件。實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車各電路的導(dǎo)通與斷開的控制。實(shí)現(xiàn)各類電器間的控制，保護(hù)，檢測(cè)及調(diào)整作用。

2）主型電力機(jī)車使用的主要電器設(shè)備。受電弓，主斷路器，轉(zhuǎn)換開關(guān)，硅整流柜，司機(jī)控制器，微機(jī)控制柜，接觸器，繼電器，自動(dòng)開關(guān)，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，按鍵開關(guān)，蓄電池，熔斷器，避雷器，電空閥，互感器，傳感器。

3）電力機(jī)車電器的分類：電力機(jī)車電器按電路不同可分為主電路電器，輔助電路電器和控制電路電器。電力機(jī)車電器按作用不同