机车信号论文参考文献

电空制动机采用电信号作为控制指令,动力源则采用压力空气。下面是我为大家推荐的浅谈电力机车制动机论文，欢迎浏览。

《 防止SS4改型电力机车非正常制动的对策 》

摘要：非正常制动在机车运用中时有发生，给 安全生产 带来了极大的隐患。本文阐述了一种防止电力机车非正常制动的报警装置，该装置在SS4改型电力机车上的使用，有效地减少了此类问题的发生，为机车的安全运用提供了有力的保障。

关键词：SS4改型电力机车;非正常制动;报警装置

中图分类号：

一 引言

机车非正常制动报警装置采用双语音报警盒，多传感器，重联设计。以单片机为核心，采用智能语音芯片，具有语音声光报警提示功能，适合各型内电机车，安装简便。可有效的防止因乘务员误操作、误打手制动、制动系统故障等因素，造成的机车动轮长时间制动，从而预防动轮弛缓或轮对擦伤故障的发生，保障了机车安全运行。

二 工作原理

机车非正常制动报警装置包括速度信号检测、第一转向架空气制动信号检测、第二转向架空气制动信号检测、手制动检测、单片机电路、语音报警、信息显示、数据设置、电源模块、重联输入输出、存储电路等部分。

机车非正常制动报警装置原理框图

1、速度信号检测

速度信号取自机车速度传感器，经隔离后进行整形，输出两路信号，一路为开关信号，表示机车有速度信号，另一路为脉冲信号，送入单片机电路，计算出机车制动后的走行距离。

2、制动信号检测

a. 采用压力开关检测机车空气制动信号。安装在制动风管上。当机车空气制动时，输出开关信号，送入逻辑判断电路。每台机车安装两个，任何一个动作，均表示机车处于制动状态。

b. 采用接近开关检测机车手制动信号，安装在带有手制动机位置的制动缸鞲鞴上，当机车手制动时，输出开关信号，送入逻辑判断电路。

3、单片机电路

单片机单元是报警器的核心。它一方面负责机车各项参数数据的设定和初始化，另一方面单片机电路会根据设定好的参数数据对速度信号脉冲进行计算，计算机车的制动距离，根据检测的制动信号，输出部位信号指示。当制动距离达到设定值时，输出制动距离信号。其报警逻辑为：

报警模式1=速度×制动

报警模式2=速度×制动×制动距离

即：机车运行中，当速度≥3Km/h时，如果机车制动，则语音提示三遍“机车制动”(报警模式1);当机车制动距离超过报警距离时，语音连续提示“注意，机车制动”(报警模式2)。

4、重联输入输出

重联输入输出负责监测重联信号的输入，并在有制动信号的情况下输出重联信号。

5、参数设置单元

该部分负责机车参数数据设置，分为三项：

a. 机车类型设置(电力机车或内燃机车);

b. 传感器类型设置(光电传感器或磁电传感器);

d. 报警距离设置(100M-900M)。

6、存储电路

负责存储设定好的机车各项参数，使报警装置在非使用状态下(断电)，可存储已设定好的参数，包括机车类型，传感器类型，制动报警距离。

7、显示电路

本设置采用数码管显示加LED显示电路，用于显示报警器工作状态、报警状态、制动信号状态和机车运行状态，在设置功能下显示参数设置的状态。

8、语音电路

负责报警器的语音报警，在设置状态下，语音提示当前的设置状态。

三 技术指标

1、电源

电源电压： DC 110V±30%

功率：10W

2、制动报警距离

距离计程分度：10 M

报警距离设定：100―900 M(可以100M为进制选择)

3、速度通道：

适用测速电机：可选择光电或磁电速度传感器(独立供电或并联供电)。

采样灵敏度： 300 mV AC

输入阻抗： >10 KΩ

4、闸缸制动传感器(压力开关)

工作电压： DC 15±2 V

动作压力：± bar

5、停车制动缸传感器(接近开关)

工作电压： DC 15±2 V

动作距离：4±1 mm

6、绝缘电阻： >20 MΩ

7、报警模式：制动信号显示、语音提示、声光同时报警。

8、使用环境条件符合TB/T 3021-2001《机车电子装置》要求。

四 安装 方法

每台机车安装两套机车非正常制动报警装置，包括两个报警盒、2个压力开关传感器、2个接近开关传感器和连接电缆。

1、报警盒安装：

报警盒安装在司机室侧墙面上。通过P0(10芯电缆)和P1(5芯电缆)引入1号端子柜内的接线盒上，由接线盒引出线接到端子柜内。

2、接线盒安装：

将接线盒安装在一号端子柜右侧，用Φ4自攻螺丝固定;

3、压力开关的安装：

压力开关安装在机车制动柜202BP压力传感器

下方，将202BP拆下，安装转接座(SS4压力开关

三通)，202BP和压力开关安装到位。所有接头缠绕

密封胶带，安装时用力适当。 压力开关

4、接近开关的安装：

将机车处于缓解状态下，接近开关安装在右2轮的制动缸鞲鞴的一侧，用于监视鞲鞴动作判断机车上闸、缓解状态，同时监视机车手制动动作。

五 使用方法

1、接通电源，报警装置处于工作状态。报警器首先进行数据的初始化并提示开机提示音，之后显示电路工作。当机车静止时，可设置报警装置的各项参数，包括机车类型、传感器类型和制动报警距离。

2、当机车无制动时，数码管显示“0000”。当机车制动时，报警器上对应的“本节手制动”、“本节空气制动”、“后节手制动”“后节空气制动”指示灯亮，分别表示机车本节或后节制动。当报警装置重联使用时，有重联制动时，数码管显示“H000”。

3、机车运行中(速度≥3Km/h)，如果机车制动，语音提示三遍“机车制动”。

4、机车运行中，机车制动后，报警装置上“数码管”将显示制动走行距离，当机车制动距离超过报警距离时，报警装置开始语音连续报警“注意，机车制动”。此时如果机车停车或缓解，报警停止。

5、本报警装置，只对司机起报警作用，不参与机车控制。当出现报警时，乘务员应检查报警装置上对应的制动信号，检查前后节机车闸缸压力，及时排除故障处所。

6、当本装置故障后，可将报警装置上的插头拔下，即可切除。如果一节车报警装置故障，不影响另一节车工作。如果传感器故障，可以将接近开关防水插头(或压力开关接线)拔下，不影响另一传感器工作。

六 综述

机车非正常制动报警装置，通过压力开关和接近开关检测制动信号。不仅可以利用压力开关检测制动缸压力信号，判断机车空气制动;也可以利用接近开关采检测制动缸鞲鞴行程信号，判断机车手制动。机车非正常制动报警装置，只有在机车运行中超过了设定的制动距离的情况下才报警。对于停车制动和正常制动情况不报警，符合机车运用状态。

《 阿根廷机车制动系统的设计 》

【摘 要】本文介绍出口阿根廷机车的制动系统的组成、制动机主要部件、综合作用、主要参数等。

【关键词】阿根廷机车;制动系统;综合作用;26L

1 概述

阿根廷SDD7型内燃机车是我公司于2012年设计研发的一种双司机室内走廊的机车，它用于阿根廷圣马丁铁路线的客运牵引，该机车是以纯空气制动为主的制动系统，辅助动力制动及手制动。主要使用司机室内手动操作制动系统。

2 SDD7型内燃机车制动系统的组成

SDD7型内燃机车制动系统包括风源系统、空气制动系统、辅助用风系统、基础制动和手制动。

风源系统

机车风源系统的主要作用是产生和储备具有一定压力的清洁压缩空气，它是机车上各种风动设备和制动机的动力。风源系统主要由空气压缩机(以下简称空压机)、散热器、空气干燥器、安全阀、止回阀、总风缸、空气压力调节器等组成。其主要任务是及时向机车及列车制动系统，机车撒砂系统、风喇叭和刮雨器系统、控制用风管路及 其它 辅助用风装置等提供足够的、符合压力规定和质量等级要求的压缩空气。现将各部件的用途简述如下：

(1)3CDCB A型 空压机。3CDCBA型空压机为空气制动系统提供压缩空气，它由柴油机经过传动机构来驱动. 空压机的工作主要由总风缸管路上装有的压力调节器自动调节，它将总风缸压力转换为电信号来控制空压机控制电磁阀的通断，从而实现空压机的加载和卸载。

(2)散热器。散热器装在空压机后，其作用是将压缩空气从空压机的出口温度冷却到不大于空气干燥器进口温度的最小值。

(3)止回阀。风源系统安装了两个止回阀，一个止回阀装在空压机和总风缸之间，防止总风缸压力空气倒流。另一个安装在第一总风缸与第二总风缸之间，阻止总风从第二总风缸倒流至第一总风缸。

(4)SJKG-C B型 干燥器。SJKG-CB型空气干燥器是一种双塔交替工作、无热再生的除湿装置，，此干燥器是根据本车中空压机的特殊情况，在原SJKG-C系列空气干燥器的基础上加再生风流量自动调节阀，再生风流量自动调节阀控制出气，并按照实时的流量信号控制再生风量的大小，使干燥剂再生，保持再生耗气率小于或等于18�。空气干燥器设在空压机组和总风缸之间，目的是为了确保制动系统的可靠性，去除空气中的油、水和灰尘等杂质，其过滤精度位5μm。

(5)总风缸：根据整个空气管路系统的用风要求，本机车设有两个容积均为500L的总风缸，用来储存压缩空气。两个总风缸都带有排水阀。

(6)高压安全阀。高压安全阀装在两个总风缸之间，其作用是防止总风压力超过规定值(950±20)kPa，关闭动作值不低于850 kPa。

空气制动系统的主要部件

空气制动系统由26-L型制动机、管路附件等组成。该系统符合AAR RP-505-2001相关标准的要求，具有机车制动重联、断钩保护、紧急安全控制、电阻制动和空气制动连锁等功能。26-L型制动机的主要部件分三部分：

(1)基础制动部分： 30-CDW空气制动阀、30-CW模块、26F控制阀和J-1继动阀。

操纵30-CDW空气制动阀，通过30-CW模块由总风给列车管充、排气，26F控制阀受列车管空气压力的变化和单独缓解和作用管充、排气的控制，使J-1中继阀控制机车制动缸的充气和排气，使机车得到制动和缓解。

(2)紧急制动部分：紧急制动阀和A-1充气遮断控制阀。

紧急制动阀安装在主操纵台一侧的地板上，用于紧急情况下实施制动。

A-1充气遮断控制阀是列车断钩分离时的保护装置。当列车分离或其他非自阀的原因，使列车发生紧急制动时，此阀能实现以下特性：

1)切断列车管充气、保证总风缸的风不被排到大气，不因此浪费系统的空气压力。

2)自动撒砂：在紧急制动作用过程中，能对车轮即刻实施撒砂辅助制动作用。

3)切断动力：保证切除牵引电机的动力。这可以减少列车拉断的可能。

4)电阻制动切断：通过切断电阻制动，使系统仅处于紧急制动。一旦紧急制动作用启动将不能停止。

(3)重联部分：MU-2A阀和F-1选择阀。F-1选择阀受MU-2-A阀的控制，实现机车的重联功能。

26L空气制动机的综合作用

26L空气制动机的综合作用是通过操纵自动制动阀和单独制动阀，使制动机各部件产生动作，从而使机车实现制动、缓解、紧急制动等功能。26L空气制动机的综合作用包括充气、自动制动、自动缓解、单独制动、单独缓解、紧急制动、断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制等。本文着重介绍断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制和紧急制动的缓解。

(1)断钩保护

断钩保护装置是在发生非自阀原因所造成的列车紧急制动(如紧急制动阀实施紧急制动，或由警惕装置、超速、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令)时，列车管内的压力空气迅速排出，A-1充气遮断控制阀的作用鞲鞴处于紧急制动位，切断鞲鞴充入总风并上移，列车管遮断管充风，列车管充气通路被遮断，当列车管遮断管的空气压力达到设定值，动力切断开关断开，机车牵引动力和电阻制动自动切除并撒砂，以保证列车迅速停车。

(2)电空制动连锁

将自动制动阀手柄置紧急位或紧急制动阀实施紧急制动、或由警惕装置、超速、按紧急按钮、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当12号管的压力升到压力开关5KP的动作值约160kPa时，电阻制动或牵引动力自动卸载或加不上载并开始自动撒砂。 当制动缸压力达到(100±10 )kPa时，电阻制动卸载或加载无效。制动缸压力小于85kPa时，施行电阻制动有效。

将自动制动阀手柄移到制动区的任何位置后，机车施行电阻制动时，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，制动缸压力自动缓解，并降到0。机车施行电阻制动后，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，将自动制动阀手柄从缓解位移到制动区内的任何位置，制动缸压力均为0。当电阻制动切除以后，制动缸压力立刻由0升到自动制动阀手柄所在位置所对应的压力值。 (3)紧急安全控制

由警惕装置、超速、按紧急按钮和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当21号管的空气压力降到550kPa时，紧急安全控制空气压力调节器常开触头断开，紧急制动电磁阀失电，机车或列车实施空气紧急制动。如要缓解由紧急安全控制引起的紧急制动作用，需操作如下：将制动阀的选择阀手柄置OUT位，移自动制动阀手柄到紧急位，停留时间超过30s，移自动制动阀到手柄HO位或SUP位，直到状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，(大约30～60s)，(完成以上操作以后，21号管的压力逐步建立，直到升至690 kPa，紧急安全控制空气压力调节7KP重置)，移动动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，使机车或列车空气紧急制动缓解。

(4)紧急制动的缓解

由自动制动阀手柄、警惕装置、超速、按紧急制动按钮、断钩和其它装置发出惩罚的紧急制动作用的缓解，需将制动阀的选择阀手柄置OUT位，再将自动制动阀手柄移到紧急位，停留时间超过30s后，移自动制动阀手柄到HO位或SUP位，待状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，移制动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，当12号管的压力降到压力调节器5KP的释放值约80kPa时，电阻制动或牵引动力加载功能恢复并停止撒砂。

26L制动系统主要参数

26L制动系统主要参数如表1所示：

辅助用风系统

(1)解钩

本机车装有自动车钩，通过操作操纵台上的解钩按钮来控制解钩电磁阀的通断，从而控制解钩管的充、排风，实现自动车钩的解钩。

(2)撒砂系统

撒砂有自动和人为撒砂，人为撒砂由设在机车操纵台下的脚踏开关来控制。主台及副台分别都配有一个脚踏开关，当需要人为撒砂时，踏下脚踏开关，行驶方向的撒砂器撒砂。自动撒砂是由微机控制在紧急制动、机车空转或滑行时自动撒砂。

(3)风喇叭系统

风喇叭安装在司机室顶部，每端各装有1个高音喇叭和一个低音喇叭。由设在机车操纵台上的按钮开关及操纵台下的脚踏开关来控制。按下操纵台上的喇叭按钮或踏下脚踏开关，操纵端风喇叭电磁阀得电，风喇叭鸣响，并通过微机记录风喇叭工作状态。

(4)控制用风系统

控制用风系统主要是给电气系统空电开关等辅助用风装置提供符合压力和清洁度要求的压力空气。

基础制动

每个转向架有3根轴，装有6个独立作用的单元制动器，其中中间轴采用可连接手制动装置的单元制动器。每个单元制动器装有2块闸瓦，方便更换，且有利于制动时的接触与散热。SDD7型内燃机车使用的是我公司自行研制的QB-11和QB-11S型单元制动器，其中，QB-11S型单元制动器能与手制动装置相连。该单元制动器利用不自锁梯形螺纹结构实现闸瓦间隙自动调整。

手制动

手制动装置是利用人力操纵产生制动作用的装置。用于在线路上机车的停放，防止溜逸。顺时针旋转手制动手轮实施机车制动，逆时针旋转手制动手轮实施机车缓解。手制动装置的能力能够保证在15‰的坡道上驻车。

3 机车线路考核

本SDD7型内燃机车已于2013年初运抵阿根廷，并陆续开展了机车的静态试验、线路上的动态试验和运用考核，在圣马丁线运用考核结果初步表明，该制动系统满足用户的使用要求。

参考文献：

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电力机车在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。下面是我整理的电力机车新技术论文2500字，希望你能从中得到感悟!

电力机车新型智能真空主断路器的研制

[摘要]针对现有电力机车主断路器的不足，研制一种新型电力机车真空主断路器，以“1+1”方式安装，在某主断路器发生故障时，司机可通过开关切换到另一台主断路器，保证机车不因为主断路器故障而发生机破。

[关键词]“1+1” 电力机车 智能 真空主断路器

主断路器是用来接通和分断电力机车的高压电路，是机车的电源总开关，同时，当机车发生故障时它又可迅速切断机车总电源以保护其他设备，是机车最主要的保护装置，所以主断路器具有控制和保护的双重功能，其可靠性直接影响机车的安全运行。

目前，电力机车安装的主断路器分空气断路器和真空断路器。由于空气断路器结构复杂、故障率高而不被新型机车采用，但普通真空断路器也存在绝缘强度薄弱等不足，

因此我们于2008年9月立项研制一种电力机车新型真空主断路器，以“1+1”安装方式，即两台主断路器安装在同一底座上，控制装置也相互独立。实现一台机车上有两台主断路器交替工作，避免因单台主断路器发生故障而引起的机破，保证机车安全运行。

1设计思路

两台主断路器、两套装置

目前，电力机车上主断路器只有一台，无论是空气断路器还是真空断路器，在运行中一旦主断路器发生故障，则机车只能停止运行等待救援。因此我们设计增加一台主断路器，当一台主断路器发生故障时可以有另一台替代使用，确保机车正常运行。同时为了不过多地改变机车原有的构造和尺寸，我们设计将两台主断路器放置在同一台底座固定板上，以便于安装。

采用真空灭弧

为提高主断路器的使用寿命和减小主断路器的体积，我们取消原空气断路器的隔离开关，并把灭弧室改用真空灭弧室。真空灭弧的电性能和机械性能高，绝缘强度比大气的绝缘强度要高得多，同时由于采用真空灭弧，所需的间隙很小，可以实现提高使用寿命和减小体积的设想。

采用永磁机构

为保证主断路器分合闸动作的可靠性，我们将传统的

电空机械装置改成永磁机构，使整个操动机构结构简单可靠、工作寿命长、操作功率小、作用特性与断路器的反力特性很好匹配，且能做到合闸速度较小而分闸速度较高的理想结构。

2结构和原理

“1+1”电力机车智能真空断路器以底座为界，分为高压和低压两部分。高压部分位于机车顶部，由引出线和断路器主体组成。低压部分由永磁机构和智能控制装置组成。永磁机构的运动部件只有一个，具有合闸、分闸两种状态。永磁机构的拉杆带动真空灭弧室作直线运动。

图3新型智能真空主断路器结构示意图

灭弧室单元由长寿命真空灭弧室和复合绝缘材料组成，通过固体绝缘密封技术和连接件组成一体，永磁机构通过连接螺杆直接安装在开关体上，通过控制得电动作，控制连接螺杆上推和下拉。合闸时，连接螺杆上推，压动开关体内绝缘拉杆，带动触头弹簧和传动件，使真空灭弧室动触头闭合，并以恒定压力压紧，使动静触头紧密接触;分闸时，连接螺杆下拉，同样通过开关体内绝缘拉杆和传动件拉开灭弧室动触头，使开关打开。在开关动作的同时，安装在永磁机构上的联锁拨杆同时上下移动，带动直线凸轮，使联锁开关打开或闭合。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ―磁力线分布图;

①―静铁芯;②―动铁芯;③―合闸线圈;④―永久磁铁;⑤―分闸线圈;⑥―导向轴。

永磁机构处于合闸位置，永久磁铁产生的磁力线如图中Ⅰ。这时，下部磁路磁阻远大于上部磁路，动铁芯②保持在合闸位置。分闸时，分闸线圈⑤通电，分闸线圈中的电流产生磁场，其磁力线方向如图中磁力线Ⅱ。分闸线圈在上部工作气隙产生的磁场方向与永久磁铁所产生的磁场方向相反。当分闸线圈中的电流达到某一值时，机构上端的磁力线被抵消殆尽，动铁芯开始在触头簧(或分闸簧)及少量电磁力的作用下向下运动。随着底部气隙的减小，气隙磁阻也逐渐减小，当下部气隙的磁感应强度远远大于上部气隙的磁感应强度时，动铁芯向下将呈加速运动。当动铁芯运动至行程一半后，线圈电流和永久磁铁产生的合成磁场，其方向是向下的，于是，又进一步加速了动铁芯的运动，直到断路器分闸到位。断路器分闸到位后，连锁装置将信号返回控制器，自动切断分闸线圈⑤中的电流，动铁芯保持在分闸位置上。

3各部件的设计

灭弧室的设计

普通真空灭弧室还不能直接应用到电力机车上。因为普通灭弧室的寿命为1万次，而电力机车上断路器分合动作频繁，1万次的寿命使用期限也就一年左右，所以我们采用双断口串联，可提高分断高电压的能力;触头间距为小开距，可极大地提高灭弧室的寿命。为了保证断口同步断开，设计采用特殊的传动机构，使不同步度小于1ms，小于2ms的安全值。另外，我们还采用特殊结构的波纹管，以配合小开距，使灭弧室的寿命>30万次。大量的动态分析试验证明，本文所述的真空断路器的机械寿命达到20万次以上。

我们设计分断最大短路电流为10kA，但灭弧能力为20kA，实际裕度为l倍之多。灭弧室中，动静触头材料选择铬铜合金，截断电流为5A以下，可有效防止操作过电压的发生。

操作机构及传动的设计

在各种条件下都应可靠地分、合闸，是主断路器对操动机构的基本要求之一。目前广泛使用的操动机构有电磁、弹簧、气动、液压电动，但其机械故障率占主断路器总故障的70%左右。为此，我们采用无磨耗件精密型永磁机构，不但保证了主断路器长期动作的可靠性，而且满足主断路器分、合闸及灭弧特性要求。灭弧室需要的闭合力为1000～1200kN，永磁机构闭合力设计为3300kN，足以确保机构的正常动作，传动中的触头弹簧寿命>500万次，机构动作安全可靠。

我们采用钕铁硼(Nd-Fe-B)永磁体，因为它有高的剩余磁感应强度，Br可以达到(退磁曲线上磁场强度H为零时，相应的磁感应强度，也成为剩磁)以及高的矫顽力，使永磁体很不容易退磁。永磁机构的压力和触头压力相比，留了100%的裕量，以保证足够的安全性。

永磁机构通过电磁机构和永磁铁的特殊结合实现传统机构的功能，电磁线圈和磁路为静止机构，只要设计合理，没有外力破坏，一般它不会损坏。大量试验证明，只要选材合理，精心设计，永磁机构本身机械寿命可以达到100万次以上。

永久磁铁与分、合闸线圈相配合，较好地解决了合闸时需要大功率能量的问题，因为永久磁铁可以提供磁场能量，作为合闸之用。永磁机构工作时，只需瞬时供电，一般小于60ms，在分、合闸状态时，线圈没有电流通过，保持力由永磁铁提供，不再消耗能量。这就使我们可以减小合闸线圈的尺寸和工作电流。因此，永磁操动机构可以做到真正意义上的免维修、少维护、长寿命。

绝缘设计

高压开关的绝缘设计至关重要。由于车顶空间的限制，绝缘距离不能很大。电瓷绝缘材料绝缘优良、价格便宜，但联接须采用金属连接件，体大物重，不耐碰撞，内外温差大时容易开裂。根据电力机车上的使用环境条件，我们选用粘接力强，机械强度高，有较高的耐寒、耐热、耐化学稳定性的APG工艺复合绝缘材料，双断口上进上出，在空气湿度100%饱和情况下，空气间绝缘距离>400mm，电压等级，外爬距、内爬距，对地耐压80kV/lmin，断口间耐压85kV/lmin。APG工艺复合绝缘材料与水不亲和，可防止因雨水绝缘放电，从而有效地防止瓷瓶放电事故的发生。

智能控制器及联锁设计

永磁操动机构必须在控制器的驱动下才能实现开关的分合操作，因此，控制器的性能优劣对断路器的性能有很大的影响，要保证断路器的可靠工作，就必须要有一个可靠的控制器。

系统组成的原理

智能控制器主要由5部分组成：电源模块、输入模块、输出模块、CPLD智能控制模块、驱动模块。我们采用复杂可编程逻辑器件CPLD作为智能控制部件，借助于计算机，在EDA工具软件quartus II平台上，以硬件描述语言VHDL为系统逻辑描述手段，自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合、以及逻辑优化和仿真测试，直至实现规定的电子线路系统功能。这种纯硬件的实现方式在工作可靠性方面有很大的优势，这是因为硬件电路不管受到什么干扰，其电路结构不会发生变化。采用EDA技术的全硬件实现方式，由于非法状态的可预测性以及进入非法状态的可判断性，从而确保了从非法状态恢复到正常状态的各种措施的可行性。

可靠性设计

电磁兼容性设计

永磁操动机构在运行中由于开关大电流而产生很大的电磁干扰，永久磁铁和线圈均会产生很大的磁场干扰，另外，开通和关断过程中，电容充放电亦会产生幅值很大的脉冲电压和脉冲电流，会通过电源通道耦合到控制器自身，所以抗干扰问题对于控制器来说非常重要。我们在设计中采取的措施主要有：①电源输入加有性能优良的电源滤波器，可以防止通过电源线的传导干扰;②专用芯片通过光电电路完全与外部I/O部分隔离，以保证专用芯片安全运行;③模拟电路滤波和专用芯片数字滤波同时使用，确保不会发生误动的情况;④电路板精心设计，精心布线，避免线路之间的串扰。

电力电子电路的可靠性设计

电力电子电路是控制器的另一个关键部件，它的负载是一个大的电感，在开通和关断过程中会产生很大的动态dv/dt，加之工作电流很大，使器件有可能同时受到大电流、高电压和寄生电容中的位移电流的作用，所以确保这部分电路稳定可靠的工作亦很关键。

①在设计中使用抗冲击能力强、dv/dt性能好的IR公司生产的IGBT和IGBT控制芯片;

②精心设计电路参数,反复测试，保证输出波形好;

③精心设计和调试吸收电路，保证驱动电路稳定工作;

④过流保护电路，确保电力电子电路的安全运行;

⑤为防止长时间通电，采用的控制算法是：正常时采用最短时间与开关位置信号控制，在位置信号失效时采用最长时间控制。

智能自诊断、自检测设计

控制器采用全硬件状态机作为整个系统的工作调度，这就使其可以充分发挥全硬件电路容错技术的优势，在运行中可以对各种状态进行跟踪，可以监视各种非法状态，由非法状态转入正常状态只需要几个微秒，因而不会因进入非法状态而对系统造成影响，确保在运行中不会出现死机现象，即确保控制器永远保持在运行状态。

零位断合

利用电子操控计算机的多余功能和精密性永磁结构优势，设计零电流打开和零电压闭合的智能控制技术，即适时采样，计算发令，自适应修正等，使断合点在零位正负2ms以内。经模拟试验表明，该项技术达到了预期效果，较好地抑制了过电压的产生。

传动关节点的固体润滑技术

为了使断路器实现其真正意义上的少维护、不检修，甚至不维护，断路器的几个转动关节，采用了二硫化铝加石墨的固体润滑技术，寿命试验的结果基本达到了预期的目标。

4主要技术指标

工作电压：AC25kV;最大工作电压：AC30kV;

工作电流：ACl000A;最大工作电流：AC1250A;

工作频率：50Hz;

额定短路开断电流：ACl0kA;

额定峰恒耐受电流：;

最大开断电流：AC20kA;

控制器工作电压：DC110V;

开关动作反应时间：≤20ms;

开关动作时间：≤50ms;

开关动作控制器永磁机构通电时间：≤25ms。

5执行标准

TB/(机车车辆电气设备、第四部分，电工器件交流断路器规则)

TB/T2055-1999(机车真空断路器技术条件)

TB/T3021-2001(铁道机车车辆电子装置)

GB/(电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验)

6主要技术特点

①采用先进的复合绝缘材料，具有抗老化、防紫外线、高强度及优良的电气绝缘性能;

②断路器主体采用先进的APGP注射成型工艺加工技术;

③专门研制的长寿命的真空灭弧室;

④国家专利技术的永磁操动机构;

⑤开关内部结构简洁、稳定性好;

⑥可靠性高;

⑦与机车原有主断路器有互换性。

7结束语

“1+1”电力机车智能真空主断路器于2009年5月19日在福州机务段的SS3B4045机车上安装试用，运用至今仅出现过一次真空断路器控制预备中间继电器联锁线断，导致继电器不得电，机车无压无流。但正因为这种断路器有两台断路器，运行中司机通过切换，启用另一台断路器，照常运行，回段处理，不造成机破。这也正体现了这种断路器的优越性。

浅析电力机车空转原因及处理

[摘 要]本文通过对电力机车空转故障分类、故障原因、故障判断检测以及故障处理方法进行分析，为保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行提供一定的理论依据。

[关键词]电力机车 空转故障 处理方法

中图分类号：U269 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0330-01

铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。随着机车运行速度的提高和牵引定数的增加，机车出现空转故障的几率越来越大，对机车安全运行的影响也越来越明显，因此，完善机车控制系统和提高乘务员操作水平，防止机车空转故障的发生，是保证机车运行安全，确保铁路提速和重载牵引能够顺利进行的关键所在。

1.电力机车空转现象及防空转系统

空转故障分类

轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：一是非正常空转，即大空转或真空转，恶化后会导致轮轨擦伤：二是正常空转，即假空转，及时采取人工补砂的措施会有明显的效果。

防空转系统

电力机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，该系统是以提高黏着利用率及防止大空转为主，允许一定程度的微小空转。当轮对空转趋势达到一定程度，就将相应的电机电流高速大幅度削减，可使空转很快得到抑制，然后再以一定规律恢复牵引电流。

2.电力机车空转故障的原因分析

正常空转的原因

(1)机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线断路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。

(2)光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路断路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。

(3)光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将导致假空转。

(4)电子插件故障。防空转系统电子元件超出使用寿命期限，造成插件程序故障。

非正常空转的原因

(1)电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘润滑装置，防止真空转。

(2)司机操作不当。电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行驶时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。

3.电力机车空转故障判断及检测方法

一般故障的显示

机车在运行中遇到启车加速、持续大坡道大电流运行、过岔区、曲线运行、轨面有油、冰、雨、雪天气经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象，机车乘务员可采取人工补砂的措施。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行即可让防空转系统正常保护动作。

机车进行库内检测

机车在运行中发生空转故障回段报修时，可利用光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供均匀的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运行，减少了检修或技术人员跟车处理的次数，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。

跟车进行动态检测

由于机车在运行中产生剧烈振动，使空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号丢失，从而造成空转，这种情况是极少数的。这类故障在库内机车静止的情况下是很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。

4. 空转故障的处理方法

运行中对空转故障的处理

(1)如果是正常空转，乘务员只需及时采取人工补砂的措施就会有明显的效果。

(2)机车电流、速度大于某值，空转、撒砂不止，电流卸载不能恢复，可能是某一速度传感器发生故障，乘务员可根据防空转系统自动查找出故障传感器，自动切除该位置速度传感器，并在插件面板上显示，然后可正常操作机车运行，回段后向检修人员报修。

(3)微机防空转插件板故障可能使电机电流达到某一值而卸载，机车并没有发生空转就发出减载指令，牵引时无恒速控制。此类故障乘务员可通过将防空转故障开关转到故障位运行来判断，如果正常，就可判断为防空转系统故障，回段后报修。

回段对空转故障的处理

(1)机车回段后，检修人员对报空转故障的机车要详细了解运行中的情况，例如空转发生区段的自然状况，乘务员是否采取自诊断功能，是否切除防空转功能等。

(2) 光电传感器信号线故障的检测及处理

若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路断路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。

(3)光电传感器故障的检测及处理

电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。

总而言之，能够根据电力机车空转的具体情况，对机车产生空转故障的原因进行正确综合的分析，并提出故障处理方法，可减少因空转引起的机车故障及行车事故发生率，提高机车的运用效率，确保机车运行的安全性。

参考文献：

[1] 王迁.浅谈电力机车的空转故障[J].机车电传动，2009(6)：60-61.