SS3型電力機車雙機重聯(lián)電氣控制技術(shù)改進

盧錦華（南寧鐵路安全監(jiān)管辦機輛驗收室，工程師，廣西　南寧　530029）

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SS3型電力機車雙機重聯(lián)電氣控制技術(shù)改進

盧錦華
（南寧鐵路安全監(jiān)管辦機輛驗收室，工程師，廣西南寧530029）

摘要：SS3型電力機車經(jīng)過初期重聯(lián)改造后，實際運用中暴露出一些影響行車安全的突出問題，通過對機車重聯(lián)電氣控制原理進行分析，針對原重聯(lián)改造設(shè)計方案存在的不足，改進了電子控制柜控制線路、重聯(lián)過分相控制線路、重聯(lián)連接線設(shè)計，并改造機車信息顯示屏電路設(shè)計，從而確保SS3型電力機車雙機重聯(lián)電氣控制性能進一步完善，使之更加安全可靠。

關(guān)鍵詞：電力機車；重聯(lián)；電氣；技術(shù)改進

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.02.021

南昆線百色-威舍區(qū)段，下行列車雙機牽引定數(shù)為4 000 t，單機牽引定數(shù)為2 050 t，使用雙機重聯(lián)牽引，線路通過能力是單機牽引的2倍。目前我局南昆線貨物列車主要使用SS7型、SS3型及HXD 1 C型電力機車擔當牽引任務(wù)，其中SS7型、HXD 1 C型電力機車出廠已具備雙機重聯(lián)牽引功能，而SS3型電力機車原出廠設(shè)計只具有單機牽引功能，因此SS3型電力機車無法雙機重聯(lián)運行成為制約南昆線牽引擴能的一個重要瓶頸。

為滿足南昆線日益增長的牽引擴能需求，SS3型電力機車實現(xiàn)雙機重聯(lián)牽引可起到重要保證作用。為此，南寧機務(wù)段對配屬的SS3型電力機車陸續(xù)實施重聯(lián)改造，使之具備雙機牽引能力。首批重聯(lián)改造機車上線運用后，暴露出一些影響行車安全的突出問題，比如電子控制柜不同組導(dǎo)致無法同步給流、重聯(lián)過分相控制無法同步、重聯(lián)信息顯示異常等。通過對機車重聯(lián)電氣控制原理進行分析，查找出主機廠重聯(lián)改造設(shè)計方案存在的不足并實施必要的技術(shù)改進，確保SS3型電力機車雙機重聯(lián)電氣控制性能進一步完善，使之更加安全可靠。

1　雙機重聯(lián)電氣控制技術(shù)關(guān)鍵

雙機重聯(lián)牽引是指兩臺機車同時牽引列車，前臺機車（本務(wù)機車）能同步控制后臺機車（重聯(lián)機車），使兩臺機車的牽引、制動特性保持一致。機車重聯(lián)包括電氣重聯(lián)以及風管路重聯(lián)，電氣重聯(lián)主要采用硬連線重聯(lián)方式（兩臺機車之間通過重聯(lián)控制電纜進行連接，傳輸110 V電平的機車控制信號，乘務(wù)員在本務(wù)機車上操控，即可對兩臺機車集中進行牽引、電制動控制），該方案電氣控制系統(tǒng)連接見圖1所示。

圖1　雙機重聯(lián)電氣控制系統(tǒng)連接示意圖

兩臺機車通過重聯(lián)控制電纜進行連接，本務(wù)機車的相關(guān)控制信號通過重聯(lián)插座進入到重聯(lián)機車，然后通過司機室的重聯(lián)選擇開關(guān)，實現(xiàn)本務(wù)機車與重聯(lián)機車控制信號的切換，同時相關(guān)控制信號送至司機室的重聯(lián)信息顯示裝置。本務(wù)機車司機控制器給電子控制柜送出指令（直流電壓），電子控制柜按司機控制器給出的電壓整定值轉(zhuǎn)化為電子控制柜的控制信號，控制硅整流柜晶閘管的開通及斷開，以實現(xiàn)機車交—直流變換及直流電壓電流輸出值的控制，從而完成雙機重聯(lián)機車輸出功率的同步控制。

2　雙機重聯(lián)電氣控制存在問題

2.1電子控制柜不同名組導(dǎo)致無法正常牽引給流

首批雙機重聯(lián)改造上線運用后，出現(xiàn)當本務(wù)機車和重聯(lián)機車電子控制柜同時置A組或同時置B組時（注：電子控制柜為AB組雙套冷備，AB組相互獨立，功能完全一樣），兩臺重聯(lián)機車均牽引給流正常。但是當本務(wù)機車A組故障轉(zhuǎn)換置B組控制，重聯(lián)機車正常置A組控制時（或者是本務(wù)機車正常置A組控制，重聯(lián)機車A組故障轉(zhuǎn)換置B組控制時），就出現(xiàn)司機提調(diào)速手柄時，本務(wù)機車給流正常，重聯(lián)機車則出現(xiàn)無流無壓故障。在這種情況下，必須將本務(wù)機車和重聯(lián)機車電子控制柜同置A組或B組，重聯(lián)機車才能有流有壓，且運行中如果同時出現(xiàn)一臺機車電子控制柜A組故障，另一臺機車電子控制柜B組故障，則重聯(lián)機車出現(xiàn)無流無壓，牽引功率減半，無法繼續(xù)牽引，勢必被迫救援。

2.2重聯(lián)機車通過接觸網(wǎng)分相區(qū)存在嚴重隱患

主機廠重聯(lián)改造設(shè)計方案存在嚴重缺陷，即未考慮到重聯(lián)機車通過接觸網(wǎng)分相區(qū)的問題。按照原改造設(shè)計方案，當機車到達接觸網(wǎng)分相點“斷”電標時，本務(wù)機車自動分相裝置將發(fā)出“斷開”主斷路器的信號，兩臺機車同時“斷開”主斷路器。當本務(wù)機車首先通過接觸網(wǎng)分相區(qū)，到達“合”電標時，自動過分相裝置發(fā)出合主斷路器的信號，兩車同時合上主斷路器，但此時重聯(lián)機車仍處在分相區(qū)內(nèi)（“合”電標到分相絕緣器的距離是30 m，單臺機車長度是22 m，兩臺機車連掛總長是44 m），勢必會造成重聯(lián)機車帶電進入分相區(qū)、燒損分相絕緣器的嚴重事故后果。

2.3重聯(lián)插座接連設(shè)計存在故障隱患主機廠重聯(lián)改造設(shè)計方案是兩臺指定車號的機車固定雙機重聯(lián)使用（未考慮雙機因現(xiàn)場需要而拆分使用的因素），因此設(shè)計采用單套重聯(lián)插座連接線方式，這樣雖然減少了拆裝的工作量，節(jié)省了改造用料。但現(xiàn)實情況，一是機務(wù)段長期用車緊張，雙機重聯(lián)機車須隨機配對使用，因而需要經(jīng)常拆裝重聯(lián)連接線，重聯(lián)連接線拆裝頻繁變高后，就帶出連接可靠性的問題，長期頻繁拔插重聯(lián)插頭插座也易造成插針與插孔間電氣接觸不良，實際運行中由此引發(fā)的故障增多，反而降低機車運用效率。二是單套重聯(lián)插座安裝在機車某一側(cè)，重聯(lián)連接線必定是對角連接，現(xiàn)場非常不便于連接，同時連接線過長，運行中甩晃容易造成斷線，而且過長的連接線與車鉤長期碰磨情況下易出現(xiàn)破損導(dǎo)致電線短路接地故障。

2.4雙機重聯(lián)信息顯示異常雙機重聯(lián)改造后進行性能試驗時，出現(xiàn)重聯(lián)機車司機室顯示屏機車主要工況信息顯示異常的問題，具體故障現(xiàn)象是：有時閉合電鑰匙，尚未閉合重聯(lián)開關(guān)情況下，重聯(lián)機車顯示屏就有少數(shù)故障顯示燈高亮，更換顯示屏依不能解決問題。經(jīng)查找，確定原因是機務(wù)段配屬SS3型電力機車原車安裝主顯示屏型號與改造裝車的重聯(lián)顯示屏型號不匹配，電氣控制線路設(shè)計存在錯誤，直接造成本務(wù)機車主顯示屏竄電到重聯(lián)機車顯示屏而導(dǎo)致重聯(lián)信息顯示異常。

3　主要改進方案

3.1改進電子控制柜控制線路設(shè)計經(jīng)過查閱機車重聯(lián)電子控制柜電路圖紙，發(fā)現(xiàn)電子控制柜A組的調(diào)制信號是由本務(wù)機車電子控制柜A組特性控制器2 D 30（1998#）→SA1:14（13）→插頭N 106:N 2→重聯(lián)柜（1998#）→重聯(lián)線（1998#）→重聯(lián)機車重聯(lián)柜（1998#）→重聯(lián)機車插頭N 106:N 2→SA 1:13（14）→重聯(lián)機車A組特性控制器2 D 30（1998#）進行解調(diào)。本務(wù)機車電子控制柜B組特性控制器2 D30 （1997#）→SA 1:14（13）→插頭N 106:N 2→重聯(lián)柜（1997#）→重聯(lián)線（1997#）→重聯(lián)機車重聯(lián)柜（1997#）→重聯(lián)機車插頭N 106:N 2→SA 1:13（14）→重聯(lián)機車A組特性控制器2 D 30（1997#）進行解調(diào)。電子控制柜A、B兩組的調(diào)制信號是由1998#和1997#兩條獨立的線傳送到另外一臺機車，A、B兩組調(diào)制信號互不相通，當一臺機車電子控制柜置A組或B組時，它的調(diào)制信號是不能進入另一臺機車的的B組或A組。所以，當兩臺重聯(lián)機車的電子控制柜未置于同名組時，重聯(lián)機車是無法給流的。為實現(xiàn)重聯(lián)機車不同名組情況下正常同步給流，經(jīng)研究確定的解決方案是：將調(diào)制信號1998#和1997#這兩條控制線短接（見圖2），本務(wù)機車A組或B組的調(diào)制信號即可進入重聯(lián)機車電子控制柜A組或B組中任意一組的調(diào)制信號回路中，這樣重聯(lián)機車就能實現(xiàn)電子控制柜不同組情況下的正常同步給流。改造前，本務(wù)機車和重聯(lián)機車電子控制柜必須同時置A組或同時置B組，重聯(lián)機車才有電流。改造后，本務(wù)機車和重聯(lián)機車電子控制柜不論置任一組，重聯(lián)機車都可以給電流，解決了本務(wù)機車和重聯(lián)機車電子控制柜不同名組故障時，重聯(lián)機車沒有電流的問題，避免了機破故的發(fā)生，降低了事故救援帶來的安全風險。

圖2　電子控制柜調(diào)制信號控制線路短接改進示意圖

3.2改進重聯(lián)過分相控制線路設(shè)計通過研究機車過分相控制原理，并查閱重聯(lián)過分相改造電路圖紙，為確保雙機重聯(lián)安全可靠過分相，經(jīng)研究確定的解決方案是：在機車主斷路器控制電路405#控制線回路加裝一個隔離二極管（見圖3）。改造后，當重聯(lián)機車到達接觸網(wǎng)分相點前“斷”電標時，本務(wù)機車自動分相裝置將發(fā)出主斷路器“斷開”指令信號，兩臺機車主斷路器同時分斷，保持了分斷一致性。當本務(wù)機車過完分相區(qū)到達“合”電標時，自動過分相裝置發(fā)出主斷路器“閉合”指令信號，在加裝的隔離二極管的作用下，僅是保證本務(wù)機車主斷路器正常閉合，而重聯(lián)機車主斷路器則未接收“閉合”指令，仍處于“斷開”狀態(tài)，只有當重聯(lián)機車已完全通過分相區(qū)，到達“合”電標時，重聯(lián)機車自動過分相裝置才發(fā)出主斷路器“閉合”指令，閉合重聯(lián)機車主斷路器。這樣就保證了雙機重聯(lián)機車安全通過分相區(qū)。為確定安全可靠性，我們嚴格對隔離二極管進行設(shè)計選材，閉合主斷路器的工作電流電壓是3.3 A/110 V，最終選用20 A/1 000 V的優(yōu)質(zhì)二極管，額定電流是正常工作電流的6倍。

圖3　重聯(lián)過分相控制電路改進示意圖

3.3改進重聯(lián)連接線設(shè)計針對原改造設(shè)計方案存在的弊端，我們借鑒SS7型機車重聯(lián)連接線設(shè)計優(yōu)點，確定采取雙側(cè)雙套對稱連接方式，即將原機車重聯(lián)雙側(cè)單套插座（見圖4）改為雙側(cè)雙套插座，對角斜向連接變?yōu)橥瑐?cè)對稱連接（見圖5）。這樣就有效解決了雙側(cè)單套連接方式帶來的對角連接難度大，連接線過長容易甩晃造成斷線，連接線與車鉤碰磨導(dǎo)致破損短路故障等問題。雙側(cè)雙套對稱連接方案顯著優(yōu)點有：一是重聯(lián)連接線的長度變短1/3，不易甩晃，連接便捷；二是雙套重聯(lián)線并聯(lián)使用，極大降低了機車重聯(lián)電線路故障率，確保了雙機重聯(lián)運行安全可靠性。

圖5　重聯(lián)電氣連接改進設(shè)計方案

3.4改造機車信息顯示屏電路設(shè)計為實現(xiàn)原車信息顯示屏與改造使用的顯示屏完全兼融匹配，通過查閱機車信息顯示屏控制電路圖紙，對照改造所使用的顯示屏電路控制原理，確定要對機車顯示屏控制線路進行布線適配性改動，具體做法是調(diào)整顯示屏插頭插針的邏輯線序，防止出現(xiàn)信號指令竄電問題。改造后，機車主顯示屏與重聯(lián)顯示屏都能正確顯示，完全滿足機車重聯(lián)工況信息和故障信息的顯示要求。既避免更換機車原裝使用的信息顯示屏，節(jié)約了改造費用，同時又能保證重聯(lián)改造進度。

4　結(jié)束語

SS3型機車重聯(lián)改造是在既有機車上進行的技術(shù)改進、升級，通過努力，成功解決主機廠重聯(lián)改造設(shè)計方案存在的不足，提高SS3型機車重聯(lián)運行的安全可靠性，實現(xiàn)寧局現(xiàn)有移動設(shè)備資源轉(zhuǎn)化為最佳經(jīng)濟效益，滿足了南昆線牽引擴能需求。

文章編號：1006-8686（2015）0061-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U264.91+1