SS4改型電力機(jī)車自動(dòng)降弓裝置功能的改進(jìn)

沈紅海

摘 要：隨著朔黃鐵路萬噸列車的開行，朔黃鐵路運(yùn)輸處SS4改型電力機(jī)車自動(dòng)降弓裝置的功能已經(jīng)滿足不了運(yùn)輸生產(chǎn)的需要，文章對(duì)原自動(dòng)降弓裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了功能的優(yōu)化，并且經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，效果明顯。

關(guān)鍵詞：受電弓；弓網(wǎng)故障；自動(dòng)降弓；裝置；減壓量

中圖分類號(hào)：U269.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）17-0105-02

Abstract： With the operation of ten-thousand-ton train in Shuohuang Railway， the function of automatic bow reduction device of SS4 modified electric locomotive in Shuohuang Railway Transportation Department has been unable to meet the needs of transportation production. The design of the original automatic bow lowering device has been improved in this paper. The function is optimized， and the effect is obvious.

Keywords： pantograph； pantograph fault； automatic bow lowering； device； decompression

1 概述

朔黃鐵路作為晉煤東運(yùn)的重要通道，運(yùn)量任務(wù)逐年攀升，2017年計(jì)劃運(yùn)量已經(jīng)達(dá)到3億噸，在線路運(yùn)輸能力基本上達(dá)到飽和的情況下，為了進(jìn)一步挖掘運(yùn)輸潛力，增加單列的牽引載重，開行萬噸重載列車、兩萬噸重載列車是有效的解決途徑。目前，朔黃鐵路運(yùn)輸處SS4改型電力機(jī)車加裝的自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作后，會(huì)產(chǎn)生緊急制動(dòng)，根據(jù)朔黃鐵路行車組織規(guī)則的相關(guān)規(guī)定，萬噸重載列車發(fā)生緊急制動(dòng)后，乘務(wù)員需要對(duì)全列進(jìn)行檢查，往返檢查一遍最少需要15分鐘以上，嚴(yán)重干擾了運(yùn)輸秩序，因此需要對(duì)自動(dòng)降弓裝置的部分功能進(jìn)行改進(jìn)。

2 自動(dòng)降弓裝置的組成及功能介紹

2.1 自動(dòng)降弓裝置的組成

朔黃鐵路運(yùn)輸處SS4改型電力機(jī)車采用的是成都主導(dǎo)生產(chǎn)的JG-61A型自動(dòng)降弓裝置，該裝置主要由車頂充氣滑條、限位閥、蜂鳴報(bào)警器、氣動(dòng)控制盒、電動(dòng)控制盒以及相關(guān)的控制管路、線路組成。

2.2 自動(dòng)降弓裝置的原設(shè)計(jì)功能

（1）在受電弓滑板條出現(xiàn)裂紋或磨耗到限時(shí)，就會(huì)擊穿充氣滑條，導(dǎo)致風(fēng)壓迅速降低，自動(dòng)降弓裝置保護(hù)動(dòng)作，防止受電弓損壞接觸網(wǎng)，導(dǎo)致弓網(wǎng)故障擴(kuò)大。

（2）在接觸網(wǎng)偏離受電弓距離超過弓頭兩側(cè)的限位閥位置時(shí)，就會(huì)打斷限位閥，自動(dòng)降弓裝置保護(hù)動(dòng)作，防止刮弓故障的發(fā)生。

（3）自動(dòng)降弓裝置保護(hù)動(dòng)作后，切斷機(jī)車主斷路器，避免帶負(fù)載降弓產(chǎn)生拉弧，燒斷接觸網(wǎng)或損壞受電弓滑板。

2.3 自動(dòng)降弓裝置的工作原理

當(dāng)發(fā)生弓網(wǎng)故障時(shí)，通常會(huì)伴隨著充氣滑條擊穿、限位閥打斷、控制管路斷裂等情況的發(fā)生，此時(shí)受電弓控制管路就會(huì)因?yàn)椤奥狻倍鴫毫ν唤?，?dāng)氣動(dòng)控制盒檢測(cè)到控制管路氣壓變化后，給電動(dòng)控制盒送出動(dòng)作信號(hào)，由電控控制盒發(fā)出指令信號(hào)，控制機(jī)車斷開主斷路器、降下受電弓，并產(chǎn)生緊急制動(dòng)停車。

3 自動(dòng)降弓裝置功能改進(jìn)的必要性和緊迫性

列車發(fā)生緊急制動(dòng)后，列車車輪與鋼軌的制動(dòng)沖擊點(diǎn)產(chǎn)生沖擊應(yīng)力和材質(zhì)熱，此時(shí)車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但是在慣性作用下，輪對(duì)與鋼軌在滑行狀態(tài)下持續(xù)發(fā)生熱摩擦，從而導(dǎo)致車輪踏面擦傷；全列車突然產(chǎn)生巨大的逆向沖擊力，造成機(jī)車與車輛之間的車鉤緩沖裝置的橫向壓力瞬間劇增，巨大的沖擊力極易造成車鉤緩沖裝置故障、鉤尾框發(fā)生裂紋，同時(shí)使機(jī)車局部的縱向力和橫向力發(fā)生驟變，造成機(jī)車的牽引梁、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架等發(fā)生裂紋或斷裂；由于朔黃鐵路起伏坡道多、長(zhǎng)大坡道多，萬噸重載列車在坡道上發(fā)生緊急制動(dòng)后，很可能造成列車斷鉤，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)，可能造成局部脫軌事故的發(fā)生。

4 自動(dòng)降弓裝置功能的改進(jìn)方案

4.1 自動(dòng)降弓裝置功能改進(jìn)分析

機(jī)車發(fā)生弓網(wǎng)故障后，為了防止故障擴(kuò)大，必須停車進(jìn)行檢查，綜合考慮萬噸列車發(fā)生緊急制動(dòng)的后果和朔黃鐵路當(dāng)前的運(yùn)輸形勢(shì)兩個(gè)因素，可以將緊急制動(dòng)停車改成常用制動(dòng)停車。SS4改型電力機(jī)車常用減壓量一般情況下最小為50KPA，最大為170KPA，如果自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作后，常用動(dòng)作產(chǎn)生最大減壓量停車，在長(zhǎng)大起伏坡道時(shí)，也有起非常、車輛斷鉤的風(fēng)險(xiǎn)，且萬噸列車最大減壓量停車的充風(fēng)時(shí)間也比較長(zhǎng)；如果自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作后，常用動(dòng)作產(chǎn)生最小減壓量停車，由于朔黃鐵路具有長(zhǎng)大坡道多、牽引載重大的特點(diǎn)，常用動(dòng)作產(chǎn)生最小減壓量停車時(shí)，停時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)造成弓網(wǎng)故障擴(kuò)大，發(fā)揮不了自降降弓裝置的弓網(wǎng)保護(hù)功能；綜合考慮常用制動(dòng)減壓量過大、過小的弊端后，認(rèn)為將常用動(dòng)作后減壓量控制在80-100KPA之間最為合理。

4.2 原自動(dòng)降弓裝置的控制原理

原電氣控制盒控制裝置的輸入信號(hào)為534入線，來自受電弓扳鍵開關(guān)閉合信號(hào)；輸出信號(hào)為534出線、804線、544線，其中534出線接到受電弓升弓電控閥1YV，804線接通制動(dòng)控制緊急信號(hào)，544線接通主斷路器分閘信號(hào)。當(dāng)發(fā)生弓網(wǎng)故障時(shí)，電氣控制盒得電動(dòng)作，輸出緊急制動(dòng)信號(hào)、主斷路器分閘信號(hào)，控制機(jī)車停車。

4.3 自動(dòng)降弓裝置改造方案

要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)降弓動(dòng)作后，制動(dòng)機(jī)不進(jìn)行緊急制動(dòng)而是常用制動(dòng)，并且將減壓量控制在80-100KPA之間的目的，可以利用時(shí)間繼電器延時(shí)閉合、斷開以及延時(shí)時(shí)間可調(diào)的特性，來控制841線的失電時(shí)間，從而達(dá)到控制減壓量的目的。

在改進(jìn)電路中，840線、841線為機(jī)車原有線，當(dāng)840線得電時(shí)機(jī)車處于保壓狀態(tài)，總風(fēng)停止向列車管充風(fēng)；當(dāng)841失電時(shí)機(jī)車處于減壓狀態(tài)，列車管開始排風(fēng)；當(dāng)841、840線同時(shí)得電時(shí)機(jī)車處于充風(fēng)緩解狀態(tài)，總風(fēng)向列車管充風(fēng)，此外每節(jié)車增加了一個(gè)中間繼電器600KA、一個(gè)時(shí)間繼電器300KT ，安裝于1號(hào)端子柜內(nèi)，便于日常檢查和日后檢修。

機(jī)車在正常運(yùn)用過程中，自動(dòng)降弓裝置不發(fā)生動(dòng)作，中間繼電器600KA由于沒有來自自動(dòng)降弓裝置的電源信號(hào)，一直處于失電狀態(tài)，同時(shí)840線也處于失電狀態(tài)；閉合電鑰匙570QS后，401線得電，時(shí)間繼電器300KT通過中間繼電器600KA的常閉聯(lián)鎖一直處于得電狀態(tài)；閉合蓄電池后，電控制動(dòng)電源899線得電，J841線經(jīng)過監(jiān)控裝置內(nèi)部一個(gè)常閉聯(lián)鎖得電，由于600KA處于失電狀態(tài)，所有常閉聯(lián)鎖閉合，841線處于得電狀態(tài)。若機(jī)車運(yùn)行過程中發(fā)生弓網(wǎng)故障，自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作， JG804線得電，而300KT一直處于得電狀態(tài)，其常開聯(lián)鎖閉合，因此600KA得電，其所有常開聯(lián)鎖均閉合、常閉聯(lián)鎖斷開，并且600KA通過其本身的常開聯(lián)鎖進(jìn)行自持，此時(shí)即使300KT失電，600KA也一直處于得電狀態(tài)，所以840線得電，列車處于保壓狀態(tài)，總風(fēng)停止向列車管充風(fēng)；600KA得電，其常閉聯(lián)鎖斷開，300KT失電，其常閉聯(lián)鎖閉合，由于時(shí)間繼電器300KT的特性決定其閉合需要一定的延時(shí)，在閉合延時(shí)期間，841線處于失電狀態(tài)，列車管開始排風(fēng)，通過控制300KT延時(shí)時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)控制減壓量的目的。

5 自動(dòng)降弓裝置功能的改進(jìn)效果驗(yàn)證

5.1 自動(dòng)降弓裝置改進(jìn)功能試驗(yàn)

在肅寧北折返段，對(duì)SS4改754機(jī)車的自動(dòng)降弓功能進(jìn)行了改造，將時(shí)間繼電器300KT的延時(shí)時(shí)間設(shè)定為3秒，并對(duì)改造效果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，具體情況如下表：

從自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作后減壓量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表中可以看出，通過將時(shí)間繼電器300KT延時(shí)時(shí)間設(shè)定為3秒，可以將常用減壓量控制在80-100KPA之間，改造效果顯著。

5.2 自動(dòng)降弓裝置功能改進(jìn)的實(shí)際效果

2016年4月6日，主控SS4改6182號(hào)機(jī)車，從控SS4B型175號(hào)機(jī)車，列車運(yùn)行至黃驊港站內(nèi)9道582.465km處速度為39km/h時(shí)，主控機(jī)車SS4改6182機(jī)車自動(dòng)降弓動(dòng)作，自動(dòng)減壓停車，停車12分11秒。

從案例可以看出，自動(dòng)降弓裝置功能改進(jìn)后，大大減少了弓網(wǎng)發(fā)生故障后堵塞正線區(qū)間的時(shí)間，一定程度上提高了朔黃線運(yùn)輸效率，自動(dòng)降弓裝置功能的改進(jìn)對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)任務(wù)的完成有積極作用。

6 結(jié)束語

在當(dāng)前朔黃鐵路運(yùn)輸任務(wù)逐年增加，列車開行密度越來越大的形勢(shì)下，必須減少列車途停時(shí)間，避免區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停車對(duì)運(yùn)輸秩序的干擾。朔黃鐵路運(yùn)輸處SS4改型電力機(jī)車安裝的自動(dòng)降弓裝置的部分功能已經(jīng)滿足不了新運(yùn)輸模式的需要，技術(shù)人員經(jīng)過不懈努力，將自動(dòng)降弓裝置的緊急制動(dòng)功能改造成常用減壓80-100KPA，既能夠保證在發(fā)生弓網(wǎng)故障時(shí)，盡快停車的安全需要，又能夠縮短列車充風(fēng)、乘務(wù)員檢查的作業(yè)時(shí)間，提高區(qū)間開通效率，為運(yùn)輸生產(chǎn)任務(wù)的順利完成提供保障。

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