SS3型电力机车双机重联电气控制技术改进

2015-02-24卢锦华南宁铁路安全监管办机辆验收室工程师广西南宁530029

铁道运营技术 2015年2期

卢锦华（南宁铁路安全监管办机辆验收室，工程师，广西　南宁　530029）

卢锦华
（南宁铁路安全监管办机辆验收室，工程师，广西南宁530029）

摘要：SS3型电力机车经过初期重联改造后，实际运用中暴露出一些影响行车安全的突出问题，通过对机车重联电气控制原理进行分析，针对原重联改造设计方案存在的不足，改进了电子控制柜控制线路、重联过分相控制线路、重联连接线设计，并改造机车信息显示屏电路设计，从而确保SS3型电力机车双机重联电气控制性能进一步完善，使之更加安全可靠。

关键词：电力机车；重联；电气；技术改进

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.02.021

南昆线百色-威舍区段，下行列车双机牵引定数为4 000 t，单机牵引定数为2 050 t，使用双机重联牵引，线路通过能力是单机牵引的2倍。目前我局南昆线货物列车主要使用SS7型、SS3型及HXD 1 C型电力机车担当牵引任务，其中SS7型、HXD 1 C型电力机车出厂已具备双机重联牵引功能，而SS3型电力机车原出厂设计只具有单机牵引功能，因此SS3型电力机车无法双机重联运行成为制约南昆线牵引扩能的一个重要瓶颈。

为满足南昆线日益增长的牵引扩能需求，SS3型电力机车实现双机重联牵引可起到重要保证作用。为此，南宁机务段对配属的SS3型电力机车陆续实施重联改造，使之具备双机牵引能力。首批重联改造机车上线运用后，暴露出一些影响行车安全的突出问题，比如电子控制柜不同组导致无法同步给流、重联过分相控制无法同步、重联信息显示异常等。通过对机车重联电气控制原理进行分析，查找出主机厂重联改造设计方案存在的不足并实施必要的技术改进，确保SS3型电力机车双机重联电气控制性能进一步完善，使之更加安全可靠。

1　双机重联电气控制技术关键

双机重联牵引是指两台机车同时牵引列车，前台机车（本务机车）能同步控制后台机车（重联机车），使两台机车的牵引、制动特性保持一致。机车重联包括电气重联以及风管路重联，电气重联主要采用硬连线重联方式（两台机车之间通过重联控制电缆进行连接，传输110 V电平的机车控制信号，乘务员在本务机车上操控，即可对两台机车集中进行牵引、电制动控制），该方案电气控制系统连接见图1所示。

图1　双机重联电气控制系统连接示意图

两台机车通过重联控制电缆进行连接，本务机车的相关控制信号通过重联插座进入到重联机车，然后通过司机室的重联选择开关，实现本务机车与重联机车控制信号的切换，同时相关控制信号送至司机室的重联信息显示装置。本务机车司机控制器给电子控制柜送出指令（直流电压），电子控制柜按司机控制器给出的电压整定值转化为电子控制柜的控制信号，控制硅整流柜晶闸管的开通及断开，以实现机车交—直流变换及直流电压电流输出值的控制，从而完成双机重联机车输出功率的同步控制。

2　双机重联电气控制存在问题

2.1电子控制柜不同名组导致无法正常牵引给流

首批双机重联改造上线运用后，出现当本务机车和重联机车电子控制柜同时置A组或同时置B组时（注：电子控制柜为AB组双套冷备，AB组相互独立，功能完全一样），两台重联机车均牵引给流正常。但是当本务机车A组故障转换置B组控制，重联机车正常置A组控制时（或者是本务机车正常置A组控制，重联机车A组故障转换置B组控制时），就出现司机提调速手柄时，本务机车给流正常，重联机车则出现无流无压故障。在这种情况下，必须将本务机车和重联机车电子控制柜同置A组或B组，重联机车才能有流有压，且运行中如果同时出现一台机车电子控制柜A组故障，另一台机车电子控制柜B组故障，则重联机车出现无流无压，牵引功率减半，无法继续牵引，势必被迫救援。

2.2重联机车通过接触网分相区存在严重隐患

主机厂重联改造设计方案存在严重缺陷，即未考虑到重联机车通过接触网分相区的问题。按照原改造设计方案，当机车到达接触网分相点“断”电标时，本务机车自动分相装置将发出“断开”主断路器的信号，两台机车同时“断开”主断路器。当本务机车首先通过接触网分相区，到达“合”电标时，自动过分相装置发出合主断路器的信号，两车同时合上主断路器，但此时重联机车仍处在分相区内（“合”电标到分相绝缘器的距离是30 m，单台机车长度是22 m，两台机车连挂总长是44 m），势必会造成重联机车带电进入分相区、烧损分相绝缘器的严重事故后果。

2.3重联插座接连设计存在故障隐患主机厂重联改造设计方案是两台指定车号的机车固定双机重联使用（未考虑双机因现场需要而拆分使用的因素），因此设计采用单套重联插座连接线方式，这样虽然减少了拆装的工作量，节省了改造用料。但现实情况，一是机务段长期用车紧张，双机重联机车须随机配对使用，因而需要经常拆装重联连接线，重联连接线拆装频繁变高后，就带出连接可靠性的问题，长期频繁拔插重联插头插座也易造成插针与插孔间电气接触不良，实际运行中由此引发的故障增多，反而降低机车运用效率。二是单套重联插座安装在机车某一侧，重联连接线必定是对角连接，现场非常不便于连接，同时连接线过长，运行中甩晃容易造成断线，而且过长的连接线与车钩长期碰磨情况下易出现破损导致电线短路接地故障。

2.4双机重联信息显示异常双机重联改造后进行性能试验时，出现重联机车司机室显示屏机车主要工况信息显示异常的问题，具体故障现象是：有时闭合电钥匙，尚未闭合重联开关情况下，重联机车显示屏就有少数故障显示灯高亮，更换显示屏依不能解决问题。经查找，确定原因是机务段配属SS3型电力机车原车安装主显示屏型号与改造装车的重联显示屏型号不匹配，电气控制线路设计存在错误，直接造成本务机车主显示屏窜电到重联机车显示屏而导致重联信息显示异常。

3　主要改进方案

3.1改进电子控制柜控制线路设计经过查阅机车重联电子控制柜电路图纸，发现电子控制柜A组的调制信号是由本务机车电子控制柜A组特性控制器2 D 30（1998#）→SA1:14（13）→插头N 106:N 2→重联柜（1998#）→重联线（1998#）→重联机车重联柜（1998#）→重联机车插头N 106:N 2→SA 1:13（14）→重联机车A组特性控制器2 D 30（1998#）进行解调。本务机车电子控制柜B组特性控制器2 D30 （1997#）→SA 1:14（13）→插头N 106:N 2→重联柜（1997#）→重联线（1997#）→重联机车重联柜（1997#）→重联机车插头N 106:N 2→SA 1:13（14）→重联机车A组特性控制器2 D 30（1997#）进行解调。电子控制柜A、B两组的调制信号是由1998#和1997#两条独立的线传送到另外一台机车，A、B两组调制信号互不相通，当一台机车电子控制柜置A组或B组时，它的调制信号是不能进入另一台机车的的B组或A组。所以，当两台重联机车的电子控制柜未置于同名组时，重联机车是无法给流的。为实现重联机车不同名组情况下正常同步给流，经研究确定的解决方案是：将调制信号1998#和1997#这两条控制线短接（见图2），本务机车A组或B组的调制信号即可进入重联机车电子控制柜A组或B组中任意一组的调制信号回路中，这样重联机车就能实现电子控制柜不同组情况下的正常同步给流。改造前，本务机车和重联机车电子控制柜必须同时置A组或同时置B组，重联机车才有电流。改造后，本务机车和重联机车电子控制柜不论置任一组，重联机车都可以给电流，解决了本务机车和重联机车电子控制柜不同名组故障时，重联机车没有电流的问题，避免了机破故的发生，降低了事故救援带来的安全风险。

图2　电子控制柜调制信号控制线路短接改进示意图

3.2改进重联过分相控制线路设计通过研究机车过分相控制原理，并查阅重联过分相改造电路图纸，为确保双机重联安全可靠过分相，经研究确定的解决方案是：在机车主断路器控制电路405#控制线回路加装一个隔离二极管（见图3）。改造后，当重联机车到达接触网分相点前“断”电标时，本务机车自动分相装置将发出主断路器“断开”指令信号，两台机车主断路器同时分断，保持了分断一致性。当本务机车过完分相区到达“合”电标时，自动过分相装置发出主断路器“闭合”指令信号，在加装的隔离二极管的作用下，仅是保证本务机车主断路器正常闭合，而重联机车主断路器则未接收“闭合”指令，仍处于“断开”状态，只有当重联机车已完全通过分相区，到达“合”电标时，重联机车自动过分相装置才发出主断路器“闭合”指令，闭合重联机车主断路器。这样就保证了双机重联机车安全通过分相区。为确定安全可靠性，我们严格对隔离二极管进行设计选材，闭合主断路器的工作电流电压是3.3 A/110 V，最终选用20 A/1 000 V的优质二极管，额定电流是正常工作电流的6倍。

图3　重联过分相控制电路改进示意图

3.3改进重联连接线设计针对原改造设计方案存在的弊端，我们借鉴SS7型机车重联连接线设计优点，确定采取双侧双套对称连接方式，即将原机车重联双侧单套插座（见图4）改为双侧双套插座，对角斜向连接变为同侧对称连接（见图5）。这样就有效解决了双侧单套连接方式带来的对角连接难度大，连接线过长容易甩晃造成断线，连接线与车钩碰磨导致破损短路故障等问题。双侧双套对称连接方案显著优点有：一是重联连接线的长度变短1/3，不易甩晃，连接便捷；二是双套重联线并联使用，极大降低了机车重联电线路故障率，确保了双机重联运行安全可靠性。

图5　重联电气连接改进设计方案

3.4改造机车信息显示屏电路设计为实现原车信息显示屏与改造使用的显示屏完全兼融匹配，通过查阅机车信息显示屏控制电路图纸，对照改造所使用的显示屏电路控制原理，确定要对机车显示屏控制线路进行布线适配性改动，具体做法是调整显示屏插头插针的逻辑线序，防止出现信号指令窜电问题。改造后，机车主显示屏与重联显示屏都能正确显示，完全满足机车重联工况信息和故障信息的显示要求。既避免更换机车原装使用的信息显示屏，节约了改造费用，同时又能保证重联改造进度。