探讨SS4B电力机车PDU受电弓升降保护装置

杨建喜

摘 要：在文章中，将受电弓作为重要研究内容，阐述其在机车运行安全性方面的重要作用，并阐述了受电弓工作原理。综合考虑直流机车故障，提出了构建PDU受电弓升降保护装置的具体方式，有效地规避了弓网故障的发生，进一步优化了机车运行安全水平与效率。

关键词：SS4B电力机车 PDU受电弓 升降保护装置 研究

中图分类号：U260.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）09-0-01

电力机车牵引运行的过程中，因电弓与接触线接触十分紧密，所以必须要具备特定接触力。在电力机车中，受电弓是十分关键的电器元件，具有电力连接与传输的功能。特别是牵引滑动的过程中，牵引动力需要通过接触网获取必要的电流并实现动能的转换。如果受电弓亦或是接触网有设备质量问题，就难以与安全运行需求相适应，引发严重的弓网故障。要想有效地规避故障发生，深入研究并分析SS4B电力机车PDU受电弓升降保护装置具有一定的现实意义。

一、受电弓基本工作原理阐释

以型号为TSG15的受电弓为例，其属于铰接式的机械构建，主要的组成部分是框架、气路控制阀、升弓装置与弓头等，属于空间结构。TSG15型号受电弓主要是通过接触网集电受流，向机车内部的供电机传送并使用，使得电力机车运行获取了充足的动力源。

型号为TSG15的受电弓，其升降动作一般需要借助空气回路加以控制。司机室内的司机需要按下升弓按钮，确保电磁阀获得电能[1]。而压缩空气则在受電弓气阀板的作用下，进入到气囊升弓装置当中，确保气囊碰撞并抬升，对下臂杆钢丝绳发生作用。在这种情况下，钢丝绳就会对下臂杆进行拉拽，使得弓头升起，并和接触网相互接触。而在受电弓弓头和接触网相互接触的情况下，在弓头上滑板的作用下，会在网线中获得相应的电流，经由受电弓框架，就会向底架传送电流，再利用底架接线端，向车顶装置引入相应的电流，向机车变压器进行传输。

而在司机室内司机按动降弓按钮的时候，电磁阀就会失去电能的支持，且供风被切断。而弓头则保持在受电弓底架两橡胶止挡部位，使得接触网和机车间的电力源供应被切断。而在受电弓滑板被磨耗到特定限度，亦或是刮弓被折断，那么滑板内部的气腔就会漏气，而ADD装置则会发生动作，在短时间内降弓，以达到自动保护的目标。

对于机车的压缩空气而言，则会借助电控阀进行控制，在受电弓气阀板的作用下，过滤器即可进入到升弓节流阀，并在精密性的调压阀整流基础上，向安全阀与降弓节流阀内进入[2]。随后即可进入到受电弓气囊，确保受电弓实现升弓的目的。

二、SS4B电力机车PDU受电弓升降保护装置研究

所谓的PDU受电弓升降保护装置，在机车中的应用具有一定的适用性，属于可编程逻辑控制装置。在实际应用的过程中，能够对机车升弓回路风压予以实时地监测，并结合风压限值，完成受电弓的升降动作，确保受电弓升降更加安全，有效地规避烧损接触网等方面的风险发生。

1.PDU受电弓升降保护装置组成结构

PDU受电弓升降保护装置的主要组成部位就是控制器与压力传感器，其本身具备独立的升降弓保护性能，能够与LCU相互配合，进而实现功能与价值的发挥。将压力传感器安装在机车制动柜的内部控制风管之上，而传感器则通过模拟量控制器给予必要的电能。当控制器对传感器电流信号有效采集的情况下，就能够实现AD转换与滤波。在此基础上，可以结合控制逻辑与压力值，合理地生成110V控制信号。所形成的信号，即可结合压力开关信号，对机车内部其他设备加以控制[3]。

2.内部组成结构

PDU受电弓升降保护装置的构成模块主要包括了数字量输入/输出模块、主控制器模块与AD采集模块，在运行状态下，即可有效地监测管道压力，而机车DC110V信号则能够对信号的采集加以有效地控制。

对于PDU受电弓升降保护装置而言，其属于可编程逻辑器件，在微控制器芯片的作用下，即可将自动化控制功能充分发挥出来。在对LED显示模块加以驱动的基础上，就能够将风缸的压力数值显示出来，充分发挥记录数据信息的功能。对于AD采集模块来讲，在PDU受电弓升降保护装置中占据关键地位，能够对压力变送器中的电流模拟量信号进行有效地采集，同时实现控制器芯片的转换，对数字量信号加以有效地处理。

在PDU受电弓升降保护装置内部的设计方面，AD采集通道的数量是四路，而其中的一路主要负责检测风缸压力，而剩余的三路则预留。此外，对机车控制信号加以采集，特别是劈相机完成信号与压缩机板件等方面。借助六路数字量输出通道，将DC110V信号输出来，使得受电弓电控阀、主断路器以及压缩机接触器等相应的负载被驱动，充分发挥升降弓保护功能[4]。要想确保此装置隔离功能更好地实现，就要将第一路输出通道设计成独立的电源通道。而在PDU面板转换开关位于隔离位的情况下，外部电源可以独立控制第一路通道输出，而不会受到PDU的影响。与此同时，要将其他的通道电源关断，以保证装置隔离目标的实现。在此基础上，在风压显示以外，PDU受电弓升降保护装置对于外部并不具备控制功能。

3.PDU受电弓升降保护装置基本工作原理

在PDU受电弓升降保护装置实际运行的过程中，可以对机车升弓回路的风压进行有效地监测。如果风压不超过440千帕，那么司机室会向升弓发出命令，而受电弓难以升起。在风压值超过440千帕的情况下，受电弓即可升起，有效地规避压力不充足而无法升起的情况发生。而PDU受电弓升降保护装置在和电网处于悬浮状态的情况下，机车负载被启动的情况下，电网就会强拉弧，导致接触网被烧断，且受电弓被严重损坏。

而在机车处于运行状态下，受电弓正处于升起的状态，那么 受电弓升降保护装置对升弓回路风压的监测结果不超过440千帕，装置本身就会优先执行跳主断而后降弓的指令，以免机车带全负载而降弓，使得接触压力不充足，而接触网则会被严重烧损，受电弓风险也会随之增加[5]。

当劈相机起来的情况下，压缩机的指令就不会在被司机室的开关所控制，而是默认成起动的状态并加以补风处理。其中，总风缸在超过900千帕的情况下，压缩机就会停止运行，以免受人为因素影响而忘记向压缩机传送指令，最终使得总风缸的压力降低，致使机车受电弓带全载而出现接触网烧损的情况。

PDU受电弓升降保护装置的主要功能就是对受电弓气路的压力进行实时地监测，并以数字显示出来，为乘务工作人员提供有价值的参考依据。而在PDU面板转换开关处于隔离位置的情况下，只能够显示出风压力，而PDU受电弓升降保护装置的气压功能则会被隔离，以免对机车的运行带来不利的影响。

除此之外，PDU受电弓升降保护装置还支持故障日志记录，对输入通道状态、输出通道状态等予以实时地记录，并为故障的分析提供必要的参考。

4.PDU受电弓升降保护装置的应用

在制动机柜内部安装PDU受电弓升降保护装置的过程中，装置上的数码显示管，会将受电弓气压回路压力值顯示出来。特别是机车处于正常运行的情况下，要求PDU受电弓升降保护装置转换开关处于自动挡的位置[6]。一旦发生以下情况，司机室内的司机就应当将转换开关转换至隔离位置：

4.1在受电弓不升起的情况下，司机应当对制动柜颞部的PDU受电弓升降保护装置数码管显示加以观察。如果并没有显示出故障代码，且数值已经超过450仍然无法实现受电弓的升起目标，就需要将转换开关由自动挡转换至隔离档。随后，再次尝试升弓的动作。

4.2如果PDU受电弓升降保护装置显示出故障代码，则要尝试着使转换开关转变成隔离档，随后再次尝试升弓。其中，在压力传感器出现故障的情况下，具体的故障码会显示为E-01；在主断分通道出现故障的情况下，具体的故障码会显示为E-02；在压缩机自起通道出现故障的情况下，具体的故障码会显示为E-03；在AD采样通道出现故障的情况下，具体的故障码会显示为E-04。

5.PDU受电弓升降保护装置试验

要科学合理地控制辅助缸的风压，并且在PDU受电弓升降保护装置气压回路显示数值不超过440千帕的情况下，司机室内部司机要给出升弓的命令，但是受电弓却难以升起。此时，则要接触辅助压缩机打风处理[7]。而在PDU受电弓升降保护装置风压数值超过440千帕的情况下，受电弓就可成功升起。在机车欠压隔离的情况下，受电弓升起并且处于主断合的情况下，就可以对辅助缸风压加以控制。只要PDU受电弓升降保护装置的受电弓气压回路显示不超过440千帕，那么PDU则会优先执行跳主断而后降弓。

综上所述，对于机车而言，受电弓是十分关键的电器元件，负责电能的传输。伴随科学技术的快速发展与创新进步，制约重载技术发展的问题得到了解决，而重载机车装置的深入研究，确保运输的安全性，已经逐渐成为时代发展亟待解决的问题。

参考文献

[1]温静.SS4B型电力机车PDU受电弓升降保护装置的研究[J].神华科技，2017（12）：82-84.

[2]屈春华，乔小平.SS4B型电力机车PDU受电弓升降保护装置的研究[J].中国新技术新产品，2017（1）：41-42.

[3]焦党荣，顾晓军，王东.SS4B型电力机车无线重联运行故障技术分析与解决方法[J].神华科技，2017（11）：83-85.

[4]孟谦.SS4B型电力机车受电弓故障原因分析和应急处置技术[J].神华科技，2017（10）：75-78.

[5]杨长命.SS4B电力机车3节编组重载牵引技术方案探讨与研究[J].神华科技，2017（7）：81-85.

[6]高云鹤.包神铁路SS4B型电力机车阻容支路烧损原因分析及措施[J].铁道机车车辆，2015（1）：92-96.

[7]齐小勇.SS4B型电力机车齿轮箱漏油故障分析及改进措施[J].神华科技，2017（9）：83-85.