韶山Ⅲ型电力机车重联控制研究.docx

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韶山Ⅲ型电力机车重联控制研究

韶山Ⅲ型电力机车重联控制研究

研究生：

导师：

北京交通大学机械与电子控制工程学院

年月

摘要（中文）

SS3型电力机车重联控制系统中所说的机车重联牵引与一般意义上的机车重联牵引不同。

一般意义上的机车重联牵引，由于是个别控制，难以达到牵引和制动的均匀和同步控制，重联控制系统可以在重联双机的任一个机车上实现两机车牵引和制动的均匀和同步控制，以最大限度地发挥牵引效率。

SS3机车采用大功率硅整流管和晶闸管组成的桥式全波整流电路。

调压整流电路是晶闸管级间平滑调压系统及采用恒流限压控制,使机车具有无级加速特性。

SS3机车重联控制系统的设计必须充分考虑到与原机车电气线路及部件的兼容性，尽可能不改变单机原电气控制线路的逻辑性，使设计后的电力机车既能重联运行，也能单机运行，单机操作时的单机性能不发生任何变化。

两台电力机车重联以后，在任何一台机车的任意一个司机室均能方便的控制所有重联机车的运行，实现两台电力机车协调一致地进行牵引和制动。

另外，重联控制系统的设计尽可能简单，以方便司乘人员掌握和操作。

重联控制系统的设计与研究与SS3电力机车控制的特点结合比较紧密。

首先是考虑到了重联两机车中的任何一台机车电器动作的快慢不能影响另一台机车上电器的正常动作次序。

其次是在控制电路中很好的避免迂回电路的产生，因为它们可能引起机车上电路电器的误动作。

对于SS3电力机车在双机重联牵引时，调速电路中两位转换开关的控制、整备电路中受电弓的升降以及制动电路中撒砂的控制都有一定的特点，与电力机车不同端联挂有关。

因此，重联控制系统设计方案中必须考虑适应同车端和不同车端两种连挂方式。

电力机车重联控制过程中，为保证发挥最大牵引力，要求两台机车必须是有相同的运行速度，也就是要求两台机车有相同的运行级位。

SS3电力机车是采用调压开关分接成8级步进和级间通过电子电路恒流调压调速的方式进行速度调节控制，这种调速方式的重联控制在国内尚居首次，重联控制设计与研究过程中很好的解决了调压开关级位转换时重联两机车的同步问题，实现了调压开关的无电弧转换。

重联控制系统完成了五个部分控制的内容，一是机车整备控制，即完成机车起动前的各项预备性操作，如升受电弓、合主断路器、起动各辅机等。

二是机车调速控制，完成机车工况选择、运行方向选择及速度调节的重联控制。

三是机车保护控制，即保护与机车主电路、辅助电路有关的执行重联控制。

四是信号显示的重联控制。

五是电空制动的控制，即DK-1制动机的控制。

重联控制方案在成都铁路局遵义机务段所辖的两台SS3电力机车上进行工程施工、调试和试运行，获得初步成功，效果反馈很好。

目前，该方案正在试运行过程中逐步走向完善。

关键词：

电力机车控制电气线路重联

摘要（英文）

Couplingandtractionofdouble-headedcontrolsystemofSS3electriclocomotiveisdifferentfromgeneralmeaning.Generally,itishardthattractionandbrakeactevenlyandsynchronouslyduetotheindividualcontrol.Allthiscanrealizeinanyofthetwodouble-headedlocomotivesoastoextractitsmaximumtractionefficiencywhenusingthedouble-headedcontrolsystem.

SS3electriclocomotiveadoptshigh-powersiliconrectifierandthyristorcomposingbridgerectificationcircuit.Adjustingvoltagerectificationcircuitadoptssmoothingadjustvoltagesystemamongthegradesofthyristorandconstantcurrentlimitcontrol,sothelocomotivepossesssteeplesaccelerateperformance.ThedesignoftheSS3double-headedcontrolsystemmustbeconsideredenoughaboutcompatibilityofformerlocomotiveelectricalcircuitandcomponent,andunchangedtheformerelectricalcontrolcircuitlogicalityofsinglelocomotiveasfaraspossible,sothelocomotivecanrunsinglyaswellasindouble-headedmodeafterredesigning.Theperformanceofthesinglelocomotivehasn’tanychangewhensinglelocomotiveisoperated.Runningofdouble-headedlocomotivecanbecontrolledconvenientlyinanyofthedrivingcabsofeachlocomotiveindouble-headedmode.Besides,double-headedcontrolsystemshoulddesignassimpleaspossiblesothatthedriverscangraspandoperateconveniently.

ThedesignandresearchofSS3double-headedcontrolsystemcombinewithSS3locomotivecontrolperformanceverytightly.First,itconsidersthatthemovementspeedofanylocomotiveofthetwodouble-headedlocomotivecannotinfluencethenormalsequenceoftheelectricalequipmentinanother.Second,itcanavoidengenderingroundaboutincontrolcircuit,whichcancausemis-operatingoftheelectricalequipmentoflocomotive.

Thecontrolofthetwoplaceconvertswitchinginspeedgoverningcircuit,ascendanddescendofpantographinpre-workingcircuitandcontrolofcastingsandinbrakecircuit,allthesehavetheircertaincharacteristicsthatwasrelatedtodifferentendhangingofunit.Sothedesignofdouble-headedcontrolsystemmustbethoughtaboutdifferentmodeoflinkingup:

coupledatthesameendoratthedifferentend.

Duringtheprocessoflocomotiverunninginthedouble-headedcontrolmode,thetwolocomotivesarerequiredtorunatthesamespeedsoastoextractitsMax.tractionforce,itrequirestwolocomotiveshaveidenticalrunninggradealso.SS3locomotiveadoptsadjustingpressureswitchthatisconnectedwitheightsteppinggradesvoltageandthewayofconstantcurrentpressureadjustingandspeedregulatinginelectroncircuittocontrolthespeedamonggrades.Suchmethodindouble-headedcontrolisusedasfirsttimeinhome.Thedesignandresearchofdouble-headedcontrolsolvetheproblemofsynchronizationofdouble-headedlocomotivewhenadjustingpressureswitchconvertsamonggrades,andrealizenon-arcconvertingofadjustingpressureswitch.

Double-headedcontrolsystemfulfilltheworkaboutfivepart:

first,thecontroloflocomotive’spre-working,thatisoperatingofpreparationbeforelocomotivesstartmoving,suchaselevatingpantograph,closingmaincircuitbreaker,startingeveryauxiliaryengineandsoon.Second,thelocomotive’sspeedadjustingcontrol,thatfinishdouble-headedcontroloftheselectionoflocomotivesworkingcondition,runningdirectionandadjustingspeed.Third,thelocomotivesprotectivecontrol,thatisprotectivedouble-headedcontroltowardsmainandassistcircuit.Forth,thedouble-headedcontrolofsignalshows.Fifth,electricalairbrakecontrol,itiscontrolofDK-1brake.

Thedesignofdouble-headedcontrolhasfinishedengineeringconstruction、preliminarytestandtestrunontwoSS3locomotivesbelongtoZunyidepot,Chengdurailwayoffice,andhaselementarysuccessandgoodeffect.Atthemoment,theprojectisbeingperfectedstepbystepinprocessoftestrun.

Keywords:

electriclocomotive,control,electriccircuit,double-headed

目录

第一章绪论………………………………………………………..1

1．1课题的来源和背景………………………………….……………1

1．2重联控制系统的设计原则………………………………………1

1．3重联控制系统的特点……………………………….……………1

1．4重联控制系统的基本原理………………………….……………2

1．5重联控制系统所完成的主要工作任务…………….……………3

1．6重联装置组成……….………………………….…………………3

第二章SS3型机车电气线路…………….………………….…….3

2．1电路分类…………….………………………….…………………3

2．2主电路…………….………………………….……………………4

2．3辅助电路………….………………………….…………………..14

2．4控制电路（电子电路）……………………….…………………18

第三章SS3机车整备电路的重联控制……………………………25

3．1受电弓的重联控制………………………………………………..25

3．2主断路器的重联控制………………………………..……………26

3．3劈相机的重联控制………………………………….……….…...27

3．4空压机的重联控制………………………………….……………28

3．5通风机重联控制…………………….……………….…………...29

3．6制动风机重联控制………………………………….…………….30

第四章调速控制电路的重联控制………………………………..30

4．1位置转换开关的重联控制………………………….…………….31

4．2磁场削弱的重联控制……………………………….…………….33

4．3二级电阻制动和制动保护的控制………………….…………….34

4．4线路接触器的重联控制…………………………….…………….35

4．5调压开关升降控制……………………………………………….35

4．5．1调压开关升位重联控制………………………..……………36

4．5．2调压开关降位重联控制……………………….…………….38

第五章保护电路重联控制…………………………………..…...39

5．1机车过流保护重联控制………………………………………….40

5．2机车接地保护重联控制………………………………………...40

5．3调压开关卡位保护……………………………………………...41

5．4机车零位保护……………………………………………………41

5．5制动保护…………………………………………………………41

5．6牵引电动机超压保护……………………………………………42

5．7紧急制动支路的重联……………………………………………42

5．8主断路器断支路问题…………………………………………….42

第六章信号控制电路的重联………………………………..…42

6．1主过流信号的重联控制…………………………………………43

6．2接地、零压信号的重联控制……………………………………43

6．3辅机过流信号的重联控制………………………………………43

6．4级位信号的重联控制……………………………………………44

6．5主断路器的重联控制……………………………………………44

6．6电子、油流信号的重联控制……………………………………44

6．7调压开关级位显示……………………….……………………45

第七章电空制动系统的重联控制………………………………..45

7．1DK—1型电空制动机的作用原理………………………………45

7．2制动重联装置的组成……………………………………………45

7．3制动重联控制的作用……………………………………………46

7．4重联控制作用原理………………………………………………46

7．5操作程序…………………………………………………………47

工程实现………………………………………………………………48

致谢……………………………………………………………………..48

参考文献………………………………………………………………..48

期间发表的论文………………………………………………………..48

附表

SS3机车重联控制系统主要符号表

序号

代号

名称

型号

数量

1

1～2CQA

充气按钮

LA19-11（绿）

2

2

1～2XCA

消除按钮

LA19-11（绿）

2

3

1～2JTA

警惕按钮

LA19-11（红）

2

4

1～2JZA

紧急制动按钮

LA19-11（红）

2

5

1～2DZA

低速制动按钮

LA19-11（红）

2

6

1～6ZC

制动电空接触器

TCK7B1500V600A

6

7

1～6XC

线路电空接触器

TCK71500V600A

6

8

LC

励磁电空接触器

TCK7C1500V600A

1

9

11～61CC

11～62CC

磁场消弱电空接触器

TCK7B1500V600A

12

10

1～2PXC

劈相机接触器

CJ8Z-150Z110V

2

11

1～2YDC

压缩机接触器

CJ8Z-150Z110V

2

12

1～2FDC

牵引风机接触器

CJ8Z-150Z110V

4

13

1～2ZFDC

制动风机接触器

CJ8Z-150Z110V

2

14

QRC

起动电阻接触器

CJ8Z-150Z110V

1

15

BDC

变压器油泵接触器

CJ8Z-150Z110V

1

16

BFDC

变压器风机接触器

CJ8Z-150Z110V

1

17

1SDC

伺服电机正反转接触器

CZ5-11-00/33

1

18

2SDC

伺服电机接触器

CZ5-22-10/22

1

19

QD

主断路器

TDZ1-200/25

1

20

1～2SD

受电弓

TSG1-600/25

2

21

1～2JDXD

接地信号灯

QS30-1数字管

2

22

1～2QDXD

主断路器信号灯

QS30-1数字管

2

23

1～2KXD

电子控制信号灯

QS30-1数字管

2

24

1～2ZGXD

主电路过流信号灯

QS30-1数字管

2

25

1～2FGXD

辅助电路过流信号灯

QS30-1数字管

2

26

1～2WXD

级位信号灯

QS30-1数字管

2

27

TYF

调压阀

S-16

1

28

JZF

紧急制动阀

TFK1B-110

1

29

1～2YQF

压缩机超动电空阀

TFK1B-110

2

30

1～2ZFF

制动电阻出风口电空阀

TFK1B-110

2

31

BHF

保护阀

TFK1B-110

1

32

1～2WHQY-F

位置开关（牵引）阀

TFK1B-110

2

33

1～2WHZ-F

位置开关（制动）阀

TFK1B-110

2

34

1～2WHQ-F

位置开关（向前）阀

TFK1B-110

2

35

1～2WHH-F

位置开关（向后）阀

TFK1B-110

2

36

LC-F

励磁接触器电空阀

TFK1B-110

1

37

11,12CX-F

61,62CX-F

磁场削弱接触器电空阀

TFK1B-110

4

38

1，6ZC-F

电制动接触器电空阀

TFK1B-110

2

39

1～6XC-F

线路接触器电空阀

TFK1B-110

6

40

1～2SD-F

受电弓电空阀

TFK1B-110

2

41

1～2WH

位置转换开关

JKH3500A/1500V

2

42

ZJDJ

主接地继电器

TJJ2-18/21

1

43

1～2QFJ

牵引风速继电器

TJV1-7/10

2

44

1～4ZFJ

制动风速继电器

TJV1-7/10

4

45

1DYJ

劈相机起动继电器

ZS13-500-00

1

46

2～9DYJ

电子柜电压继电器

DZ144（JTZ1-33）

8

47

1FYJ

风压继电器

TJY3-1.5/11

1

48

2FYJ

风压继电器

TJY3A-4.5/11

1

49

YLJ

油流继电器

TJV2-1/11

1

50

1～6QGJ

牵引过流继电器

TJJ2-18/20850V

6

51

1～2ZGJ

制动过流继电器

TJJ2-18/20420V

2

52

FGJ

辅助过流继电器

JL14-20J2800A

1

53

YGJ

网侧过流继电器

FL14-20J10A

1

54

GYSJ

过压时间继电器

JT3-12/31s

1

55

LYSJ

零压时间继电器

JT3-12/10.3s

1

56

KSJ

卡位时间继电器

JT3-12/31.5s

1

57

FSJ

风速时间继电器

JT3-21/31s

1

58

1PXSJ

劈相机时间继电器

JT3-12/31s

1

59

2PXSJ

劈相机时间继电器

JT3-12/53s

1

60

1～2YSJ

压缩机时间继电器

JT3-12/53s

2

61

1～3QFSJ

牵引风机时间继电器

JT3-12/53s

3

62

ZFSJ

制动风机时间继电器

JT3-12/53s

1

63

FJDJ

辅助电路接地是中间继电器

JZ15-44Z

1

64

YZJ

预备中间继电器

JZ15-44Z

1

65

SZJ

升位中间继电器

JZ15-44Z

1

66

JZJ

降位中间继电器

JZ15-44Z

1

67

FZJ

恢复中间继电器

JZ15-44Z

1

68

YGZJ

网侧过流中间继电器

JZ15-44Z

1

69

FGZJ

辅助过流中间继电器

JZ15-44Z

1

70

PXZJ

劈相机中间继电器

JZ15-44Z

1

71

LYZJ

零压中间继电器

JZ15-44Z

1

72

LCZJ

励磁中间继电器

JZ15-44Z

1

73

TK

调压开关

TKT3-1550/3300

1