电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。下面是小编整理的电力机车新技术论文，希望你能从中得到感悟!

电力机车新技术论文篇一

HXD3型电力机车电路分析

[摘 要]电力机车是指从外界撷取电力作为能源驱动的铁路机车，电源包括架空电缆、第三轨、电池等。同样使用牵引电动机的电传动柴油机车、燃气机车等不属于电力机车。由牵引电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给，所以是一种非自带能源的机车。

[关键词]HXD3型 电力机车 电路

中图分类号：TM461 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2016)07-0333-01

机车的控制系统简称TCMS。TCMS主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，能将有关信息送到司机室内的机车控制状态显示装置。TCMS包括一个控制装置和两个显示单元，其中控制装置设有两套控制环节，一套为主控制环节，一套为备用控制环节。

机车的控制电路系统主要完成的功能是：

顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，闭合辅助接触器、启动辅助变流器等。

机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速控制牵引电动机，实现对机车的控制。

定速控制：根据机车运行速度可以实现牵引、电制动的自动转换，有利于机车根据线路情况的实现限速运行。

辅助电动机控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外条件具备的前提下，由TCMS发出指令启动、运行。空气压缩机则根据总风缸压力情况由接触器的分合来实现控制。

空电联合制动控制：同交直传动货运机车(如SS4改机车)相同。

机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。

机车的控制电路可以分为以下几个部分：

1. 控制电源电路(DC110V电源装置)

机车控制电源的核心部件是DC110V充电电源模块PSU，机车DC110V控制电源采用的是高频电源模块PSU与蓄电池并联，共同输出的工作方式，在通过自动开关分别送到各个支路，如微机控制、机车控制、主变路器、车内照明、车外照明等。PSU的输入电源来自辅助变流器UA11或UA12的中间回路电源，点UA11或UA12均正常时，由UA12向PSU输入DC750V电源，当UA12故障时，转向有UA11向PSU输入750V电源。DC110V充电电源模块PSU含两组电源，通常只有一组电源工作，故障时另一组电源开始供电，每组电源模块的输入电压为DC750V，输出电压为DC110V±2%，额定输出电流为55A，输出功率为6050KW(25℃)，采用自冷却方式，控制电源电压采用DC750V]。

2 .DC110V电源装置电气系统构成

充电器输入电压DC750V，功率6.05KW，采用自然冷却方式，装置电气组成可以划分为四大部分，依次为电源输入电路、预充电电路、DC110V输出电路和控制电路。

3. DC110V输出回路

IGBT、整流回路的绝缘变压器IST1和整流器FR、平波回路的电抗器DCL1和平波电容LC1构成了DC/DC转换回路，微机系统以脉宽调制为原理控制IGBT动作，将输出电压变为交流脉冲电压，输入到变压器的原边。需注意的是IGBT工作在高频段上，关断瞬间会产生一个巨大的尖峰。这个尖峰对IGBT非常有害，所以在IGBT回路中并联一个无感电容，用以消除尖峰。而且这个电容要与IGBT的两端直接相连，以防止线路中的杂散感抗进入回路中，从而影响电容对尖峰的吸收效果，失去对IGBT的保护作用。DC/DC回路中的输出变压器IST1为中频变压器，变为750V/150V，二次侧输出电压经整流器、平波电抗DCL1和平波电容LC1构成滤波回路后，输出110V直流电压。

4. 控制电路

控制电路是PSU的控制核心。中间部分是控制基板PWB，它收集PSU内部的各个器件的状态以及电压、电流信号，并进行逻辑处理，然后控制继电器(CTT、RY1等)动作、向IGBT发出指令。左侧部分是基板的电源供电电路，经过一个小型的电源转换器(记作psu)后，向基板提供正常工作所需的电源。右侧为输入/输出信号，并预留了RS-232C串行接口，方便与电脑相连。

5. 司机指令与信息显示电路

机车的2个司机室的控制指令通过相应的控制电器，分别送到TCMS。这些信号有：司机电钥匙开关信号、主司机控制器换向手柄信号和调速手柄控制级位信号、辅助司机控制器手柄控制级位信号、受电弓的升降弓信号、主断路器的分合信号、空气压缩机的启停信号、以及司机室的其他信号。其他还有：故障复位、紧急制动、过分相、定速控制等信号。用于机车受电弓升降控制、主断路器分合控制、空气压缩机的启停控制、辅助变流器和牵引变流器的启停控制、运行控制等，进一步地实现对机车相应的逻辑控制和牵引制动特性控制。

6. 机车逻辑控制和保护电路

机车的逻辑控制和保护电路主要是各自动开关、各流速继电器故障隔离开关、高压故障隔离开关、压缩机接触器状态、主断路器状态、辅助变流器的库内试验开关、牵引变流器试验开关、各种接地保护、空气管路系统压力继电器等与TCMS接口，主要用于机车的各种工作逻辑控制、保护逻辑控制，并通过通信将有关控制指令送到牵引变流器。

7. 辅助变流器控制电路

在机车主断路器闭合后，由TCMS发出命令，闭合辅助变流器输出电磁接触器，并将信息传递给辅助变流器控制单元，由辅助变流器控制单元发出指令，控制辅助变流器启动。

在机车某一辅助变流器发生故障(无论是辅助变流器1或者2)后，故障的辅助变流器能及时的将信息传递给TCMS，完成故障情况下输出电磁接触器的动作转换。同时将信息传递给另一组辅助变流器控制单元，故障的辅助变流器被隔离。所有辅助电动机全部由另一套辅助变流器供电，这时，该辅助变流器工作在CVCF状态，不受司机控制器级位指令的控制，牵引电动机通风机和冷却塔通风机也正常满功率工作。

辅助变流器的隔离也可以由手动控制“辅助变流器隔离开关”来实现，对应两套辅助变流器，机车上设两个“辅助变流器隔离开关”，可以分别实施两套辅助变流器的故障隔离运行。

在某一台辅助变流器发生过流、短路等故障时，能自动实施电磁接触器的鼓障转换，并将信息送TCMS。在辅助变流器发生接地故障时，跳主断路器，并将信息送TCMS，由司机来完成辅助变流器地接地故障的故障隔离。

随着越来越多的交流传动电力机车以其优越的性能奔驰在世界上许多国家的铁路网上，交流传动电力机车已成为今后我国电力机车的发展方向。

参考文献：

[1] 黄兴平，刘磊.HXD3型电力机车整流系统的分析[J].科技致富向导，2014(32)：212.

[2] 张永明，李石磊.HXD3型电力机车典型故障原因分析及改进方案[J].机车电传动，2012(3)：86-87.

电力机车新技术论文篇二

电力机车空转故障处理研究

摘 要：文章借助于针对电力机车出现“空转”这一问题的原因、对其应采取的判断及检测办法、与之相对应的各种处理办法、解决措施等予以“针对性分析”，从而在理论层面上给一系列机务部门在此领域的了解和预防提供具备对应性的理论依据。

关键词：电力机车;空转故障;处理

在铁路事业已经进入“跨越式发展”阶段的目前，为数不少的主干铁路线“纷纷”借助于提速等活动，来对自身的牵引定数加以动态的提升，以至于机车也随着不断获得更新换代的机会，不断运用各种形式的新装备、新技术，以至于出现越来越高的机车科技含量，自从SS3型起，电力机车先后设置了微机防空转系统于微机柜或电子柜中，在出现机车空转状况时，系统对机车粘着系数、电机电流借助于适当的特性、速度加以恢复，以此来将牵引力损失有效地加以控制，然而在出现空转这一问题之际，经常会导致坡停、擦伤轮轨、卸载电流等一系列消极后果。

1 电力机车空转故障的原因分析

1.1 司机操作不当

在电力机车的运行活动中，真空转的最主要原因在于各种原因造成的手柄指令过高问题及其带来的各种操作不当问题。也正因如此，在坡道上或雨天行驶、起车时，不应一次给太高的指令，而要在达到一定速度后进一步追加电流。在发生滑行或真空转时，司机应对手柄级位加以适当降低，在获得一定速度后再进行电流的追加，从而对真空转加以抑制。

1.2 电力机车线路道岔油润过多、轮缘喷油量太大等

此两种情况同样会造成机车真空转，并伴有如减载、撒砂、空转灯亮之类状况的发生。在这一状况之下，作为机车检修部门应将之改为“干式轮缘润滑”形式的装置或者对喷脂装置喷油量加以适当调节，从而对真空转加以预防。

1.3 假空转原因

1.3.1 光电传感器故障：截至如今，TQG15B型是电力机车中“出场率”最高的光电传感器，而其发生线路接触不良或开短路、损坏传感器引出线、绝缘或芯片之类出现损坏状况，往往都会造成短时间内速度信号输出受到影响，最终导致假空转等消极状况的出现。

1.3.2 光电传感器故障：此方面状况主要在于接线盒进水造成了短路或者线路接地状况造成假空转。

1.3.3 光电传感器(位于司机室端子排)和机车转向架之间出现绝缘破损、接线开路之类状况以至于速度信号发生不应有的变化，导致假空转。

1.3.4 电子柜和司机室端子二者间出现接线方卖弄的问题，“防空转插件”(一般位于电子柜中微机)出现设置方面的问题，同样会造成空转。

2 电力机车发生空转或电流电压波动等现象的检测、判断故障措施

2.1 普通故障的排除

在机车运行过程中，经常会由于空转、滑行、电压和电流不稳等各种状况而造成大空转。出现此问题时，常会出现电流电压波动频繁、自动撒砂、空转灯亮状况，同时会出现很大的电流电压波动。而出现小空转时会发生不下砂、空转灯不亮的情况，仅仅是小范围内电流电压波动而已。在此情况下，只要对微机防空转这一层面或者在“空转保护”开关(一般位于电子柜上方)来采取切除等动作，或者向倒B组方向维持电子柜运行便能够有效解决问题。

2.2 利用动态检测仪进行库内检测

在机车运行中产生各种形式的空转故障，并最终造成不得不回段报修的情况下，因为库内检测条件显得相对有限，本单位针对此情况开发了“光电传感器动态检测仪”这一设备。后者实际上就是在静止状态下可以提供匀速速度信号给光电传感器的仪器，并可以能够对速度及频率做出实时观察，形成速度信号输出方面的相应波形。用这一设备，可以在库内这一场合下对机车光电传感器加以检测，并顺带检测和与之有关的各线路，能够对故障点做出较准确的判断，并进行相应处理以便对空转故障的处理效率加以提升，并有效地对机车试运加以减少。

2.3 跟车进行动态检测

对于不是经常出现的机车空转这一故障问题而言，其实际上都是剧烈振动导致很多空转保护系统发生不应有的线路接触问题，以至于瞬间速度信号丢失而导致空转。而这一情况往往极难在库内机车静止时找到故障点，故而有必要排除人力以便携式示波器开展动态检测。在出现信号因受干扰而畸变的情况之下，经常会导致小空转或电流电压波动。在此之际依旧可以点亮“速度传感器速度信号指示灯”(位于微机防空转插件上)。在此状况下，也只有借助于检测空转插件上对应Ⅱ-Ⅴ轴的2-5A孔速度信号来对故障点加以判断。很多时候机车速度信号频率应该保持在对应0～100km/h这一速度范围的0～1400Hz这一范围之内，同时每个轴彼此间出现的速度信号频率差应保证被限制在20Hz内。在开展检测这一活动中，若看出超过其范围的情况，随着出现电压信号波形的输入者时有时无或不是规则的方波的话，则应判断相应的轴位传感器信号发生各种形式的变化，则应进一步检测线路、传感器，以此来寻找其间的故障。

3 空转故障的处理方法

3.1 光电传感器故障的检测及处理

能够借助于车下检测设备来相应检测电力机车设备体系中的光电传感器，只要找出有故障者，就应对其加以第一时间更换。而在这一过程中，还要更新传感器芯片，并以环氧树脂对传感器部件加以防水处理之后再行组装。在最终安装时，还要增加防水胶垫于轴箱与传感器间，并注意应斜向下布置传感器引出线，从而避免出现进水状况，并注意引出线弯曲过度的状况。而接线盒则应和光电传感器之间保证接线插头牢固并防止进水。

3.2 光电传感器信号线故障的检测及处理

此方面问题一般集中在接地、短路、开路等层面上，多应以“数字万用表”来检测线路状况，以250V兆欧表检测线路绝缘情况。一旦认定线路不良，其彻底处理方式只有换线。而此过程中应保证插头及线不受损伤，并依据接线表对应接线以免出现错误。

3.3 空转插件故障判断及处理

不少情况下，对四轴速度信号应以空转插件加以检测后发现无异常时，应判定运行中电流电压波动、空转之类状况为空转插件故障。可采取倒B组维持运行、切除插件的办法加以处理，并在回段后加以更换。

4 电力机车空转保护系统改进措施

直到目前，SS3型及此后开发的各型电力机车均安装了防空转系统。但是一段时间的实践活动之后，却不难看出其中依旧有着很多问题―― 一是其难以第一时间切换光电传感器及与之配套的线路;二是出现线路问题时，经常会由于各种消极动作造成开关电源中断，使得很多设备都因此失去电源的状况。在此情况下，会造成“电子柜预备灯”(位于)司机室显示屏闪烁，最终造成机破。

为了能够对光电传感器故障状况下的线路加以自动切换，本单位开发了“光电传感器故障切除及转换”这一系统。其作用在于出现上述故障时可以第一时间对传感器及线路中有故障着加以自动隔离，并且切换正常速度信号(位于其他轴位)于引入电子柜，从而保证行车安全。然而，单故障切除装置却不具备向正常传感器自动转换该位信号的功能，所以其装置中将这一功能予以设定――换言之，就是在隔离了其中的故障之后，电子柜中就会收入来自该位传感器的相应“无速度信号”。在牵引时，速度反馈信号则定位为四个速度信号的最小值并被电子柜所取。在没有信号进入某一传感器的情况下，电子柜往往会判断为“无实际速度”――在这一状况下，自动控制环节将会对可控硅移相触发角加以不断开放，在此过程中整流柜也会将输出电压“最大化”，以至于输出电压和机车实际速度之间形成正比例关系，恒速、恒流控制变得有名无实。由此可见此故障危害之重。

文章借助于“电力机车空转保护系统”这一原理，分析了故障原因，提出了与之配套的措施，减少了事故发生率，提高机车运用效率。

参考文献

[1]康健.关于电力机车空转故障的分析与处理[J].内蒙古科技与经济，2015(5).

[2]王立军.SS9型电力机车空转故障的排除[J].科技资讯，2015(15).