GFX-3S型电力机车自动过分相系统产品说明书.doc

GFX-3S型电力机车自动过分相系统说明书GFX-3S型自动过分相系统产品说明书广铁集团公司科研所目 录一、 综述 2二、 系统组成 421 系统组成 422 系统外观图 4三、 工作原理 63 1 地面感应信号接收器 732 控制系统 733 灯显指示 9四、 主要性能指标 11五、 外形尺寸和感应接收器安装要求 13六、系统对外连接图 15七、系统电路原理图 16八、售后服务 18一 综述 高速重载是中国铁路的发展方向。随着列车运行速度的提高和电气化铁路运营里程的不断延长，对机车车辆安全运行标准的要求也越来越高，因此电力机车安全、准确、可靠地通过分相区间也越来越引起大家的关注。 在铁道电气化牵引区段，牵引供电采用单相工频交流供电方式。为使电力系统的三相供电负荷平衡和提高电网的利用率，电气化铁路的供电接触网采用分相段供电，各分相段采用长度不等的绝缘间隔（即分相区间），电力机车通过分相区间必须断电惰行。为了保证电力机车安全通过分相区间，在分相区前、后30m线路左侧设置断、合标志牌，以提示乘务员操纵机车安全通过分相区。长期以来断电运行均由乘务员操作完成，提前断电和滞后合闸的操纵现象屡见不鲜。由于列车无电运行时间较长，列车速度损失较大。同时，随着列车运行速度的提高，特别是在准高速、高速线路上，每小时通过多个分相区，手动操纵过于频繁，对运行安全极为不利，乘务员稍有疏忽就会产生拉电弧、烧分相绝缘器等现象，由此引起变电所跳闸，中断供电，造成行车事故。 为了适应铁路提速和高速发展的需要以及保证电气化铁路的安全运行，铁道部科教司于2000年下达了车载式自动过分相系统的研制的科技攻关计划，其主要任务是： 电力机车上过分相方案的系统设计； 研制满足机车运用要求的自动过分相装置和地面装置； 完成车载及地面装置的安装、运行试验以及运用考核。 车载式自动过分相系统的研制于2001年6月通过铁道部科教司的科技成果鉴定，与会专家一致认为该系统技术已达到国内领先水平。GFX-3S型电力机车自动过分相系统由广铁集团公司机务处、广铁科研所和怀化机务段共同针对微机控制电力机车而研制的自动过分相控制产品。其主要功能是当电力机车通过分相区时，系统根据当时机车速度、位置自动平滑降牵引电流、断辅助机组和分断主断路器，通过分相区后，自动闭合主断路器、闭合辅助机组和控制牵引电流平滑上升，从而实现电力机车通过分相区时操作的自动化，大大的减轻了乘务员的工作强度。系统采用了高可靠PLC作为控制单元、免维护的地面定位方式，实现精确控制电力机车通过分相区。本装置适用于微机控制的电力机车。二 系统组成2.1 系统组成系统由感应接受器（简称车感器）、自动过分相信号处理器和信号指示三部分组成，系统结构如下图1图 1 车载自动过分相系统结构图2.2 系统外观图2 自动过分相信号处理器安装图图3 车感器安装图 图4 信号指示安装图三 工作原理 本系统是基于免维护地面定位技术的车载自动过分相控制系统。机车通过感应地面定位信号确定机车与分相点的相对位置，地面定位和机车感应信号分别采用斜对称埋设和备份接收，以保证自动过分相的安全和可靠。 图5 地面感应器的埋设方式如图5所示，预先根据要求在每个分相区前后分别埋设两个地面感应器。机车过分相信号的感应、处理，由地面磁感应器、车感器和车感信号处理装置共同完成。机车过分相的控制，由微机柜及机车控制回路完成。微机柜对机车过分相的自动控制，与司机操作控制并联，当司机操作控制过分相，自动控制起监视作用。机车运行至G1(G4)点，自动过分相信号处理器接收到感应接收器感应的预告地面定位信号，信号处理器向微机柜发出过分相预告信号，微机柜根据此时机车运行速度，控制电机电流平稳下降到0，发出断主断信号给控制电路，控制电路控制机车断劈相机、断主断（预告模式）；同时，司机室蜂鸣器响3s,提醒司机过分相区。当G1(G4)信号失效时，机车运行至G2(G3)点，自动过分相信号处理器接收到感应接收器感应的强迫地面定位信号，信号处理器向微机柜发出过分相强迫断信号，微机柜立即封锁电机电流，发出断主断信号给控制电路控制机车断劈相机、断主断。在正常接收到G1(G4)信号时G2(G3)信号不起作用（强迫断模式）。机车通过无电区后，根据接收G3(G1)点，自动过分相信号处理器接收到感应接收器感应的合闸地面定位信号信号，则通过预告信号通道向微机柜送出合主断 信号，司机室蜂鸣器响3s,提醒司机已通过分相区。微机柜发出合主断给控制电路，控制电路控制机车合劈相机、合主断。预备好后，微机柜控制电机电流缓慢恢复到过分相前工况。在正常接收G3(G1)信号时G4(2)信号不起作用。31地面感应信号接收器自动过分相的关键技术是定位，定位是否准确是系统准确性和可靠性的关键。地面感应信号安装在机车的转向架上，采用密封防水、防震设计处理，保证系统的可靠运行。安装在机车转向架上的地面感应信号接收器通过地面感应器时，在地面感应信号接收器上感应一个幅值和宽度与机车运行速度相对应的信号。地面感应接收器安装于机车下部转向架的两侧，共四个。前后相互备份。311 地面感应接收器 地面感应接收器基于电磁感应原理，感应接收线圈与地面感应器的磁场相结合，完成系统的定位识别。具有识别准确高、相应时间短、抗干扰能力强、无故障运行时间长等优点。312 地面感应器 地面感应器是嵌入到轨枕里的永久磁铁，具有耐高温、耐腐蚀、不会损坏等特点，适合安装在室外。 地面感应器的安装见附件1。 32 控制系统 控制系统是由系统信号处理单元以及控制单元组成。系统信号处理器采集感应接收器接收的定位信号、机车运行方向、处理相应的信息、发出相关的信息指令、自诊断故障信息、输出显示信息等功能。系统控制单元则由机车的微机轨来实现，主要功能是采集由系统信号处理器输出的定位信息、机车速度、司机指令、牵引电流、供电网压等相关机车信息，并根据接收到信号处理器输出的定位信息、机车运行速度，确定控制牵引电流下降的速率和确定断开主断路器的位置。通过分相区后，根据接收到信号处理器输出的定位信息，控制闭合主断路器和控制牵引电流平稳上升。信号处理器的面板示意图如图6所示。信号处理器的背面示意图如图7所示。 信号处理器在通电、屏蔽接收信号结束或通过分相点后进行一次自检。信号处理器在前进方向右侧两个感应接收器分别接收到预告感应器信号和反向强迫感应器信号，以及前进方向左侧两个感应接收器分别接收到强迫感应器信号和反向预告感应器信号，则屏蔽接收信号16S开始接收感应信号，否则屏蔽接收信号2分钟开始接收信号。图6 信号处理器的面板示意图 正常指示灯：信号处理器进行自检，当检测到有一路感应接收回路有故障时，正常指示灯闪亮。当检测到所有感应接收回路有故障时，正常灯灭。信号处理器正常工作指示灯亮。 工作指示灯：信号处理器工作时，工作指示灯亮。信号处理器不能正常工作，则工 作指示灯灭。 试验按钮：可用于试验自动过分相系统工作是否正常。在端司机室的手柄放在 “前”位，按动试验按钮，可模拟自动过分相强迫断。等2分钟后或断合一次信号处理器的电源开关。在端司机室的手柄放在“后”位，按动试验按钮，可模拟自动过分相预告断。自动过分相预告断在机车静止状态时，要等30s后断主断路器。 电源开关： 信号处理器的电源开关。信号处理器故障时可以关闭电源。 T1指示灯：车感器信号1指示，接收到感应信号时闪亮。 T2指示灯：车感器信号2指示，接收到感应信号时闪亮。 T3指示灯：车感器信号3指示，接收到感应信号时闪亮。 T4指示灯：车感器信号4指示，接收到感应信号时闪亮。 前指示灯：机车向前信号输入到信号处理器时，指示灯亮。 后指示灯：机车向后信号输入到信号处理器时，指示灯亮。 预告/恢复指示灯：信号处理器输出预告信号和恢复信号时，指示灯亮。 强迫指示灯：信号处理器输出强迫信号时，指示灯亮。 重联指示灯：机车选择恢复点信号输入到信号处理器时，指示灯亮。图7 信号处理器的背面示意图说明：外接插头：X2、X3、X4和X5信号处理器与感应接收器外接插头，X1与微机柜、机车控制电路和110V电源的连接插头外接插头。33灯显指示 灯显指示的主要功能是显示整个系统运行的状况。当系统接收到信号时能及时、准确的发出灯光及蜂鸣声以提醒司机。在机车的、端司机室的操纵台上安装一个工作指示灯，一个接收到预告信号指示的蜂鸣器。蜂鸣器用于指示接收到预告信号的状况，当机车通过埋设在地面的预告感应器时，感应接收器接收到地面信号。信号处理器接收到感应接收器接收的信号，向微机柜发出过分相区的预告信号。同时，通过蜂鸣器向司机发出自动过分相已经工作。如机车通过“禁止双弓”标牌时，蜂鸣器没有响，可以采用手动过分相。四 主要性能指标4 1使用环境 海拔高度不超过2500m； 最高周围空气温度为40，允许在40存放； 最低周围空气温度为40，允许在40存放； 周围空气湿度：最湿月份平均最大相当湿度不大于95（该月月平均最低温度为25）； 相对于机车垂向、横向、纵向存在着频率f为150Hz时等于1g； 因机车连挂时冲击，沿机车纵向激起的加速度不大于3g; 信号处理器安装在能防止风、沙、雨、雪直接侵袭的车体内。4 2 额定参数 型号：GFX3S型自动过分相装置 工作电压：DC77V137V； 功耗：6W； 绝缘电阻：500； 工作温度：2570； 适用速度范围 10300km/h； 感应接收器直流电阻：6205；4 3 技术要求车载自动过分相装置信号处理器的元件满足TB/T3021-2001铁道机车车辆电子装置标准的规定；44 工作性能 左边地感器信号输出（强迫信号） 110V、脉宽1s10%右边地感器信号输出（预告信号） 110V、脉宽3s10%恢复信号（从预告信号通道输出） 110V、脉宽3s10%接收相应时间0.05s10%五 外形尺寸和感应接收器安装要求车载自动过分相信号处理器外形及安装尺寸如图8：图 8感应接收器的外形、安装尺寸和连线插头插座定义如下图9：图9车载自动过分相装置的感应接收器安装如图10（距钢轨内侧335mm-10mm，距钢轨踏面110mm20mm）。图 10六 系统对外连接图6.1 20芯插座X1的定义（信号可根据机车控制系统的要求进行选择）点位装置线号定义备注X1:8GX108DC 110V电源X1:18GX118DC 0V电源X1:10GX110端向前110V高电压表示本端司机室向前X1:11GX111端向前110V高电压表示另一端司机室向前X1:13GX113预告与恢复信号预告脉冲信号 (DC110V，3S)恢复脉冲信号 (DC110V，3S)X1:14GX114强断信号脉冲信号 (DC110V，1S)X1:15GX115装置状态信号110V高电压表示装置工作正常X1:17GX117恢复点选择信号110V高电压表示： 通过G4地面感应器所收到的输出恢复信号；0V电压表示：通过G3点的输出恢复信号，但如果G3信号没有收到可输出G4点信号。6.2 3芯插座X2的定义点位装置线号信号名称备注X2:1T11T1车感器信号1X2:2T12T1车感器信号2X2:3T10T1屏蔽6.3 3芯插座X3的定义点位装置线号信号名称备注X3:1T21T2车感器信号1X3:2T22T2车感器信号2X3:3T20T2屏蔽6.4 3芯插座X4的定义点位装置线号信号名称备注X4:1T31T3车感器信号1X4:2T32T3车感器信号2X4:3T30T3屏蔽6.5 3芯插座X5的定义点位装置线号信号名称备注X5:1T41T4车感器信号1X5: