浅谈韶山4型电力机车防空转滑行系统

1、西南交通大学网络教育毕业设计（论文）题 目：浅谈韶山4型电力机车防空转滑行系统院 系：西南交通大学网络教育学院专 业：电气工程及其自动化 姓 名：杨 国 指导教师：张文丽 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院院系 西南交通大学网络教育学院 专 业 电气工程及其自动化 年级 2006-11级 学 号 06933712 姓 名 杨 国 学习中心 太原中心 指导教师 张 文 丽 题目 浅谈韶山4型电力机车防空转滑行系统 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 毕 业 论 文 任

2、 务 书班 级 2006-11级 学生姓名 杨 国 学 号 06933712 发题日期： 年 月 日 完成日期：2006 年5 月 27 日题 目 浅谈韶山4型电力机车的防空转滑行系统 1、本论文的目的、意义牵引与制动运行工况中的空转、滑行现象已严重影响了机车的正常运行，限制了机车牵引力的发挥。而传统的空转、滑行保护系统只对大空转滑行保护而对小空转滑行没有保护措施，所以当机车发生小空转滑行时只能通过司机手动调节电流手柄才能避免小空转滑行的发生，这给操作带来了极大的不便而且加大了司机的工作强度。2、学生应完成的任务 第一步：在全面掌握有关理论的基础上积极着手收集资料，拟定该论文大纲； 第二步：依

3、据指导老师修改后的论文提纲撰写论文； 第三步：向指导老师提交论文初稿； 第四步：依据老师的指导对论文进行反复修改； 第五步：论文定稿并对论文进行装订； 第六步：对论文答辩进行准备。 3、论文各部分内容及时间分配：（共10周）第一部分防空转滑行保护系统 ( 1 周) 第二部分机车防空转设计原则 ( 2 周) 第三部分防空转滑行动作原理 ( 2 周) 第四部分机车走行前的空转滑行检测 ( 2 周) 第五部分 机车牵引力控制与空转保护 （ 1 周）第六部分 机车空转故障及其处理方法 （ 1 周）第六部分 结束语及其摘要的完成 （ 1 周）评阅及其答辩 ( 周)4、参考文献：1 刘友梅韶山3型4000

4、系电力机车m北京：中国铁道出版社，2003年 2 张友松，朱龙驹韶山4型电力机车m北京：中国铁道出版社，2004年 3 连级三电力牵引控制系统m北京：中国铁道出版社，2003年 4 饶 忠列车制动m北京：中国铁道出版社，2003年5 王兆安，黄俊电力电子技术m北京：机械工业出版社，2004年6 陈治明电力电子器件基础m北京：机械工业出版社，1992年7 陈伯时电力拖动自动控制系统m北京：机械工业出版社，1992年8 赵良炳现代电力电子基础m北京：清华大学出版社，1995年9 赵可斌，陈国雄电力电子变流技术m上海：上海交通大学出版社，1993年10 王兆安电力电子技术的发展方向电力电子技术，19

5、95年承 诺一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。 承诺人：杨 国2008年5月27日 目 录 摘要abstract.1. 绪论12. 韶山4型电力机车防空转、滑行保护系统22. 1 轮轨间粘着和空转的产生22. 2 机车防空转系统设计原则42. 3 韶山4型电力机车防空转、滑行机构的组成52. 3. 1 f/v频率电压变换插件52. 3. 2 防空转、滑行控制电路插件82. 3. 3 转速传感器172. 4 微机防空转（防滑）原理说明172. 4. 1 微机防空转插件说明172. 4. 2 微机防空转框图说明193. 防空

6、转、滑行动作原理213. 1 防空转、滑行动作原理213. 2 防空转、滑行系统的执行机构224. 机车运行前的空转滑行检测244. 1 动车时的检查244. 2 运行时的防空转、防滑试验244.3 机车运行时使用说明255. 机车牵引力控制与空转保护265. 1 大牵引力运行时265. 2 雨天运行时265. 3 小空转不保护265. 4 其他工况牵引要点276. 机车空转故障及其处理方法296. 1 系统故障及其临时处理296. 2 空转插件故障及处理296. 3 转速传感器故障30总结32参考文献33致谢34摘 要空转、滑行保护装置，又称粘着控制系统，是国际70年代末期以来经逐步发展、完

7、善和推广普及，现已成为现代大功率机车必备的设备。韶山4型电力机车用的空转、滑行保护系统是在吸取80年代中期国际同类先进技术基础上，结合我国的国情，经大量试验、改进而研制成功的产品,其主要功能有两方面：一是防止宏观空转、滑行；二是提高机车粘着利用，使机车牵引性能得到充分发挥，使平均牵引力和制动力有所提高。本文主要介绍了五部分内容。一、韶山4型电力机车防空转、滑行保护系统。其中重点介绍了空转、滑行产生的原因及其造成的危害并对该系统的设计原则做了详细的论述。二、介绍了防空转、滑行的动作原理及其执行机构。三、介绍了机车在不同条件下的牵引控制与空转保护。四、对机车空转故障及其处理方法做了简要说明。因为我

8、国货运电力机车为中、低速运行，希望尽量提高牵引能力，所以该系统以侧重于提高粘着利用，兼顾空转、滑行保护为目的。同时改善机车操纵性能，减轻乘务员劳动强度，由于对走行部分尤其是牵引电动机超速提供了有效保护，其综合经济技术效果是显著的。关键字：防空转滑行、粘着利用、牵引性能abstractidling,slide protection device also known as adhesion control system which gradually develop and improve since the late 1970s,it has become a modern high-powe

9、r locomotives necessary equipment. idling, slides protection system of shaoshan4 electric locomotive is learning from the mid-1980s the international advanced technology on the basis of similar, with chinas national conditions. it is to has been in great quantities experimented and the improvement j

10、ust develops the successful product, its main function is two-fold:first, to prevent macro-idling, slides; second is to improve the adhesion use of locomotives, make the locomotive traction properties are brought into full play so that the average traction and braking force has increased. this paper

11、 presents a five-part of the contents. 1、 shaoshan 4 electric locomotive against idling,slide protection system. which focuses on the reson cause idling 、 slides and the harm which caused. in this part the system design principles are discussed in detail. 2、introduced the action principle of the aga

12、inst idling slide and its implementing agencies. 3、 introduced a locomotive under different conditions and the traction control and the protection of idling. 4、the locomotive idling fault and its approach is introduced. because of chinas electric locomotive for freight, low-speed operation which hop

13、e to improve traction. so the system to focus on improving adhesion use, take into account idling, slides protection for the purpose , at the same time improve the performance of locomotive control, reduce labor intensity of the driver , because it take part in particular to speed traction motor pro

14、vides an effective protection, its comprehensive economic and technical effects are significant.keyword: against idling slide、adhesion use、traction properties1. 绪论现代电力机车的发展趋势是高速重载牵引，这就要求机车的轴功率要大，由于受线路条件的限制，单节机车的轴数和轴重有一定的范围。随着机车功率的不断增大，机车重量与功率的比值愈来愈小，这就要求充分利用机车的粘着重量来发挥更大的轮周牵引力，防止动轮空转。近年来对机车在牵引力作用下的轮对

15、防空转、滑行进行了许多研究工作，已能够将机车的粘着重量利用率提高到94%以上。此外，现代大功率电力机车都采用微机防空转防滑系统，利用撒砂和控制蠕滑等措施来提高轮轨界面的摩擦系数，同时将机车前后转向架牵引电动机的电流分别进行控制，并参照各种牵引工况下轴负荷的变化数值予以调整，这样机车在各种牵引工况下运行都能发挥高的牵引力。机车牵引与制动运行工况中的空转、滑行现象已严重影响了机车的正常运行，限制了机车牵引力的发挥。而传统的空转、滑行保护系统只对大空转滑行保护而对小空转滑行没有保护措施，所以当机车发生小空转滑行时只能通过司机手动调节电流手柄才能避免小空转滑行的发生，这给操作带来了极大的不便而且加大了

16、司机的工作强度。机车空转、滑行的危害是非常严重的，它可造成机车牵引力下降从而导致牵引功率的损失；高速空转可使轮对踏面擦伤，甚至导致轮箍因过热而松弛；牵引电动机电枢绕组也可能在高速空转下因离心力过大而发生飞散引起重大事故。在制动时，当制动力过大使轮对“抱死”造成滑行也会造成擦伤轮对的踏面，有时也可能会造成事故。所以新型防空转、滑行装置的研发和微机防空转系统的改进与推广已成为现代大功率机车能够正常运行的关键所在，它的发展对现代高速重载列车的开行有着重大的现实意义。2. 韶山4型电力机车防空转、滑行保护系统空转、滑行保护装置，又称粘着控制系统，是国际70年代末期以来经逐步发展、完善和推广普及，现已成

17、为现代大功率机车必备的设备。韶山4型电力机车用的空转、滑行保护系统是在吸取80年代中期国际同类先进技术基础上，结合我国的国情，经大量试验、改进而研制成功的产品,其主要功能有两方面：一是防止宏观空转、滑行；二是提高机车粘着利用，使机车牵引性能得到充分发挥，使平均牵引力和制动力有所提高。因为我国货运电力机车为中、低速运行，希望尽量提高牵引能力，所以该系统以侧重于提高粘着利用，兼顾空转、滑行保护为目的。同时改善机车操纵性能，减轻乘务员劳动强度，由于对走行部分尤其是牵引电动机超速提供了有效保护，其综合经济技术效果是显著的。其主要作用是：（1）机车以任何速度运行在正常轨面上，电流手柄在任一位置，均可保护

18、机车不发生大空转、大滑行，不擦伤轮轨。（2）可使机车获得较高的平均粘着利用系数。当需要机车大牵引力运行时，司机可将电流手柄推至较高位，机车牵引性能将得到较充分发挥，平均牵引力将明显增大。（3）提高操作自动化程度。因为系统具有上述作用，司机可将电流手柄任意放置，不必担心轮轨擦伤。类似坡停起动较麻烦的操作，现已大为简化，从而减轻了机车乘务员的劳动强度。（4）具备速度传感器故障诊断功能。当某一速度传感器出现故障，造成防空转、防滑系统误动作时，机车乘务员可通过操作转换手柄使机车在惰行情况下，本系统自动查找故障速度信号并在以后的运行中自动甩掉该位速度，并具备掉电保护、显示功能，从而减少因传感器故障造成的

19、行车麻烦，机车检修人员也可根据插件面板显示更换故障速度传感器。2. 1 轮轨间粘着和空转的产生 机车的牵引力是靠机车轮对和轨面间粘着而产生的，当机车的牵引力大于轮轨间的粘着力时就会产生空转现象。几十年来，人们通过对轮轨关系的研究得出：“动轮在钢轨上滚动摩擦中必然伴随着滑动摩擦”。而这种滑动摩擦在初期阶段往往是有益的，滑动速度和粘着系数之间成正比关系。但随着滑动速度持续增加，粘着系数将急剧下降，造成动轮空转。进一步研究得出了“蠕滑率”的概念：%=(vl-vc)/(vc)%。式中，%表示蠕滑率；vl表示驱动轮线速度；vc表示机车运行速度。粘着系数与蠕滑率的关系可见图1。当机车由静止起动牵引时，蠕滑

20、率由零逐渐增大，粘着系数也随之加大，大约在3%7%之间有一点是粘着系数的最大值。对应不同气候、轨面条件下的同一蠕滑率的粘着系数也有很大差异。比如机车牵引时，假设某一持续牵引力4与代表干燥轨面的曲线2交于b点，实际运行时只要蠕滑率小于b，轮轨间的摩擦则可产生足够的切向力与持续牵引力4平衡，维持正常牵引。但是遇小雨天气，粘着特性曲线3则无法产生与持续牵引力相平衡的切向力。必然产生空转，这时只有降低牵引力，在较低的粘着系数点上，重新建立起牵引和粘着力之间的平衡，才能确保机车的正常牵引。机车产生牵引效果的必要条件是：牵引力粘着力(粘着系数驱动轮垂向载荷)，即由动力装置提供的牵引力必须小于轮轨接触产生的

21、粘着力。受轨面氧化物、小雨天气等诸多影响，产生粘着力的能力是经常变化的。一旦牵引力大于粘着力，牵引力就只好在车轮中自我消化，酿成空转。试验表明，小雨天气、轨面灰尘、钢轨锈蚀、列车速度和加速度等诸多因素都是粘着系数的函数。而国产机车防空转系统基本上是以晴天、良好轨面状态作为设计参考的，不适应全天气候的运用条件。如图1所示：1干燥轨面撒砂时的粘着牵引特性2干燥轨面粘着牵引特性3潮湿轨面的瞬态粘着牵引特性 图1粘着系数与蠕滑率的相互关系2. 2 机车防空转系统设计原则目前国内外防空转系统主要有两类：一是校正型；二是蠕滑率控制型。校正型防空转系统是通过各动轮间的线速度差v及每个动轮的线加速度dv/dt

22、，甚至速度的二次微分值d2v/dt2来判断其空转程度。当动轮牵引力一旦超过粘着值，空转或空转趋势达到一定程度时，则快速削减动轮驱动转矩，即：迅速降低该轮牵引电机电流，使空转得到强烈的抑制。粘着恢复后，又迅速加大电流以求恢复牵引力；当回升到空转前转矩的75%90%时，再以缓慢速率增长，以便寻找下一个粘着极限点，不让空转发展，使轮轨经常运用在高粘着区。蠕滑率控制型是利用安装在机车底部的分类波无线电雷达，经过一个较复杂的频谱分析的数据处理系统，得到精度1%以内的机车平移速度，再将每个轮对转速与之比较，得出蠕滑率值，并根据各电动机电流(相当于轮轨驱动力)，测量出蠕滑特性梯度，并判断是接近还是离开最大粘

23、着值，通过快速但幅度较小的牵引力校正使轮对接近最大粘着值，又不超越到大空转的不稳定区。只有当轨面粘着突然大幅度降低才会产生深度减载一次。虽然系统较复杂，但平均粘着利用比校正型还可提高10%20%，而且大大减少了深度减载的频度，直到充分利用粘着时，才达到防止空转的目的。现代机车防空转控制工程的结果，就是能在邻近最大粘着系数的条件下运用机车，即在防止粘着破坏的前提下，充分发挥机车牵引力。其设计重点应放在机车起动加速和恶劣轨面、天气条件下的粘着利用上。一个较好的防空转系统应该具有：(1) 粘着利用率高；(2) 不会发生连续空转；(3) 不会发生宏观空转，影响机车使用寿命；(4) 装置本身灵敏度高、动

24、作可靠。总结国外防空转控制系统成功的经验是：当v出现一定差值或dv/dt、d2v/dt2到达某一限值时，防空转系统动作，修正牵引电流ik(空转前一刻的电机电流值)。空转动轮上的转向架硅机组经历一个从迅速降低电流到逐渐恢复电流的过程。从粘着的恢复建立来看，这一过程时间以10 s左右为好。从国外成功的控制经验来看，整个调节过程是如图2从瞬间降低空转动轮转向架上硅机组牵引电流ik开始，经50 ms左右降为ik的一半，该数值一方面是要保留一定转矩使机车齿轮及牵引拉杆保持一定的应力，以防再啮合时的冲击而引起新的空转。又经100 ms恢复到70%ik的水平。然后以4 s左右时间，较缓慢地恢复到(90%97

25、%)ik以防止再次空转。再经过6 s恢复到100%ik。ss4型电力机车采用的是校正型控制原理，相对来说较为简单实用。当轮对运行到粘着极限，空转、滑行甚至其趋势达到一定程度时，就将相应的电动机电流高速大幅度削减，使空转、滑行尽快得到抑制，随后立即快速恢复牵引力当牵引电流线性恢复到接近原来给定值时，在以缓慢速度回升，以便寻找下一个粘着极限。这种控制方式可使轮对尽量运行在高的粘着极限值附近，既不使空转、滑行恶化，又让每次校正减载造成的牵引力损失减到最小。2. 3 ss4型电力机车防空转、滑行机构的组成 电力机车空转、滑行保护系统有两块电路插件组成，即f/v频率变换插件和空转滑行控制插件。这两块电路

26、插件对国产电力机车均通用，但不同型号机车特性参数不同，不能互换。其中f/v频率变换插件仅与轮径及转速传感器每转脉冲数（波形）有关，由于电力机车轮径相同，所以只要使用的转速传感器每转脉冲数相同即可互换使用。2. 3. 1 f/v频率电压变换插件它装在电子控制柜的a组插箱中它将四个轴的转速脉冲信号变换成电平信号，机车速度100km/h，对应输出为-5.0v；在机车惰行时，自动进行轮径校准，将四个轴的速度电平信号补偿到误差0.5%，包括f/v频率变换误差。并有来自机车蓄电池不间断的隔离电源作为补偿记忆。该电路板的作用是将4轴的脉冲转速信号（1d16、1d20、2d22、2d26）变换成与其频率成正比

27、的电压信号，比值是100km/h对应-5.0v，v1v4的信号分别由端子1d12、1d14、2d14、2d16输出，同时将因轮径差引起的误差自动补偿并记忆，插图功能框图见图2。频率变换电路原理说明：该部分电路由完全相同的4路组成，仅以第1路为例说明，如图3所示 转速信号由1d16端子输入，其频率与轮对转速成正比。运算放大器n11：a与其附属电路组成一比较整形电路，当转速信号幅值大于其比较阀值时，n11：a翻转。n15：a和n15：b组成一个对电容c111及c112的充放电电路。n12：a及其附属电路用于形成与频率成正比的直流电压信号。在c111及c112的放电期间，其输出端n12-1输出一直流

28、电压，其幅值大小可通过调节电阻r155，r156，r157整定，对应关系为：机车速度100km/h时，电压值为：-5v。n12：b及其附属电路形成低通滤波环节，将n12-1上的直流电压进行滤波倒相。n19：b用作比较器，当速度信号电平大于由r11，r12设定的阀值-0.35v时，n19-7输出正饱和，驱动发光二极管hl125发光，插件面板上u1指示灯亮。n19：a为一跟随器，将速度信号电平跟随输出。其输出端为1d12。图2 频率变换插件电路框图轮径补偿电路:（见图4） （1）轮径补偿条件n21：c和n21：d及其外围电路构成轮径补偿条件限制，1d6端子输入已经过f/v变换后的第4路速度信号vl

29、，当vl大于由r2，r3设定的阀值3v时，n21-14翻转为负饱和。端子2d4，2d8输入牵引，制动信号，牵引时二极管v3导通，制动时v12导通，封锁n21-14产生的负信号。只有在机车惰行速度大于60km/h时，即满足轮径补偿条件时使n21-7正饱和，驱动hl10：a发光，封锁v7，允许进行轮径补偿。（2）轮径补偿信号产生此电路是在满足轮径补偿条件时以第4路信号为基准，将轮径差等因素造成的速度信号差自动补偿。它由三路完全相同的电路组成，仅以第1路为例说明。n1：d及其附属电路组成一差动放大器，将第1路信号与基准比较并放大，形成速度差信号。n1：c用于产生一个驱动时钟电路的信号。当速度差信号大

30、于比较阀值1.5v时，n1-8输出正饱和，在d5-8上产生一高电平用于触发时钟脉冲。d5：c，d5：d及r116，r117，c104组成时钟脉冲发生器，起频率由r116 ，c104决定。n1：b用于产生一个使计数器加减法计数的信号。d7及其附属电路用于产生轮径补偿信号。d7为一个16位可逆计数器，其输出通过电阻网络转换成模拟电压量，通过n1：a及其附属电路放大输出一个对c110的充放电电流，相应改变流径v116的电流，从而达到改变输出电压的目的。一次补偿时间最多20s，补偿后各路电压不大于0.5%。2. 3. 2 防空转、滑行控制电路插件（1）空转、滑行控制电路插件的作用：它将f/v电路板送来

31、的四个轴的速度信号处理出，d/dt，d/dt等信号按各自的动作阀值向相应的转向架输出削减牵引电机电流的校正信号，先按预定的时间特性做高速校正，梯度约为25ka/s，空转、滑行被强烈抑制后，下一个粘着极限值，用这种方法使轮对在较高的粘着值附近运行。从电流表上可看到平均电流提高了，实测的平均牵引力也增加了。其中电流削减的最大深度约为起动电流的20%，保留该值的目的是一方面要避免牵引拉杆牵引齿轮在粘着再恢复时产生机械冲击，以及防止这种冲击立即又引起了轮对空转；另一方面，又要保证轮轨在可能出现的最低粘着时，不会持续空转或滑行。另一个重要环节是给定电流记忆及自动轮径补偿。在正常情况下无空转时，电流给定值

32、的输入与该环节输出相等，仅起快速跟随作用，不影响机车控制。每当转向架任一轮对空转一次，该环节输出值立即降低10%左右，并以约15a/s的速度自行慢恢复。若连续发生空转，则每次都是在瞬时值基础上降低10%，直到下限允许值为止（与机车速度有关），仍以慢速率恢复。当机车处于非牵引非制动的惰行工况，速度大于60km/h时，电路会自动将4个轮对对应的速度信号补偿到接近一致，误差小于0.2%，补偿范围2%,并保持到蓄电池拉闸。 电路板可以适用于正弦波或方波二种转速信号脉冲波形输入，输出值一样。但因转速信号脉冲数、阀值均不相同，二者不能互换。 该环节的作用主要是替代司机手动调节电流手柄，以适应不同轨面状态的

33、拈着值。例如司机以最大电流起动加速列车，遇到油污或潮湿甚至小弯道轨面，多次空转后，电流给定值将自动下降，因为频繁 空转意味着电流给定过高，自行慢恢复相当于电流手柄始终不断的漫漫回升，以寻找发挥更高牵引力的可能，直到预定的电流限制值。尽管轨面状态及运行要求复杂多变，但上述功能可以满足大部分运用要求手柄不必频繁地操纵或改变。面板转换开关处于运行位时，空转、滑行保护系统的输出具有全部功能；置于故障位时则使电流给定输入经开关直接输出，相当于切除空转、滑行保护功能。该转换开关仅作为电子控制柜内部调整使用，运行时不得转换切除。以整车的速度信号为基础，还处理出空转显示、自动撒沙（每次空转、滑行结束后，还延续

34、间歇撒沙68秒），及严重滑行保护等开关信号，经驱动电路推动继电器输出。与校正用的速度差信号一样，上述开关信号的动作值是指机车启动时的数值。机车速度提高后，各动作整定值将随之升高，以适应实际蠕滑率特性。电路插件还有经过处理的机车速度信号输出，它综合全节车各轴速度信号，牵引时取最低值（当速度差大于10km/h后，自动转换到最高值），非牵引工况取最高值，再经3km/h/s动态滤波及手动轮毂磨损4挡拨动开关的修正后，作恒压及恒流输出，对应机车速度电压信号100km/h为+5.0v；机车速度电流信号100km/h为+5.0ma，供速度控制及显示使用。韶山4型电力机车所使用的空转、滑行保护插件具有良好的互

35、换性。任何空转保护系统不可能提高或改善轨面粘着值，而提高粘着值最经典而又简单的方法还是撒沙。自动撒沙的原则是为保证机车达到设计值规定的牵引特性以及手柄位置对应的牵引力远大于实际轨面粘着值时，为维持机车的牵引力所采取的辅助手段。在机车行进时，自动撒砂只能是前进方向撒砂。（2）防空转滑行控制插件说明：这是防空转系统的关键电路板（见图5）。由f/v电路板送来的4轴速度信号分别为 图5 空转、滑行控制插件1d4、1d8、1d10、1d14，经模拟电路处理出速度差v，加速度dv/dt，加速度导数d2v/dt2等信号，按各轮对空转程度及其阀值，分转向架输出削减牵引电机电流的校正信号。一架输出为2d16，二

36、架输出为2d18，防滑行的安节车削弱励磁电流的校正信号输出为2d24。以全节车的速度差信号为基础，按各自整定值输出“空转显示”（2d24）、“撒砂”（2d22）、“严重滑行保护”（2d28）、“定距离控制”（2d26）等开关信号，经驱动电路功率放大后推动继电器输出用。全节车4轴速度信号经消除空转、滑行影响，及轮箍磨损手动补偿后的机车速度恒压信号（1d20）为100km/h对应+5v，恒流信号（1d22）对应+5ma空转滑行控制插件的主要功能是对频率变换后的速度信号分别进行处理，求出速度差，加速度d/dt，及加速度微分d/dt等信号，在，d/dt，d/dt达到一定值时，对电流指令信号is进行空转

37、校正及记忆，并增加自动撒沙，空转显示及自动制动阀缓解等附属功能。同时，该插件还可提供机车速度信号的恒压，恒流输出。空转滑行控制电路框图如图5。校正信号的产生：（见图6）n30：a为校正用比较器，当速度差加速度或加速度微分值达到各自的整定值时，n30-1翻转为负饱和，通过由n21：b及其外围电路组成的积分器产生一校正信号，同时r113接入负反馈，产生一个与输入信号成一定比例的校正量cor。牵引制动位信号postr和posfr，分别控制在不同的工况下输入。n30：b及其附属电路组成箝位电路，当校正信号大于一定值时，n30-7输出正饱和，使最大校正量不超过规定值corm。r129r130r131r1

38、32v629r133v630组成三路对电容c547的充放电电路，各自不同的时间常数 形成不同斜率的校正及恢复特性。n30：c及其附属电路形成慢恢复转折点，当cor值小于cor0时封锁快速放电回路，使cor信号慢恢复。校正信号的波形如图7所示。 图7校正信号的波形给定电流下降环节: n22：an22：b为给定电流下降环节。发生空转时，n22-7上电压下降10%，在空转消失后以一定特性恢复。r173r174r175r171v637；r172v638组成对c511的3路充放电电路，各自不同的时间常数形成不同斜率的给定电流下降及恢复特性。n22：c和n22：d及其附属电路用于控制不同条件下的给定电流快

39、慢恢复，起下降和恢复的波形如图8所示。 图8电流下降和恢复特性1d16端子输入来自特性控制插件的电流指令信号is起比例为100a/v。n20：b为一倒相器，n20：c为一比较器，当is信号小于3v时，n20-8输出正饱和，不允许降低给定电流。n20：a为给定电流下降信号产生信号，当加速度微分值大于6v时，n20-1翻转一次。v636及r154引入2km/h信号，用于提高一个阀值。n20：d为一单稳态电路，在n20：d翻转时产生一个宽度为110ms的脉冲，控制电路指令的降低，原理电路见图9。检测孔及信号灯的含义： f/v插件（r91-301电路板）位置 定 义 数 值 规 律01a第一轮对速度测

40、试孔0-5v，-5v：100km/h01b第一轮对速度信号灯7km/h亮02a，b第一轮对转速信号 03a第二轮对速度测试孔0-5v，-5v：100km/h03b第二轮对速度信号灯7km/h亮04a，b第二轮对转速信号 05a第三轮对速度测试孔0-5v，-5v：100km/h05b第三轮对速度信号灯7km/h亮06a，b第三轮对转速信号 07a第四轮对速度测试孔0-5v，-5v：100km/h07b第四轮对速度信号灯7km/h亮08a，b第四轮对转速信号 09a记忆电源信号灯正常亮09b轮径补偿信号灯轮径补偿亮10a，b电路板地线插孔com 2. 防空转插件（r91-300电路板）位 置 定

41、义 数 值 规 律01a空转显示信号 01b空转显示灯空转时亮灯02a撒砂动作信号 02b撒砂灯撒砂时亮灯03a定距动作信号 03b定距动作灯定距动作灯亮04a防滑动作信号 04b防滑动作灯防滑动作灯亮05a,bv0信号0+10v,10v:100km/h06a,bv信号0+10v,10v:10km/h07a,b前架校正信号0+8v08a,b后架校正信号0+8v14a,b电路板地线插孔com 2. 3. 3 转速传感器作为防空转系统还包括转速传感器，它的主要作用是从转向架的轮对上采集转速信号并把采集到的信号送到f/v频率电压变换插件中。这里采用的是国际较通用的脉冲式转速传感器，因为较其他型式相对

42、结构简单，易做到高精度检测。从原理来说，目前ss4型机车使用了有电源光电变换式。光电变换式转速传感器现有多种型号，均为一体化结构，壳体与车轴间采用方孔方轴及弹性或万向轴式联结，对车轴与轴箱端盖间的同心度要求不高，安装简便。转动一周为200方波脉冲，电源为+15v，耗电小于80ma，输出高电平大于10v，低电平小于2v，占空比约50%。它应该具有较强的电气抗干扰的优点。作为机车用转速传感器应具有足够的机械防振动、耐冲击能力和良好的动态跟随性能，以及宽的温度范围和1次故障/数百万公里的可靠性指标。2. 4 微机防空转（防滑）原理说明微机最突出的特点对事件实时记忆的功能和学习机制，它不应该犯同一种错

43、误，所以应该充分发挥微机智能、记忆、学习功能的作用，以使防空转系统更加可靠、有效。随着机车技术的改进机车微机系统也发生了很大变化，最初的ss4型机车防空转系统由电子柜2块电路板插件组成，即防空转控制板及f/v频率变换板，后期ss4取消频率变换板，采用一块微机防空转插件，微机防空转插件有三个不同的版本，采用8098主cpu的zs233.00.00型插件；采用80196芯片的zs233a.00.00型插件；采用80196芯片的zs400.031.000型插件。现在大部分机车使用zs400版本，ss6b的微机防空转插件是zs400的，zs233和zs233a可以整体互换，但不能与zs400互换，采用

44、zs400的ss4防空转插件和ss6b的微机防空转插件硬件是一样的，软件根据不同车型选择不同版本。2. 4. 1 微机防空转插件说明微机防空转插件有三种不同的版本简介如下：(1) zs233-00-00型插件采用8098主cpu，适用于装备有源速度传感器的机车，期间的 转换可通过更换软件和调整速度处理通道的上拉电阻来实现。防空转故障切除开关装载插件面板上。 （2）zs233a-00-00型插件 采用80196芯片，主要是用于装备有源速度传感器的机车，同型号机车软件参数与zs233 相同但程序芯片不能互换，插件整体可与zs233互换。防空转故障切除开关装在插件面板上。（3）zs400-031-0

45、00型插件采用80196芯片，21主要适用于装备有源速度传感器的机车，同型号机车软件参数与zs233 系列插件相同，但程序芯片不能互换，插件整体与zs233系列不能互换。防空转故障切除开关装在电子柜面板上。三种插件的比较见下表：项目zs233插件zs233a插件zs400插件适用范围无源、有源速度传感器主要用于有源速度传感器主要用于有源速度传感器主cpu芯片80988019680196程序芯片d2、d5d2、d3d2、d3插件面板颜色深灰色米黄色米黄色插件捏手固定捏手固定捏手活动捏手互换性与 zs233a可以整体互换与 zs233可以整体互换与 zs233系列不能整体互换2. 4. 2 微机防

46、空转框图说明 微机防空转（防滑）控制系统软件框图如图10（1）速度信号转换环节 n1、n2、n4、n6为机车第1、3、4、6轮对的转速频率信号，经过单片机高速输入口进行数字量变换，并在内部进行轮径校正后得到v1、v2、v3、v4四个速度信号。（2）速度信号比较环节 在这个环节中，分别求出各架所测轮对的速度最大值、最小值，全车速度最大值、最小值；求出牵引时各架最大值的差值；求出制动时各架最小值与全车最大值的差值； 求出全车最大值与最小值的差值v。 （3）控制速度形成环节 牵引时，取1、3、4、6轮对速度信号的最小值；制动时，取最大值，当v大于10km/h时，即使在牵引状态，也取各轮对最大值，将取

47、得的最小值或最大值经过轮箍磨损补偿后作为机车的控制速度信号。 （4）空转和滑行环节 牵引时，当v大于某一设定时，输出空转信号并撒砂，空转消失后，撒砂还脉冲式动作58秒（v设定与机车速度有关）。制动时，当v大于某一设定时，输出空转信号并撒砂（v设定与机车速度有关）。 图10 微机防空转（防滑）控制系统软件框图（5）电流值的减低与恢复环节 电流值的减低与恢复分转向架单独控制，它与各架v、dv/dt、d2v/dt2有关，并受机车速度的控制，在牵引和制动时v、dv/dt、d2v/dt2的整定值是不同的。另外，为了不使机车车钩松开，最大减载量与司机给定相比小于某一定值。电流给定值减低记忆和恢复环节 电流给定值减低的条件：机车速度大于2km/h，给定值大于设定值，d2vdt2值大于设定值，每动作一次的减低率为一定值。最大减低量受机车速度的限制，另外记忆值的恢复斜率也是一定的，该环节分两转向架单独控制。3. 防空转、滑行动作原理3. 1