刘德财
黑龙江省龙煤集团七台河分公司运输部
摘要：对于一个电力牵引铁路来说，其供电方式就是分段相供电，接触网经由此方式来给机车的运行提供电能。但是为了保证线路不会出现短路事故，所以大约每20千米就要设置一段长度为30米的绝缘区。在经过其绝缘区时，要将主断路器断开，同时保证列车以失电状态来经填写分相区，一旦列车以带电状态进入分相区，就会出现带事故，其较为常见的有短路、拉弧和跳闸等等。这就需要我们在列车通过分相区时可以实现自动控制。
关键词：整流器；电力机车；自动控制系统
以现有的技术，列车通过分相区时，是保证其处于失电状态，依靠惯性来经过该区域，但是如果采用原有的操作方法，其操作较为复杂，同时也容易出现安全事故，加之其大约每十几分钟就要重复操作，一方面加大了事故出现的概率，同时其对于机车的运行速度造成较大的影响。所以在这个过程中，要实现主断路器的自动断开，同时也要控制和牵引电流的平滑上升，这也是实现电力机车自动化操作的重要原因。
一、自动过分相区系统简介
（一）控制系统结构
一个完整的电力机车自动过分相控制系统的构成包括了地感器、车感器和接线盒，以及主机设备，其具体结构如图1所示。其自动过分相功能是经由信号输出和自动控制这两个系统来实现的。
图1 自动过分相控制系统组成
（二）设备工作原理简介
在机车经过地面感应定位设备时，其信号就可以将机车的位置以及其与分相点的相对位置加以确定，在这个过程中，地面定位和机车的感应信号都是用斜对称埋设的方式来接收的，结合技术需要，来在每个分线区的前端和后端来将两个地感器来埋好。在分区前，轨道左端的地感器为g1，其轨道右则的地感器则为g2，在分相切后侧，其轨道右边为g3，轨道右侧则为g4。
列车经过g1时，系统主机就可以通过车感器来接收到信号，但是在此阶段，其信号形式则为预告信号，其幅值可达到110v、3s。之后系统可以结合列车的运行速度和平衡度来对其时间进行判断。如果g1预告失败，系统主机则可以在经过g2时发送强制信号，其幅值为110v，宽度仅为1s。当接到强迫信号之后，列车就立即将断路器断开，如果预告信号已经生效，那么系统就会自动忽略这个强迫信号。
在机车顺利通过无电区域时，到达了g3和g4，其主机设备就可以接受到恢复信号，此信号可以供电情况加以恢复，来到机车到达g1之前的状态，恢复信号的幅值同样为110v，宽度则为3s。
系统主机提供一个装置状态信号给机车控制系统。当该信号为110V高电压时，表示装置工作正常；当该信号为0V时，表示装置故障。系统主机同时接收到向前、向后机车状态信号时，输出一个故障信号给机车控制系统。系统主机没有接收到向前、向后机车状态信号而收到地面感应信号时，只发出强迫信号。系统主机在通电、屏蔽接收信号结束或正常通过分相区后进行一次自检。系统主机同时接收到前进方向右侧车感器预告感应信号和反向强迫感应信号；以及前进方向左侧车感器强迫感应信号和反向预告感应信号时，屏蔽接收信号16s后开始接收感应信号，正确接收信号并完成自动过分相后，屏蔽接收信号40s。
二、车感器仿真试验及控制盒加改试验
（一）自动过分相车感器仿真试验机车在低速和高速两种情况下对地感器感应电压的仿真计算图形过程如下。
（1）在单轨回流1000A、车感器标准位置时，钢轨电流的磁场空间分布如图2所示。
（2）车感器下表面距地感器上表面300mm、机车速度10km/h时，车感器对地感器的感应电压如图3所示。
（3）车感器下表面距地感器上表面300mm、机车速度250km/h时，车感器对地感器的感应电压如图4所示。由图3、图4可知，机车速度在10km/h和250km/h时，车感器对地感器感应电压峰值分别为13V和350V。主机采用2.4V的接收门限基本排除了干扰并能可靠接收有效信号。
（二）控制盒加改试验
某机务段自从开始运用电力机车以来，过分相控制系统性能和质量基本稳定。但接连出现过分相时主断误动故障。通过对记录数据分析发现，过分相误动故障主要是由于接收到脉宽在13ms以下的干扰脉冲信号所致。
从多个记录数据的分析来看，干扰信号集中在50Hz和100Hz频段，是牵引回流或轨道电路信号所致。经过大量的现场经验和试验数据，得出一种提高抗干扰性的方法：利用原过分相主机每路车感器信号采用双路接收的特点。将一路改为接收电平不变（2.4V），确认延时由原来6.4ms延长至
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20ms。通过计算可知适合100km/h以下速度的机车；另一路确认延时保持原来7ms不变，接收电平由原来的2.4V提高到8V，通过计算可知适合80km/h以上速度的机车。通过自动过分相分析软件对此方法进行试验验证，验证结果表明低速机车由时延屏蔽干扰，高速机车由电压幅值屏蔽干扰的方法有效可行。
三、总结
本文针对列车自动过分相区当中的问题进行了一定的分析，首先经过了仿真计算来将理论的门限感应电压值计算出来，同时将电力机车自动经过分相区当中所出现的问题进行了总结，以此为基础将其技术加以改进，并且在实际环境下开展了一系列实验，得到了不错的结果，可以说自动过分相系统的问题当中，最为严重的误动问题已经得到了解决。
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[4]吴庆立. 电力机车整备作业安全监控控制系统设计与开发[D]. 兰州交通大学，2008.
论文作者:毛鹏飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/10
标签：信号论文; 机车论文; 电力机车论文; 过分论文; 感应论文; 主机论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第30期论文;