探討SS4B電力機車PDU受電弓升降保護(hù)裝置

楊建喜

摘 要：在文章中，將受電弓作為重要研究內(nèi)容，闡述其在機車運行安全性方面的重要作用，并闡述了受電弓工作原理。綜合考慮直流機車故障，提出了構(gòu)建PDU受電弓升降保護(hù)裝置的具體方式，有效地規(guī)避了弓網(wǎng)故障的發(fā)生，進(jìn)一步優(yōu)化了機車運行安全水平與效率。

關(guān)鍵詞：SS4B電力機車 PDU受電弓 升降保護(hù)裝置 研究

中圖分類號：U260.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）09-0-01

電力機車牽引運行的過程中，因電弓與接觸線接觸十分緊密，所以必須要具備特定接觸力。在電力機車中，受電弓是十分關(guān)鍵的電器元件，具有電力連接與傳輸?shù)墓δ堋Ｌ貏e是牽引滑動的過程中，牽引動力需要通過接觸網(wǎng)獲取必要的電流并實現(xiàn)動能的轉(zhuǎn)換。如果受電弓亦或是接觸網(wǎng)有設(shè)備質(zhì)量問題，就難以與安全運行需求相適應(yīng)，引發(fā)嚴(yán)重的弓網(wǎng)故障。要想有效地規(guī)避故障發(fā)生，深入研究并分析SS4B電力機車PDU受電弓升降保護(hù)裝置具有一定的現(xiàn)實意義。

一、受電弓基本工作原理闡釋

以型號為TSG15的受電弓為例，其屬于鉸接式的機械構(gòu)建，主要的組成部分是框架、氣路控制閥、升弓裝置與弓頭等，屬于空間結(jié)構(gòu)。TSG15型號受電弓主要是通過接觸網(wǎng)集電受流，向機車內(nèi)部的供電機傳送并使用，使得電力機車運行獲取了充足的動力源。

型號為TSG15的受電弓，其升降動作一般需要借助空氣回路加以控制。司機室內(nèi)的司機需要按下升弓按鈕，確保電磁閥獲得電能[1]。而壓縮空氣則在受電弓氣閥板的作用下，進(jìn)入到氣囊升弓裝置當(dāng)中，確保氣囊碰撞并抬升，對下臂桿鋼絲繩發(fā)生作用。在這種情況下，鋼絲繩就會對下臂桿進(jìn)行拉拽，使得弓頭升起，并和接觸網(wǎng)相互接觸。而在受電弓弓頭和接觸網(wǎng)相互接觸的情況下，在弓頭上滑板的作用下，會在網(wǎng)線中獲得相應(yīng)的電流，經(jīng)由受電弓框架，就會向底架傳送電流，再利用底架接線端，向車頂裝置引入相應(yīng)的電流，向機車變壓器進(jìn)行傳輸。

而在司機室內(nèi)司機按動降弓按鈕的時候，電磁閥就會失去電能的支持，且供風(fēng)被切斷。而弓頭則保持在受電弓底架兩橡膠止擋部位，使得接觸網(wǎng)和機車間的電力源供應(yīng)被切斷。而在受電弓滑板被磨耗到特定限度，亦或是刮弓被折斷，那么滑板內(nèi)部的氣腔就會漏氣，而ADD裝置則會發(fā)生動作，在短時間內(nèi)降弓，以達(dá)到自動保護(hù)的目標(biāo)。

對于機車的壓縮空氣而言，則會借助電控閥進(jìn)行控制，在受電弓氣閥板的作用下，過濾器即可進(jìn)入到升弓節(jié)流閥，并在精密性的調(diào)壓閥整流基礎(chǔ)上，向安全閥與降弓節(jié)流閥內(nèi)進(jìn)入[2]。隨后即可進(jìn)入到受電弓氣囊，確保受電弓實現(xiàn)升弓的目的。

二、SS4B電力機車PDU受電弓升降保護(hù)裝置研究

所謂的PDU受電弓升降保護(hù)裝置，在機車中的應(yīng)用具有一定的適用性，屬于可編程邏輯控制裝置。在實際應(yīng)用的過程中，能夠?qū)C車升弓回路風(fēng)壓予以實時地監(jiān)測，并結(jié)合風(fēng)壓限值，完成受電弓的升降動作，確保受電弓升降更加安全，有效地規(guī)避燒損接觸網(wǎng)等方面的風(fēng)險發(fā)生。

1.PDU受電弓升降保護(hù)裝置組成結(jié)構(gòu)

PDU受電弓升降保護(hù)裝置的主要組成部位就是控制器與壓力傳感器，其本身具備獨立的升降弓保護(hù)性能，能夠與LCU相互配合，進(jìn)而實現(xiàn)功能與價值的發(fā)揮。將壓力傳感器安裝在機車制動柜的內(nèi)部控制風(fēng)管之上，而傳感器則通過模擬量控制器給予必要的電能。當(dāng)控制器對傳感器電流信號有效采集的情況下，就能夠?qū)崿F(xiàn)AD轉(zhuǎn)換與濾波。在此基礎(chǔ)上，可以結(jié)合控制邏輯與壓力值，合理地生成110V控制信號。所形成的信號，即可結(jié)合壓力開關(guān)信號，對機車內(nèi)部其他設(shè)備加以控制[3]。

2.內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)

PDU受電弓升降保護(hù)裝置的構(gòu)成模塊主要包括了數(shù)字量輸入/輸出模塊、主控制器模塊與AD采集模塊，在運行狀態(tài)下，即可有效地監(jiān)測管道壓力，而機車DC110V信號則能夠?qū)π盘柕牟杉右杂行У乜刂啤?/p>

對于PDU受電弓升降保護(hù)裝置而言，其屬于可編程邏輯器件，在微控制器芯片的作用下，即可將自動化控制功能充分發(fā)揮出來。在對LED顯示模塊加以驅(qū)動的基礎(chǔ)上，就能夠?qū)L(fēng)缸的壓力數(shù)值顯示出來，充分發(fā)揮記錄數(shù)據(jù)信息的功能。對于AD采集模塊來講，在PDU受電弓升降保護(hù)裝置中占據(jù)關(guān)鍵地位，能夠?qū)毫ψ兯推髦械碾娏髂M量信號進(jìn)行有效地采集，同時實現(xiàn)控制器芯片的轉(zhuǎn)換，對數(shù)字量信號加以有效地處理。

在PDU受電弓升降保護(hù)裝置內(nèi)部的設(shè)計方面，AD采集通道的數(shù)量是四路，而其中的一路主要負(fù)責(zé)檢測風(fēng)缸壓力，而剩余的三路則預(yù)留。此外，對機車控制信號加以采集，特別是劈相機完成信號與壓縮機板件等方面。借助六路數(shù)字量輸出通道，將DC110V信號輸出來，使得受電弓電控閥、主斷路器以及壓縮機接觸器等相應(yīng)的負(fù)載被驅(qū)動，充分發(fā)揮升降弓保護(hù)功能[4]。要想確保此裝置隔離功能更好地實現(xiàn)，就要將第一路輸出通道設(shè)計成獨立的電源通道。而在PDU面板轉(zhuǎn)換開關(guān)位于隔離位的情況下，外部電源可以獨立控制第一路通道輸出，而不會受到PDU的影響。與此同時，要將其他的通道電源關(guān)斷，以保證裝置隔離目標(biāo)的實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，在風(fēng)壓顯示以外，PDU受電弓升降保護(hù)裝置對于外部并不具備控制功能。

3.PDU受電弓升降保護(hù)裝置基本工作原理

在PDU受電弓升降保護(hù)裝置實際運行的過程中，可以對機車升弓回路的風(fēng)壓進(jìn)行有效地監(jiān)測。如果風(fēng)壓不超過440千帕，那么司機室會向升弓發(fā)出命令，而受電弓難以升起。在風(fēng)壓值超過440千帕的情況下，受電弓即可升起，有效地規(guī)避壓力不充足而無法升起的情況發(fā)生。而PDU受電弓升降保護(hù)裝置在和電網(wǎng)處于懸浮狀態(tài)的情況下，機車負(fù)載被啟動的情況下，電網(wǎng)就會強拉弧，導(dǎo)致接觸網(wǎng)被燒斷，且受電弓被嚴(yán)重?fù)p壞。

而在機車處于運行狀態(tài)下，受電弓正處于升起的狀態(tài)，那么 受電弓升降保護(hù)裝置對升弓回路風(fēng)壓的監(jiān)測結(jié)果不超過440千帕，裝置本身就會優(yōu)先執(zhí)行跳主斷而后降弓的指令，以免機車帶全負(fù)載而降弓，使得接觸壓力不充足，而接觸網(wǎng)則會被嚴(yán)重?zé)龘p，受電弓風(fēng)險也會隨之增加[5]。

當(dāng)劈相機起來的情況下，壓縮機的指令就不會在被司機室的開關(guān)所控制，而是默認(rèn)成起動的狀態(tài)并加以補風(fēng)處理。其中，總風(fēng)缸在超過900千帕的情況下，壓縮機就會停止運行，以免受人為因素影響而忘記向壓縮機傳送指令，最終使得總風(fēng)缸的壓力降低，致使機車受電弓帶全載而出現(xiàn)接觸網(wǎng)燒損的情況。

PDU受電弓升降保護(hù)裝置的主要功能就是對受電弓氣路的壓力進(jìn)行實時地監(jiān)測，并以數(shù)字顯示出來，為乘務(wù)工作人員提供有價值的參考依據(jù)。而在PDU面板轉(zhuǎn)換開關(guān)處于隔離位置的情況下，只能夠顯示出風(fēng)壓力，而PDU受電弓升降保護(hù)裝置的氣壓功能則會被隔離，以免對機車的運行帶來不利的影響。

除此之外，PDU受電弓升降保護(hù)裝置還支持故障日志記錄，對輸入通道狀態(tài)、輸出通道狀態(tài)等予以實時地記錄，并為故障的分析提供必要的參考。

4.PDU受電弓升降保護(hù)裝置的應(yīng)用

在制動機柜內(nèi)部安裝PDU受電弓升降保護(hù)裝置的過程中，裝置上的數(shù)碼顯示管，會將受電弓氣壓回路壓力值顯示出來。特別是機車處于正常運行的情況下，要求PDU受電弓升降保護(hù)裝置轉(zhuǎn)換開關(guān)處于自動擋的位置[6]。一旦發(fā)生以下情況，司機室內(nèi)的司機就應(yīng)當(dāng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換至隔離位置：

4.1在受電弓不升起的情況下，司機應(yīng)當(dāng)對制動柜顳部的PDU受電弓升降保護(hù)裝置數(shù)碼管顯示加以觀察。如果并沒有顯示出故障代碼，且數(shù)值已經(jīng)超過450仍然無法實現(xiàn)受電弓的升起目標(biāo)，就需要將轉(zhuǎn)換開關(guān)由自動擋轉(zhuǎn)換至隔離檔。隨后，再次嘗試升弓的動作。

4.2如果PDU受電弓升降保護(hù)裝置顯示出故障代碼，則要嘗試著使轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)變成隔離檔，隨后再次嘗試升弓。其中，在壓力傳感器出現(xiàn)故障的情況下，具體的故障碼會顯示為E-01；在主斷分通道出現(xiàn)故障的情況下，具體的故障碼會顯示為E-02；在壓縮機自起通道出現(xiàn)故障的情況下，具體的故障碼會顯示為E-03；在AD采樣通道出現(xiàn)故障的情況下，具體的故障碼會顯示為E-04。

5.PDU受電弓升降保護(hù)裝置試驗

要科學(xué)合理地控制輔助缸的風(fēng)壓，并且在PDU受電弓升降保護(hù)裝置氣壓回路顯示數(shù)值不超過440千帕的情況下，司機室內(nèi)部司機要給出升弓的命令，但是受電弓卻難以升起。此時，則要接觸輔助壓縮機打風(fēng)處理[7]。而在PDU受電弓升降保護(hù)裝置風(fēng)壓數(shù)值超過440千帕的情況下，受電弓就可成功升起。在機車欠壓隔離的情況下，受電弓升起并且處于主斷合的情況下，就可以對輔助缸風(fēng)壓加以控制。只要PDU受電弓升降保護(hù)裝置的受電弓氣壓回路顯示不超過440千帕，那么PDU則會優(yōu)先執(zhí)行跳主斷而后降弓。

綜上所述，對于機車而言，受電弓是十分關(guān)鍵的電器元件，負(fù)責(zé)電能的傳輸。伴隨科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與創(chuàng)新進(jìn)步，制約重載技術(shù)發(fā)展的問題得到了解決，而重載機車裝置的深入研究，確保運輸?shù)陌踩?，已?jīng)逐漸成為時代發(fā)展亟待解決的問題。

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