电力机车范文

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主管单位：中国南方机车车辆工业集团公司《电力机车与城轨车辆》编辑部

主办单位：中国南车集团株洲电力机车有限公司

出版周期：双月刊

出版地址：湖南省株洲市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1672-1187

国内刊号：43-1402/U

邮发代号：42-146

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1978

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篇2

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。

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中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）26-01-01

一、引言

随着矿山机电设备自动化程度的不断提高，矿山机电设备逐渐成为影响矿山生产运营的重要因素。目前，科学技术日新月异，矿山生产技术装备不断更新，传统的矿山机电设备逐渐被先进的电力设施所代替。

在各种矿山机电设备中，矿山机车是放在首位的，可以说，没有矿山机车，就无法维持矿山的生产作业。矿山机车主要包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种形式，此外各种机车又分成不同的种类，在选用矿山机车时，要根据矿山的作业环境、供电能力、生产能力以及投资能力等方方面面进行斟酌和对比，最终选择最符合矿山投资的机车设备。同时，在恶劣的矿山作业环境中，要不断加强安全管理，实现“安全生产”的安全目标。

二、矿山电力机车概述

（一）矿山电力机车简介

在矿山系统中，电力机车设施具有非常重要的作用，它是当前我国矿山系统的主要运输工具。矿山电力机车系统主要包括机车轨道、机车车体、牵引装置以及辅助设备等，它与耙矿设备、装矿设备、带式输送机等矿山设施共同构成一条完整的矿山运输系统。矿山电力机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输，它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车，完成对煤炭、矸石、设备以及人员的运送任务。机车运输是组织生产、决定矿山生产能力的主要因素，其主要作业流程是：将矿石（或废石）通过运输巷道运至地下储矿仓、井底车场，再将井底车场处的各种物资和人员运送到选矿场，经选矿作业后将废石运至排土场。

（二）矿山电力机车组成

概括地说，矿山电力机车由机械部分和电气部分组成。其中，机械部分包括车架、轮对、轴承箱、弹簧托架、制动装置、撒砂装置、连接缓冲装置等，电气部分包括直流串激电动机、控制器、电阻箱、受电弓、空气自动开关或隔爆插销等，有的还包括蓄电池设备。简单地说，车架是机车的主体部分，由厚钢板焊接而成。整个机车系统，除了轮对和轴承箱以外的所有机械零部件和电气装置都安装在车架上，整个车架通过弹簧托架支承在轴承箱上，轴承箱与轮对两端的轴颈配合安装，这样就构成了一个完整的电力机车。矿山电力机车采用齿轮传动，主要有两种型式：一种是单级开式齿轮传动，另一种是两级闭式齿轮减速箱。由于开式传动方式传动效率低，而且传动比较小，再考虑到矿山系统相对恶劣的作业环境，不宜选择开式齿轮传动形式。另外，闭式齿轮箱不仅能够适应较为复杂的工作环境，而且具有较高的传动效率，齿轮的整体使用寿命也相对比较长。

三、矿山电力机车的选型

矿山机车主要包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种形式，也可以说它们依次是矿山机车的三个时代：蒸汽机车逐步淘汰，内燃机车仅仅适用于地上部分的运输作业，电力机车是目前矿山机车的主流运输工具。

第一种，架线式电力机车。

架线式电力机车的主要工作原理是：高压交流电经牵引变流装置进行降压、整流处理，将其正极连接到架空线上、负极连接到铁轨上，随后电力机车上的受电弓与架空线充分接触，将整定后的电流引入机车内部，再依次经过空气自动开关、控制器、电阻箱等电气元器件进入牵引电动机，驱动电动机运转。电动机运转之后，通过机械传动装置，带动车轮转动，从而实现对机车的牵引过程。在电力机车正常工作的过程中，从电动机流出的电流经轨道流流装置，从而在机车内部形成一个闭环电路。架线式电力机车的优点：结构简单，维护方便；成本较低，速度较快；机车的用电效率高，运输能力大，应用范围广。但是，架线式电力机车也存在着下述缺点：首先，必须有整流和架线设施，不够灵活；第二，工作过程中容易产生火花，因此应避开瓦斯严重区域；第三，初期建设投资较大，投资回报周期较长。

第二种，蓄电池式电力机车。

顾名思义，蓄电池式电力机车就是用蓄电池供给电能，需要有配套的蓄电池充电设施。对于电力机车而言，每台机车需要至少配备2-3套蓄电池组。这种电力机车的优点是：无须架线，作业灵活，适用于产量小、巷道不规则的运输系统；作业过程中不产生火花，能够在有瓦斯的矿井使用。其缺点是：需要配置足够的充电设备，因此初期投资比较大；在生产作业过程中，用电效率较低，运输费用较高。

第三种，架线-蓄电池式电力机车。

这种电力机车是在架线式电力机车与蓄电池式电力机车相结合的基础上设计出来的，这种电机车上有自动充电器，可利用架线电源随时对车载蓄电池自动充电。在工作过程中，它既能从架线取得电能工作，同时能够在不便装设架线的区域依靠蓄电池进行供电。架线-蓄电池式电力机车具备了架线式与蓄电池式电力机车的共同优点，提高了机车的利用率，甚至能够用于直接开进开拓掘进巷道。

第四种，架线-电缆式电力机车。

架线-电缆式电力机车是将架线式电力机车与电缆相结合的基础上设计出来的。当其在运输大巷工作时，可以直接从架线吸取电能；在不方便装设架线的区域行使时，可以采用电缆供电。

四、矿山电力机车的安全管理

电力机车等机电设备的安全运行是矿山安全生产的重要组成部分。近年来，因机电设备造成的安全事故和人身伤害案例时有发生，给企业和个人带来巨大的经济损失和心理伤害。因此，分析查找事故原因，采取有效的预防措施，最大限度减少或杜绝此类事故的发生是矿山企业义不容辞的责任。

做好矿山电力机车的安全管理，主要应从两个方面着手：第一，要建立健全包括全体员工、各个方位、全过程的安全信息网络管理系统，并制定和健全科学的行之有效的安全信息管理工作程序，使安全工作检查经常化；第二，要形成制度化的安全教育和培训工作，应该建立专门的安全监督监察部门，主管安全教育培训，宁转原来安全培训多头管理的现象。

为了提高矿山机电设备安全管理的效率，矿山企业应该顺应时代潮流，在电力机车的控制和管理上应用计算机技术。现代化大规模的生产方式要求矿山企业重视对井下安全信息的交流，以保证随时作出正确的决策进行安全管理。从目前情况来看，我国从大部分矿井安全信息中心站反映出来的情况中，比较突出的问题是信息中心站每天收集到反映安全状况的大量信息，靠人工方法在短时间内进行全面的信息登记，分析和处理是比较困难的，并且在这个过程中还容易出现差错，这就需要借助于现代化的信息处理工具来实现，而计算机就是适合参与并完成这项工作的辅助设备。

现代化的矿山机电设备安全管理系统是一个综合性很强的项目，这其中不仅仅涉及到矿山电力机车等重要的机电设备设施，还涵盖了整个矿山生产中的方方面面，比如矿山企业的人、机、料、法、环等诸多的环境因素。

参考文献

[1]杨国东.赵大友.煤矿变频架线电机车的技改与推广[J].科技资讯.2011年20期

[2]邓小红.高瓦斯矿井防爆蓄电池电机车安全配套设施的研究及应用[J].科学之友.2011年11期

[3]魏其东.电机车顶挂车作业安全控制系统的设计与应用[J].工矿自动化.2011年08期

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2驱动轴组装

2．1概述。每个转向架包含两组驱动轴组装。每组驱动轴组装由车轴、车轮、从动齿轮、抱轴箱装配、左轴箱、右轴箱和标牌等组成。驱动轴组装是机车走形部最关键的部件之一，它不仅支承机车的全部重量，同时，通过驱动轴组装与钢轨的粘着产生牵引力和制动力。2．2探伤说明。车轴材料采用AIN钢，采用实心车轴。其透身性能检查、镶入部内外侧、大裂纹查找采取超声波探伤法，车轴外露表面采取磁粉探伤。超声波检验：透声试验应符合有关规定，其缺陷不能大于Φ3mm平底孔的当量缺陷。磁粉探伤：不应有任何横向缺陷，纵向缺陷容许范围是规定的圆弧部Z0部位不得有缺陷，其余Z1、Z2、Z3部位分别应符合单个缺陷最大不大于6mm，累计不大于6mm。在公差范围内消除裂纹。车轮采用整体碾钢车轮，由材料为R7级碳钢制成，车轮设有注油孔和油沟，用于车轮的注油退卸。车轮踏面采用超探检查不得有超过Φ2mm平底孔当量缺陷。磁粉探伤部位缺陷不大于2mm。在公差范围内消除裂纹。齿轮箱采用上下分体结构，由上箱和下箱组成，箱体上设置有集油槽及油路。采用磁粉探伤，其Z区缺陷不超过Lmla／Amla－SM1。其他区域缺陷不超过LM3a／AM3a－SM3；R区缺陷A和B类为不超过3级，C类为不超过2级，其他区域缺陷A，B，C类为不超过四级，不接受D、E、F和G类。传动齿轮。主、从动齿轮材料采用标准的材料。该材料用于齿轮，经过热处理后，齿轮表面硬度高，耐磨性好，心部也有较好的韧性，具有较强的抵御机车运行中产生冲击振动的能力。主要采取磁粉探伤，要求其成品齿轮齿面探伤无裂纹。

3牵引装置

3．1结构及功能。转向架牵引装置是连接转向架与车体之间的动力传递装置，其作用是传递机车的牵引力和制动力，以保证转向架进出曲线时相对于车体的回转运动。牵引装置采用推挽式结构，牵引杆倾斜布置，与轨道成11°角。3．2探伤说明。牵引装置中，牵引杆的作用是传递机车的牵引力和制动力，经锻造而成；转向架牵引支座与车体牵引支座的结构相近，经锻造而成。转向架牵引支座通过螺栓与转向架构架连接，车体牵引支座通过螺栓和车体底架连接。托盘通过螺栓与牵引座连接，可以保证牵引杆与牵引支座的安装位置。检修时，牵引杆、转向架牵引支座、车体牵引支座及托盘均采用磁探进行探伤检查，要求各部件无裂纹，如裂纹在规范或图纸要求的范围内可以进行打磨处理，打磨深度超过规范或图纸的要求则必须进行更换。

4结束语

现在，HXD2型电力机车是包头西机务段的主型机车，在新形势下我们加强学习更为刻不容缓。探伤工作的质量直接关系到机车能否正常运行，行车是否优质可靠。我们应通过对电气化铁路相关技术知识学习地不断提高，在理论分析、经验积累等基础上，与时俱进，不断分析与总结，将如何科学合理地探伤检修工作落实到机车检修上，从而改善了机车稳定运行的措施和条件，确保了包头西机务段机车运行质量安全，取得良好的经济与安全效益。