1、<p>　　接觸網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　班 級(jí)： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b

2、></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　1．基本題目</b></p><p><b>　　1.1題目</b></p><p>　　高速電氣化鐵道自動(dòng)過電分相的研究。</p><p><b>

3、　　1.2題目分析</b></p><p>　　隨著列車提速及高速電氣化鐵路的發(fā)展，自動(dòng)過電分相就愈加顯得重要，對(duì)當(dāng)前已有的高速電氣化鐵道自動(dòng)過電分相的方式進(jìn)行比較，得出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，從而提出改進(jìn)方案。</p><p>　　2. 題目：現(xiàn)有高速電氣化鐵道自動(dòng)過電分相的研究</p><p>　　2.1車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置</p><

4、;p><b>　　2.1.1系統(tǒng)概要</b></p><p>　　車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置，是在電力機(jī)車控制室內(nèi)及電分相區(qū)域安裝必要的裝置和設(shè)備，以至于不需要人為干預(yù)而實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車自動(dòng)轉(zhuǎn)換的電分相裝置。是目前世界上所出現(xiàn)的三種自動(dòng)過的電分相形式的一種，這種裝置在廣州鐵路（集團(tuán)）公司研制成功，并且通過技術(shù)鑒定。</p><p>　　車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置包括

5、四種設(shè)備：</p><p>　　地面感應(yīng)裝置，簡(jiǎn)稱地感器，它安裝在電分相區(qū)域中的相應(yīng)位置，能準(zhǔn)確為電力機(jī)車進(jìn)行斷電過電分相提供準(zhǔn)確的位置信息。</p><p>　　車載感應(yīng)接收裝置，稱信號(hào)接收器，它是安裝在電力機(jī)車上，專門用于接收地感信息的裝置。</p><p>　　主電路設(shè)備，它是實(shí)現(xiàn)過電分相時(shí)斷開、分合主電路電源的主體設(shè)備。</p><p&g

6、t;　　控制設(shè)備，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及智能化的主體設(shè)備。</p><p>　　2.1.2車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置的工作原理</p><p><b>　　1）地面感應(yīng)器</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用在軌道上埋設(shè)磁性感應(yīng)器的方式對(duì)分相區(qū)間進(jìn)行定位，地感器采用三點(diǎn)交錯(cuò)定位，其布置如圖1所示，其中圖（a）為單線區(qū)段地面感應(yīng)器布置圖;圖（b）為復(fù)

7、線區(qū)段地面感應(yīng)器平面布置圖。</p><p>　　(a) 單線路區(qū)段地面感應(yīng)器的埋設(shè)方式</p><p>　　復(fù)線路區(qū)段地面感應(yīng)器的埋設(shè)方式</p><p>　　圖1 地面感應(yīng)器的定位</p><p>　　1# 地面感應(yīng)器是機(jī)車過電分相的預(yù)備信號(hào)（單線反向時(shí)時(shí)4# 地面感應(yīng)器），當(dāng)機(jī)車接收到該信號(hào)時(shí)，控制裝置根據(jù)即時(shí)時(shí)速計(jì)算延時(shí)動(dòng)作時(shí)間，一直

8、延時(shí)到執(zhí)行自動(dòng)過電分相的系列動(dòng)作。</p><p>　　2# 地面感應(yīng)器是過電分相時(shí)的即時(shí)斷電信號(hào)，同時(shí)是機(jī)車反向運(yùn)行時(shí)的恢復(fù)信號(hào)，為了防止沒有接收到過電分相的預(yù)備信號(hào)，它還起到應(yīng)有的保護(hù)作用。當(dāng)機(jī)車收到該信號(hào)時(shí)，控制裝置立即執(zhí)行自動(dòng)過電分相的全部動(dòng)作。</p><p>　　3# 地面感應(yīng)器是通過電分相后的自動(dòng)恢復(fù)信號(hào)，同時(shí)是機(jī)車反向運(yùn)行時(shí)的立即斷電信號(hào)。當(dāng)機(jī)車上感應(yīng)器接收到該信號(hào)時(shí)，控制

9、裝置自動(dòng)執(zhí)行合主斷路器、合輔機(jī)等系列動(dòng)作。</p><p>　　其中，以機(jī)車運(yùn)行方向?yàn)榛鶞?zhǔn)（以單線為例說明），1#、3# 地面感應(yīng)器埋設(shè)在軌道右側(cè)，2#、4# 地面感應(yīng)器埋設(shè)在軌道左側(cè)；1#、2# 地面感應(yīng)器相距70m，2# 地面感應(yīng)器與分相區(qū)首段相距45m，3#、4# 地面感應(yīng)器的分布類似1#、2#地面感應(yīng)器的分布，如圖1所示。</p><p>　　1# 地面感應(yīng)器是車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電

10、分相系統(tǒng)的延時(shí)斷電信號(hào)發(fā)生器（即反方向4# 地面感應(yīng)器），當(dāng)機(jī)車感應(yīng)器接收到該信號(hào)時(shí)，控制裝置根據(jù)即時(shí)速度，計(jì)算延時(shí)時(shí)間，繼而執(zhí)行自動(dòng)過電分相的系列動(dòng)作。該設(shè)計(jì)考慮到最大運(yùn)行速度為160km/h,而控制裝置在執(zhí)行斷開主斷路器前，指令劈相機(jī)和各輔機(jī)的順序動(dòng)作時(shí)間為1.5s，據(jù)此確定1# 地面感應(yīng)器與2# 地面感應(yīng)器距離為：160×1000×1.5÷3600=66.7(m)。</p><p&

11、gt;　　為了保證當(dāng)機(jī)車感應(yīng)器可靠接收到1# 地面感應(yīng)器的信號(hào)后，在接收到2# 地面感應(yīng)器信號(hào)前，控制裝置可靠分?jǐn)嘀鲾嗦菲?，?yīng)選擇1#、2# 地面感應(yīng)器相距70m。</p><p>　　2# 地面感應(yīng)器是車載過電分相系統(tǒng)的立即斷電信號(hào)發(fā)生器（或機(jī)車反方向運(yùn)行時(shí)的恢復(fù)信號(hào)，即反方向3# 地面感應(yīng)器）。當(dāng)機(jī)車感應(yīng)器接收到信號(hào)時(shí)，控制裝置立即同時(shí)執(zhí)行自動(dòng)過電分相的全部動(dòng)作，考慮到主斷路器的可靠分?jǐn)嗉把b置本身繼電器的動(dòng)作

12、時(shí)間，控制裝置設(shè)計(jì)的“主斷分”脈沖寬度為1.0s，這樣就可以確定出2# 地面感應(yīng)器距分相區(qū)首端距離為：160×1000×1.0÷3600=44.4(m)。</p><p>　　為了保證當(dāng)機(jī)車感應(yīng)器可靠接收到2# 地面感應(yīng)器的信號(hào)后，控制裝置在分相區(qū)前可靠分?jǐn)嘀鲾嗦菲?，?yīng)正確選擇2# 地面感應(yīng)器與分相區(qū)的首端距離。</p><p>　　3# 地面感應(yīng)器是車載過電

13、分相系統(tǒng)通過分相區(qū)后的自動(dòng)恢復(fù)信號(hào)發(fā)生器（或機(jī)車反方向運(yùn)行時(shí)的立即斷電信號(hào)，即反方向2# 地面感應(yīng)器），當(dāng)機(jī)車感應(yīng)器接收到該信號(hào)時(shí)，控制裝置自動(dòng)執(zhí)行合主斷、合輔機(jī)等系列動(dòng)作。</p><p>　　4# 地面感應(yīng)器是車載過電分相系統(tǒng)反方向運(yùn)行時(shí)的延時(shí)斷電信號(hào)。</p><p>　　1#、2#、3#、4# 地面感應(yīng)器采用的為永久性磁性體。通過綜合磁鐵性能、價(jià)格和系統(tǒng)可靠性等方面的因素，選用了釹

14、鐵硼永磁鐵型號(hào)為GLRM-30，它是一塊強(qiáng)磁性釹鐵硼材料的永磁鐵，體積為150mm×150mm×60mm，其性能指標(biāo)如下：</p><p>　　·密度7.4g/cm3;</p><p>　　·硬度550HV；</p><p>　　·抗壓強(qiáng)度800MPa；</p><p>　　·

15、最大磁能積（BH max）230KT/m3;</p><p>　　·剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度BR1.1T。</p><p>　　這種裝置方法的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠，既能保證信息準(zhǔn)確，又具有安全防范的效果。</p><p><b>　　2）車載感應(yīng)接收器</b></p><p>　　車載感應(yīng)接收器主要用于接收地面感應(yīng)器的

16、信號(hào)。為便于控制，地面感應(yīng)器采用三點(diǎn)式布置，這就要求車上感應(yīng)器必須分別安裝在機(jī)車的兩側(cè)。4個(gè)車載感應(yīng)器分別固定在Ⅰ、Ⅱ端排障器下方兩側(cè)，感應(yīng)信號(hào)采用屏蔽線直接送入控制盒。</p><p>　　在機(jī)車以前進(jìn)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向時(shí)，2#、4# 車載感應(yīng)接收裝置應(yīng)能最早接收到1# 地面感應(yīng)器的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是預(yù)備信號(hào)，控制裝置自動(dòng)啟動(dòng)、計(jì)算延時(shí)等一系列動(dòng)作。在機(jī)車?yán)^續(xù)前進(jìn)時(shí)，1#、3# 車載感應(yīng)器應(yīng)能先后接收到3# 地面感應(yīng)

17、器的信號(hào)，這時(shí)，控制裝置應(yīng)無條件執(zhí)行斷電過電分相的一系列動(dòng)作。</p><p>　　反向運(yùn)行時(shí)，動(dòng)作過程類似。</p><p><b>　　3）控制裝置</b></p><p>　　控制裝置通過航空插座與機(jī)車的控制電路、速度信號(hào)和感應(yīng)接收信號(hào)接通。各點(diǎn)的信號(hào)經(jīng)過控制裝置的各路信號(hào)調(diào)理電路調(diào)整，再通過可編程控制器進(jìn)行信息處理。</p>

18、<p>　　在控制裝置中，處理較多的是感應(yīng)接收信息和速度信息，要求控制裝置應(yīng)準(zhǔn)確接收分相區(qū)地面感應(yīng)器的信號(hào)以及運(yùn)行速度信號(hào)，以計(jì)算斷電、延時(shí)時(shí)間，因此也嚴(yán)格要求控制裝置本身的可靠性高，工作時(shí)不得對(duì)機(jī)車控制電路的運(yùn)行產(chǎn)生影響。</p><p>　　控制裝置獲取各種信號(hào)的方法是將各檢測(cè)點(diǎn)的信號(hào)和控制信號(hào)引入控制裝置的接線端子。</p><p>　　控制裝置的主要功能是根據(jù)機(jī)車的運(yùn)

19、行方向、機(jī)車運(yùn)行速度、主斷路器的工作狀態(tài)及機(jī)車運(yùn)行位置進(jìn)行自動(dòng)控制機(jī)車通過分相區(qū)間。在控制裝置的工作期間，當(dāng)機(jī)車在非分相區(qū)運(yùn)行時(shí)，司機(jī)可按照正常操作程序進(jìn)行操作，當(dāng)機(jī)車接近分相區(qū)間時(shí)，可由裝置自動(dòng)控制通過分相區(qū)，也可由司機(jī)手動(dòng)控制通過，無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換。</p><p>　　車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分是分布在每個(gè)分相點(diǎn)的地面感應(yīng)器。裝置通過地面感應(yīng)器接收到的分布在分相點(diǎn)軌道兩邊的地面感應(yīng)器信號(hào)，來

20、判斷是臨近分相點(diǎn)或是已經(jīng)過了分相點(diǎn)，并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。為了保證車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相控制裝置的正常工作，機(jī)車的合主斷路器信號(hào)會(huì)使控制裝置初始化，并使各狀態(tài)標(biāo)志位為等待過電分相點(diǎn)的狀態(tài)。</p><p><b>　　2.1.3系統(tǒng)特點(diǎn)</b></p><p>　　實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)均證明，車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相裝置具有良好的工作性能，能可靠地執(zhí)行一系列過電分相的操作，同

21、時(shí)具有下述特點(diǎn)：</p><p>　?。?）該系統(tǒng)采用PLC作為控制單元，除完成自動(dòng)過電分相的控制功能以外，還可以記錄并儲(chǔ)存若干信息，包括自動(dòng)分合主斷路器時(shí)，機(jī)車的通過速度、主斷路器的分合時(shí)間、前后弓的升降狀態(tài)、1#~4# 車載感應(yīng)器接收1#~4#地面感應(yīng)器信號(hào)的情況、機(jī)車Ⅰ端（或Ⅱ端）是向“前”位還是向“后”位等信息。</p><p>　?。?）PLC存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可在DOS狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)，

22、并可在DOS或Windows狀態(tài)下生成的報(bào)表以16進(jìn)制表示狀態(tài)意義，在Windows狀態(tài)下生成的報(bào)表則一目了然，對(duì)自動(dòng)過電分相時(shí)從接收到執(zhí)行完成各環(huán)節(jié)是否正常具有重要的參考意義。</p><p>　?。?）地面感應(yīng)器和車載感應(yīng)接收器應(yīng)采用多套冗余控制模式，通過根據(jù)速度計(jì)算斷電和強(qiáng)迫斷電相結(jié)合，以確保自動(dòng)過電分相安全可靠。</p><p>　　車載控制裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)與PLC集中放置在控制盒里，

23、安裝較簡(jiǎn)單，所占空間小，維修保養(yǎng)方便。車載感應(yīng)接收器采用屏蔽線直接接入控制盒，避免了電磁干擾。</p><p>　?。?）進(jìn)入自動(dòng)過電分相區(qū)域時(shí)采用短暫蜂鳴提示，速度小于或大于5km/h時(shí)采用不同顏色燈來提示，自動(dòng)過電分相裝置故障采用蜂鳴和閃紅燈長(zhǎng)時(shí)間提示，確保自動(dòng)過電分相時(shí)給司機(jī)的提示直觀明顯，又不至于對(duì)司機(jī)造成太大的干擾。</p><p>　?。?）控制裝置具有自檢功能，每自動(dòng)過完一次

24、電分相區(qū)，裝置本事自行檢查一次，檢查是否有故障，確保下一個(gè)分相區(qū)準(zhǔn)確可靠地自動(dòng)過電分相。</p><p>　　（6）車載自動(dòng)過電分相系統(tǒng)在每一種原件選型方面都進(jìn)行了細(xì)致的研究，充分利用冗余量，與機(jī)車電氣聯(lián)結(jié)盡量簡(jiǎn)單明了，不對(duì)機(jī)車控制回路產(chǎn)生任何不良影響，保留了原有手動(dòng)過電分相的功能；當(dāng)自動(dòng)過電分相失效時(shí)，可轉(zhuǎn)為手動(dòng)操作過電分相。</p><p>　　2.2地面電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置</p

25、><p><b>　　2.2.1系統(tǒng)組成</b></p><p>　　該系統(tǒng)是采用地面開關(guān)組成的自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，工作原理如圖2所示。</p><p>　　圖 2地面自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置工作原理圖</p><p>　　地面過電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置設(shè)在錨段關(guān)節(jié)的分相區(qū)，在錨段關(guān)節(jié)的分相區(qū)處嵌入一個(gè)中性段，其兩端分別由空氣絕緣器間隙1JY

26、、1JY與兩相絕緣網(wǎng)絕緣。兩臺(tái)真空負(fù)荷開關(guān)1ZK、2ZK分別跨接在1JY、1JY上，使絕緣網(wǎng)兩相能通過1ZK及2ZK分別向中性段供電；在線路邊設(shè)置四臺(tái)機(jī)車位置傳感器1CG、2CG、3CG、4CG1。無車通過時(shí)兩臺(tái)真空負(fù)荷開關(guān)均斷開，中性段無電。</p><p>　　當(dāng)機(jī)車從A相駛來，到1CG處時(shí)，真空負(fù)荷開關(guān)1ZK閉合，中性段接觸網(wǎng)由A相供電，待機(jī)車進(jìn)入中性段，到3CG處時(shí)，1ZK分?jǐn)啵?ZK隨即迅速閉合，完成中

27、性段供電的換相交換。由于此時(shí)中性段已由B相供電，機(jī)車可以在不用任何附加操縱、負(fù)荷基本不變的條件下通過電分相區(qū)段，帶機(jī)車駛離4CG處后，2ZK分?jǐn)?，裝置回零，各項(xiàng)設(shè)備恢復(fù)到無機(jī)車通過時(shí)的狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)反向來車時(shí)，由控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別，控制兩臺(tái)真空負(fù)荷開關(guān)以相反順序輪流斷開與閉合。</p><p><b>　　2.2.2工作原理</b></p>

28、<p>　　該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是在硬件設(shè)備上要要研制出長(zhǎng)壽命的真空負(fù)荷開關(guān)，從相間轉(zhuǎn)換上要采用可靠的邏輯控制系統(tǒng)，從軟件技術(shù)上則要解決變電所、電力機(jī)車和自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置之間的兼容配合問題。</p><p><b>　　1）真空負(fù)荷開關(guān)</b></p><p>　　真空負(fù)荷開關(guān)是該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的任務(wù)是每當(dāng)機(jī)車通過電分相區(qū)段時(shí)迅速地完成對(duì)機(jī)車供電相位的切換，

29、它不同于真空斷路器，也不同于V停反行用的真空負(fù)荷線路開關(guān)，它的運(yùn)用特殊性決定了對(duì)它運(yùn)用的特殊要求。</p><p>　?、贋閴嚎s開關(guān)切換過程中的瞬間斷電時(shí)間，減輕對(duì)機(jī)車的機(jī)電沖動(dòng)，在大波距的情況下，要求其分合閘速度快并有較高的響應(yīng)速度；</p><p>　?、谝髶?jù)有較強(qiáng)的機(jī)械和電氣壽命。由于需要頻繁動(dòng)作，要求其工作壽命長(zhǎng)，且抗震動(dòng)。</p><p>　　新型真空負(fù)

30、荷開關(guān)，在真空滅弧室中選用了大口徑、大波距的沖壓型波紋管，并采用預(yù)拉伸裝置技術(shù)，以減小波紋管大為面積的形變，提高其使用壽命。還采用了新型高壓消汽劑和可閥焊封裝等新技術(shù)、新工藝，在開關(guān)整體裝配設(shè)計(jì)上加強(qiáng)減震環(huán)節(jié)，開關(guān)機(jī)構(gòu)采用既簡(jiǎn)單又實(shí)用的電磁合拍式。由于采取克一系列有效地技術(shù)措施，使開關(guān)的機(jī)械和電氣壽命超過6萬次。</p><p>　　真空負(fù)荷開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　&

31、#183;額定工作電壓27.5kV（工頻有效值）；</p><p>　　·工頻耐壓 95kV，持續(xù)1min（斷口間及本地對(duì)地）；</p><p>　　·額定關(guān)合電壓流 20kA；</p><p>　　·額定工作電流 1000kA；</p><p>　　·合閘時(shí)間 不大于70ms；</p>

32、<p>　　·分閘時(shí)間 不大于40ms；</p><p>　　·沖擊耐壓 185kV（1.5/40μS全波）；</p><p>　　·電氣壽命 大于5萬次；</p><p>　　·機(jī)械壽命 大于5萬次；</p><p>　　·安裝形式 小車式、帶固定鎖。</p><

33、;p><b>　　2）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換裝置控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)各執(zhí)行部件精確可靠的自動(dòng)控制和狀態(tài)監(jiān)視，系統(tǒng)控制原理如圖3所示。</p><p>　　該系統(tǒng)據(jù)有如下功能：</p><p>　?、儆凶銐虻倪壿嬤\(yùn)算及控制功能，以實(shí)現(xiàn)裝置運(yùn)行的自動(dòng)化；</p><p>　?、谀茏詣?dòng)檢出裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的

34、各種故障并分類報(bào)警，便于查找排除；</p><p>　　③有較高的響應(yīng)速度，以壓縮開關(guān)切換時(shí)的瞬間斷電時(shí)間；</p><p>　?、苡休^強(qiáng)的抗干擾性能，能在強(qiáng)電磁干擾條件下可靠工作；</p><p>　?、菽苓m應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間無間歇的連續(xù)工作。</p><p>　　控制裝置采用了以可編程序控制器為核心的控制系統(tǒng)。可編程控制器是以微處理器為核心的機(jī)電一

35、體化的自動(dòng)控制裝置，它把計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，它與被控制設(shè)備的連接適應(yīng)性好，采用簡(jiǎn)明的邏輯語言，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，適用于工業(yè)控制的工業(yè)環(huán)境，功能強(qiáng)、性能優(yōu)。同時(shí)，再加上機(jī)車位置傳感器、輸入信號(hào)隔離、輸出驅(qū)動(dòng)、電源、顯示、報(bào)警、試驗(yàn)等部分，組成裝置的控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定、可靠。</p><p>　　機(jī)車位置傳感器是設(shè)置在電分相處的信號(hào)裝置，它要為機(jī)車提供準(zhǔn)確的位置信息，對(duì)于電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)

36、換裝置而言，對(duì)機(jī)車位置的準(zhǔn)確判斷是系統(tǒng)成功轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。我們選用的機(jī)車位置傳感器，應(yīng)能在電氣化區(qū)段與其他閉塞信號(hào)軌道電路疊加使用，互不干擾，并且每臺(tái)為兩套電路雙機(jī)熱備用，以滿足系統(tǒng)無故障連續(xù)運(yùn)行的要求。</p><p>　　電動(dòng)斷電標(biāo)是報(bào)警環(huán)節(jié)的一部分，它的“新”標(biāo)及“準(zhǔn)備斷電”標(biāo)均有互成90°的兩個(gè)位置，即顯示位和菲顯示位。當(dāng)裝置正常運(yùn)行時(shí)，它處于菲顯示位，司機(jī)不斷電帶負(fù)荷過電分相；當(dāng)裝置因故障檢修撤出

37、運(yùn)行時(shí)，它自動(dòng)轉(zhuǎn)到顯示位，提示司機(jī)按斷電過電分相操作。</p><p>　　圖3 控制系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2.3系統(tǒng)軟件特點(diǎn)</p><p>　?、龠x用可編程控制器作為控制系統(tǒng)的核心部件，使系統(tǒng)可靠工作；</p><p>　?、趯⑤敵鲋噶詈蛨?zhí)行結(jié)果的反饋信號(hào)隨時(shí)比較，進(jìn)行閉環(huán)監(jiān)控；</p><p>　　

38、③對(duì)連接在兩相上的真空負(fù)荷開關(guān)的合閘命令采用軟件和硬件的雙重連鎖，以確保不出現(xiàn)兩相同合的敵對(duì)狀態(tài)；</p><p>　?、艹绦蛟O(shè)計(jì)注意功能及優(yōu)化，使之既能滿足監(jiān)控要求，又盡可能壓縮程序掃描時(shí)間；</p><p>　?、堇眉訌?qiáng)型程序控制器的高速輸入端，提高關(guān)鍵信號(hào)的響應(yīng)速度；</p><p>　?、薏捎糜布綦x和軟件識(shí)別雙重措施進(jìn)一步提高抗干擾能力。</p&g

39、t;<p>　　2.3.柱上式網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置</p><p>　　柱上式網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置，是三種自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相裝置的一種模式。它的特點(diǎn)是其自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相的設(shè)備在支柱上；其次在過電分相的瞬間，對(duì)電力機(jī)車實(shí)行斷電；另外是設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)省地面空間，且減少維護(hù)費(fèi)用。</p><p>　　網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置，是在接觸網(wǎng)的電分相中性區(qū)域安心黃相應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過電分相

40、的裝置設(shè)備，是現(xiàn)在無人為干擾的情況下，機(jī)車自動(dòng)通過電分相區(qū)域。其基本原理如圖。</p><p>　　圖4 網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置示意圖</p><p>　　圖4中L1、L2為磁控線包，K1、K2為真空滅弧室，MDA位過電壓吸收器，x-y段為中性段絕緣滑道，2、3為兩個(gè)分段絕緣器。假使機(jī)車由左至右行駛，由A相駛?cè)耄来谓?jīng)過ab、cd、xy、ef、gh各區(qū)段，進(jìn)入B相。當(dāng)機(jī)車行駛到1—2的位

41、置，即進(jìn)入線包受流區(qū)時(shí)，機(jī)車通過磁控線包L1受流，真空滅弧室K1合閘，2—x區(qū)段帶電。當(dāng)機(jī)車駛過2以后，離開了控制線包受流區(qū)，進(jìn)入K1供電的分短區(qū)，真空滅弧室分閘，機(jī)車斷載。此時(shí)機(jī)車不帶電通過2—3之間的電分相x-y主絕緣區(qū)。通過了3以后，機(jī)車通過B相的受流線包L2得到B相的電流，經(jīng)過4以后，由B相供電。機(jī)車反方向行駛時(shí)，同理，依次由B相過渡到A相。</p><p>　　2.3.1過渡過程中的過電壓</p&

42、gt;<p>　　在網(wǎng)上斷載自動(dòng)轉(zhuǎn)換過電分相的系統(tǒng)中，過電壓的出現(xiàn)有兩種不同的類型：一是載流過電壓，二是重燃過電壓。</p><p>　　在高壓供電電路中產(chǎn)生載流過電壓是必然的，但高壓防護(hù)的常規(guī)技術(shù)及設(shè)施也比較成熟，大多采用的是過電壓出現(xiàn)后用RC回路活氧化鋅能量吸收裝置。該裝置中采用了在電流零點(diǎn)上截流的方法，通過改善過電壓的變化率或降低峰值的方法以使過電壓得到緩解。</p><p

43、>　　上述設(shè)計(jì)中，把電磁控制回路能量的釋放確定在一個(gè)恒定的時(shí)間范圍內(nèi)，用設(shè)定幾何結(jié)構(gòu)的分段絕緣器進(jìn)行配合，與分合時(shí)間為20～25ms的開關(guān)主回路進(jìn)行組合。通過對(duì)電力機(jī)車受電弓受流滑板的滑動(dòng)調(diào)節(jié)，形成一個(gè)電磁系統(tǒng)控制能量負(fù)反饋回路，同步與跟蹤主回路電流過零點(diǎn)的封閉反饋網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)自身的負(fù)反饋使裝置精確的截流在電流的過零點(diǎn)上。由于實(shí)現(xiàn)了電流過零開斷，因此截流值趨向于零，克服了過電壓的產(chǎn)生，同時(shí)也解決了重燃過電壓的產(chǎn)生。</p&g

44、t;<p>　　2.3.2涌流的限制</p><p>　　在網(wǎng)上斷載過電分相裝置的自動(dòng)切換的換向中，瞬間失電是不可避免的，而失電后另一相加電時(shí)，電力機(jī)車的涌流很大。根據(jù)資料，日本制式的自動(dòng)過電分相裝置，其涌流值可達(dá)到正常工作電流的6～7倍，易造成電力機(jī)車主斷路器和牽引變電所的跳閘。在該裝置的設(shè)計(jì)中加強(qiáng)了L1和L2的阻抗作用，使涌流得到了大幅度的限制。</p><p>　　經(jīng)過

45、實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)證明，涌流峰值在電力機(jī)車主變壓器原邊為正常工作電流的1.84～2.57倍，即在280～360之間，沒有超過400A的保護(hù)整定值。而機(jī)車輔機(jī)電路的涌流值為正常工作電流的2.5～3.75倍，即在1160～2100A之間，沒有超過2800A的保護(hù)整定值。</p><p>　　為保護(hù)機(jī)車在過渡過程中有充分余量保障不跳閘，根據(jù)涌流時(shí)間短的特點(diǎn)，把機(jī)車主變電器過流保護(hù)與輔機(jī)電路過流保護(hù)，在電流整定值不變的的前提下，

46、把原來快速靈敏的功能改為0.2s（機(jī)車主變壓器過流保護(hù)）和0.4s（輔機(jī)電路過度保護(hù)）的延遲型保護(hù)，使機(jī)車保護(hù)回路延時(shí)問題得到了妥善解決。</p><p>　　2.3.3裝置的機(jī)械﹑電氣壽命的技術(shù)保障措施</p><p>　　1）機(jī)械壽命的技術(shù)保障</p><p>　　從工作原理圖中可以看出，控制開關(guān)是一種特殊的結(jié)構(gòu)，控制回路與滅弧室主回路都處在同一電位上，工作時(shí)控

47、制回路直接串聯(lián)在供電電路之內(nèi)，由供電電流直接提供電磁能量控制主回路分合閘。這一特殊形式就有一個(gè)重要的問題要解決，即每個(gè)電力機(jī)車的牽引電流變化很大，一般從幾十安到250A間，電流小了電磁力不足，電流過大了，裝置的電磁吸合沖擊力過大，對(duì)機(jī)械壽命影響很大。</p><p>　　該裝置采用了利用電磁飽和來恒定電磁吸合范圍的設(shè)計(jì)方法，在牽引電流達(dá)到30A時(shí)可具備正常的工作能力。當(dāng)牽引電流大于40A時(shí)，該裝置進(jìn)入飽和狀態(tài)，保

48、證電磁力恒定，這種設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了盡管電流有大范圍的變化，但是電磁吸合力在恒定許可的范圍內(nèi)，保障了機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性。</p><p>　　2）電氣壽命的技術(shù)保障</p><p>　　（1）從工作原理中可以看出，控制回路與主回路實(shí)現(xiàn)了等電位設(shè)計(jì)，避免了主電路高壓對(duì)控制回路的絕緣沖擊，降低了對(duì)控制回路電磁線包的絕緣要求。</p><p>　?。?）從原理圖中可以看出，裝置

49、合閘時(shí)，真空滅弧室是空載無電流的，防止了合閘彈跳電弧燒損觸頭本身的問題，真空滅弧室只承擔(dān)了分?jǐn)嚯娏鞯娜蝿?wù)。</p><p>　　（3）該裝置采用的是瞬時(shí)工作制，實(shí)現(xiàn)大冗余量的設(shè)計(jì)手段，在無機(jī)車通過時(shí)裝置處于無任何電流的狀態(tài)。在機(jī)車通過時(shí)，自動(dòng)過電分相的工作過程不到1s，而主回路真空滅弧室從受流到截流時(shí)間在20ms以內(nèi)。裝置采用的真空滅弧室熱穩(wěn)定參數(shù)為4s﹑4kA，電力機(jī)車單機(jī)網(wǎng)測(cè)電流不會(huì)超過300A,可見電分相裝

50、置在工作時(shí)功率余量是很大的。在工作時(shí)間為1s以內(nèi)的瞬時(shí)工作制電路中，電熱元件的功率余量可以擴(kuò)大為額定時(shí)工作容量的10～12倍進(jìn)行衡量，額定電流為400A，滅弧室可擴(kuò)大為4kV以上。</p><p>　　2.3.4網(wǎng)上斷載過電分相裝置的適用范圍及特點(diǎn)</p><p>　?。?）適應(yīng)全天候和海拔2500m以下的電氣化鐵路。</p><p>　?。?）適應(yīng)大坡度2％以下重

51、載列車的上下坡運(yùn)行，并能適應(yīng)單機(jī)雙機(jī)或三機(jī)各種牽引方式。</p><p>　?。?）裝置能適應(yīng)根據(jù)要求局部改造的各類電力機(jī)車，并能運(yùn)行于常速重載線路。</p><p>　　（4）整體裝置安裝在支柱上，具有良好的安全防范效果，同時(shí)無需征用土地建房和配備值班人員，有利于降低投資和推廣使用。</p><p>　?。?）裝置的機(jī)械壽命和電氣壽命均為10萬次。</p&g

52、t;<p>　?。?）裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，維修簡(jiǎn)易。</p><p>　　2.4三種自動(dòng)過電分相方式的比較</p><p>　　2.4.1車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置的優(yōu)越性、實(shí)用性和待完善的問題</p><p>　?。?）采用自動(dòng)過電分相代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)操作過電分相，較大地減輕了乘務(wù)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，能有效地避免由于乘務(wù)員疏忽、操作不當(dāng)而引起的燒電分相絕

53、緣器、變電所跳閘而中斷供電等事故以及由此造成的經(jīng)濟(jì)損失。</p><p>　?。?）地面感應(yīng)器采用免維護(hù)的材料，基本上可以達(dá)到一勞永逸，不僅提高了地面感應(yīng)器的安全可靠性，還可以大大降低成本。</p><p>　　（3）在高速運(yùn)行區(qū)段，自動(dòng)過電分相更是顯示出了其強(qiáng)大的優(yōu)越性，不但避免了乘務(wù)員對(duì)過電分相的頻繁操作，而且使過電分相區(qū)提高了安全度，并較大地減少了速度損失。</p>&

54、lt;p>　　車載斷電自動(dòng)過電分相系統(tǒng)，從總體上講是技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊的一種較為理想的方案和系統(tǒng)，但從高速度、大坡道及更廣泛的意義講，也有不完善的地方及要改進(jìn)的以下各方面：</p><p>　　（1）斷電區(qū)較長(zhǎng)，有一定速度損失，按目前的控制模式，用來使主斷路器強(qiáng)迫斷開和合閘所用的地面感應(yīng)器距分相區(qū)還有45m，所以在大坡道低速行駛時(shí)，自動(dòng)過電分相斷電和合閘相距時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)車速度損失多大，這種情況尚需

55、完善改進(jìn)。擬根據(jù)接收到的不同地面感應(yīng)器信號(hào)時(shí)的通過速度、升前弓和升后弓、接收感應(yīng)器所處位置進(jìn)行精確計(jì)算斷電和合電。如斷主斷路器時(shí)受電弓離分相絕緣器距離為10~15m；合主斷路器時(shí)受電弓離分相絕緣器距離為20m左右，較大程度地減少了速度損失和斷電距離。</p><p>　　（2）該系統(tǒng)是與機(jī)車其他控制系統(tǒng)分開的、獨(dú)立的自動(dòng)過電分相控制系統(tǒng)，雖在檢修和運(yùn)用方面具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，但也存在兩個(gè)控制系統(tǒng)并存的資源上的浪費(fèi)。

56、</p><p>　?。?）若用于高速電氣化鐵路，有些電路還需進(jìn)一步優(yōu)化，并在高速線路上做相應(yīng)運(yùn)行試驗(yàn)。</p><p>　　2.4.2地面電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置與供電設(shè)備、機(jī)車的兼容問題</p><p>　　地面型電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的工作原理，就是將電力機(jī)車這一復(fù)雜的大功率負(fù)荷，在瞬間進(jìn)行換相的前提下，實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷轉(zhuǎn)換。這種帶負(fù)載的切換勢(shì)必產(chǎn)生較大的過渡過程，這對(duì)機(jī)車電

57、氣設(shè)備、供電系統(tǒng)電氣設(shè)備及其運(yùn)行安全危害極大。因此，如何降低合閘電壓時(shí)完善和提高該系統(tǒng)工作性能的方向，而其有效手段是選擇合閘相位，使其電沖擊達(dá)到最小。</p><p>　　通過研究、試驗(yàn)，研制成功了智能選項(xiàng)開關(guān)。智能選相開關(guān)的研制成功不僅可以解決地面型電分相自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的過電壓?jiǎn)栴}，并使該裝置與相關(guān)設(shè)備的兼容問題圓滿解決。</p><p>　　2.4.3柱上式網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置改進(jìn)與

58、優(yōu)化</p><p>　?。?）柱上式網(wǎng)上斷載自動(dòng)過電分相裝置是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的自動(dòng)電分相方式，在實(shí)現(xiàn)消除截流過電壓和重燃過電壓時(shí)，是采用電流零點(diǎn)上截流的方法，在電磁控制回路能量釋放研究方面，還需完善及優(yōu)化，以消除明顯的電弧及火花現(xiàn)象。</p><p>　?。?）在換相加電過程中，涌流的限制同樣是一個(gè)待研究的問題，應(yīng)合理確定L1和L2的阻抗作用。</p><p>　　

59、（3）該設(shè)備目前只能滿足100km/h的運(yùn)行要求，為適應(yīng)高速電氣化鐵路的需要，適應(yīng)更高速度的運(yùn)行要求，還需解決許多技術(shù)問題。</p><p><b>　　3.結(jié)論與體會(huì)</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)車載斷電自動(dòng)轉(zhuǎn)換電分相裝置的分析與研究以及設(shè)計(jì)報(bào)告的匯總。</p><p>　　作為一名電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)大四的學(xué)生

60、，我覺得能做類似的課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分有必要的，本次通過對(duì)現(xiàn)有高速電氣化鐵道自動(dòng)過電分相的研究進(jìn)行設(shè)計(jì)，使我受益匪淺。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)主要是以上學(xué)期剛學(xué)過的《高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)》為參考和理論出發(fā)點(diǎn)，并對(duì)其中第六章的理論進(jìn)行更進(jìn)一步的分析，最后得出相應(yīng)的結(jié)論。</p><p>　　首先，以前所學(xué)的知識(shí)在這次設(shè)計(jì)計(jì)算中得到了復(fù)習(xí)和加深；</p>

61、<p>　　其次，我對(duì)Microsoft office應(yīng)用軟件，以及Auto CAD 軟件掌握的也更多了些；這次的設(shè)計(jì)作圖圖較多，因此就需要用上面兩種軟件來繪圖，并作出相應(yīng)標(biāo)注。</p><p>　　再次，從這次設(shè)計(jì)計(jì)算中，我的綜合能力也得到了點(diǎn)提高；大家齊心協(xié)力，各盡其能，才使得本次設(shè)計(jì)計(jì)算能夠順利完成。</p><p>　　此外，這次課程設(shè)計(jì)中，我也學(xué)到了作為工科專業(yè)應(yīng)該擁有

62、的一些素養(yǎng)。在計(jì)算過程中應(yīng)該細(xì)心，應(yīng)該合作，決不能浮躁，畢竟，稍微算錯(cuò)一個(gè)數(shù)據(jù)，下面的任務(wù)也將無法順利進(jìn)行。這次的專業(yè)課程設(shè)計(jì)令我受益匪淺，是我的專業(yè)知識(shí)更加得到牢固，為本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了一個(gè)開場(chǎng)白。</p><p>　　最后，通過課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到由于所學(xué)知識(shí)的局限性以及缺乏經(jīng)驗(yàn)，我的設(shè)計(jì)可能不夠合理，也不夠完善。因此，我需要在今后的學(xué)習(xí)中不斷的積累知識(shí)，使自己有所進(jìn)步。由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批

63、評(píng)指正。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1] 于萬聚著.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng). 成都:西南交通大學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[2] 李愛敏主編.接觸網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo).北京:中國(guó)鐵道出版社,2000.</p><p>　　[3] 李偉主編.接觸網(wǎng).北京:中國(guó)鐵道出版社,20