机车自动过分相

电力机车采用地面带电自动过分相技术的必要性我国电气化铁道均采用25kV单相工频交流供电制式，为了平衡三相供电负荷，提高电力系统利用率，电气化铁道牵引变电所采用轮换接线，换相分段供电方式，无论采用何种供电制式，接触网都不可避免地要设置电分相设施。

该系统技术，利用地面自动过分相装置，实现了电力机车在主断路器关合状态下，乘务员免操作，带电、带负荷、安全、准确地自动通过电分相的运行。

提高了机车过分相的准确性，保持了列车牵引力和运行速度，有效地缩短了过分相的运行时间，提高了线路的综合运输能力。

克服了断电、惰行过分相，损失牵引力，延长运行时分，影响电气化铁路优势的发挥。

避免了手动误操作带电闯分相，烧毁接触网的故障，以及在多台机车牵引区段，由于操作不同步造成的列车冲动大，引起的断钩等运输安全隐患，提高了牵引供电系统运行的安全可靠性。

因此，电力机车采用地面带电自动过分相技术是可行和必要的。

地面带电自动过分相系统的技术原理地面带电自动过分相系统技术由列车识别、逻辑控制、操作执行、远动监控、接触网相分段转换区、机车兼容六个子系统组成。

主接线，见图1。

图1 系统全备用主接线及工作原理图系统正常运行：当机车从A相电源驶入位置传感器1CG范围，经轨道电路1CG动作，启动、控制真空断路器1ZK闭合，接触网的A相电源被输入到转换区给机车供电；当机车驶入中性段转换区的位置传感器2CG范围，启动控制真空断路器1ZK开断，仅在130ms的时间内，控制2ZK真空断路器跟随闭合，完成转换区的供电电源由A相，自动转换成B相电源，实现了接触网中性段转换区，不同供电电源的相位自动转换与连续供电。

机车在电分相区运行时，机车乘务员不用进行任何地操作。

机车继续行驶前进到达3CG位置传感器，操作执行子系统将真空断路器2ZK断开，转换区失去供电电源，恢复为无电区。

运行机车始终在机车断路器闭合状况下，实现了带电、带负荷、免操作，安全、准确地自动通过电分相区段。

自动过分相对电力机车的影响摘要：城市轨道交通和人们的实际生活息息相关，铁路电力机车的相关运行质量问题是人们关注的重点，其中，自动对分相对电力机车的影响是一个重要内容。

本文针对铁路领域有关电力机车在自动过分相过程中的影响问题进行了深层次的研究和讨论，希望能够帮助相关技术人员再进行工作实践创新过程中引发更多的思考，从而在整体上为我国电力机车运行的整体质量提升打下更为坚实的基础。

关键词：自动过分相；影响；电力机车引言：电力机车作为我国整体铁路设施建设中的重要内容，同样与国家经济的进一步发展和人民日常出行之间有着千丝万缕的联系。

因此为了能够更好地提升整体铁路电车运行的质量与效率，相关技术人员应当进一步结合国内外先进的相关自动过分相案例和经验作为自身的理论基础，同时顺应区域内电力机车的整体结构和运行实际情况作为切入点，最终构建出更加安全高效的电力机车通过自动过分相的运行方案设计，为保障铁路运输质量和操作人员的人身安全起到深远的积极影响。

一、自动过分相对电力机车的影响探究（一）有几率生成残压并造成其危害在实际进行电力机车通过自动分项区的实际运行过程中，由于整体机车在自动分项过程中，需要将其中的一侧开关进行断开，同时结合相应的变压器让一侧电车电压得到快速上升，而这样通过自动过分相的实际过程容易通过合闸时主电路之间的电流和电压影响造成相应的残压生成。

这样的残压生成不仅容易影响主电路的整体线路安全从而促使断路器跳闸中断线路，同时也有可能进一步通过超量电压从而击穿放电间隙产生其他的变电跳闸问题。

这样的实际问题都会造成电力机车的正常行驶受到严重影响，给整体电力机车的行驶和操控调配带来更多的误差。

[1]并且实际电力机车组自身的载重相对较轻时，这样的残压生成量反而会进一步增加，这不仅使得整体电车电网的电压数值进一步扩大，同时还会造成相应的电路支路环节造成一定的影响，从而对于整体电力机车的正常运行和操控质量起到深远的负面影响作用。

自动过分相系统使用安全措施一、库内接车认真检查感应接收器距钢轨顶面应在110+20mm ,有无丢失、损坏、连线电缆有无损坏断裂，转接插头有无插紧，各安装支架的紧固件是否松动；二、机车出库前或交接班时，司机要通电检查，系统能否通过自检，灯显指示是否工作正常。

机车速度大于5km/h时，注意观察速度/故障指示灯是否有黄绿色转变成红色；三、自动过分相控制装置的指示灯和开关是否能正常工作；四、乘务员出退乘自动过分相装置检查程序：1、按规定检查控制装置电源控制是否在工作位；2、机车合闸，点钥匙逼和，灯显盒电源指示灯是否工作（亮）；3、在做低压试验时，人为按压试验按钮。

主断应能自动断开，再按压试验按钮，主断能自动合上、劈相机、各辅机等继电器应吸合，说明自动过分相控制装置符合技术要求；4、机车运行中，接近通过分相区“断”字标前200m时，注意测听自动过分相装置峰鸣器发出音响并有红灯闪光，说明自动过分相装置已安全、可靠投入正常工作；5、如遇设备故障时，可关断自动过分相控制装置的电源，采取人工手动过分相的操纵程序过分相；6、由于自动过分相装置部分电路串联在机车控制电路中，为方便检修和故障判断，有关与机车电路串联的电器接点在新加装的接线端子上，有关机车原司机指令、劈相机、辅机电源和零位失电的工作电与新增电路同线号，新增线路仅在原线号前增加了G（过）字，如遇自动过分相装置故障，人为关断控制装置后，司机指令、劈相机、辅机电源和零位失电的工作还不正常，可在接线端子排上短接，甩除装置中万能转换开关及GZ1或GZ2插头接点电路，以次确认是机车院电路故障，还是自动过分相装置电路故障，防止机破故的发生。

7、运行途中自动过分相装置发生故障时，应做好运行日志记录，直通车下班司机应主动向接班司机对口交接，机车入库后，及时填写机统-6活票报修。

株洲运用车间2006年3月29日。

上海铁道增刊2019年第2期87电r uns动辺分ili目技朮月祈王波通号（长沙）轨道交通控制技术有限公司摘要保证重载高速列车顺利平稳通过电分相区段，对目前的接触网电分相及供电方式提出了新的要求。

通过从最初的自动过分相装置到目前的同相供电技术的基本原理及应用的梳理研究，为进一步应用提供参考。

关键词自动过分相装置；同相供电技术重载高速轨道交通，牵引供电一般均采用单相交流25kV电压等级供电，单一供电臂不能过长，一般不超过20 km（AT供电也不超过40km）,各个供电臂之间必须设置分相装置。

虽然分相装置技术不断进步，从最初的器件式向关节式发展.从最初的六跨式关节、七跨式,直到十一跨式，但所有关节都存在中性段问题，机车必须在经过中性段时进行断电通过。

这对机车的速度、分相设置的位置、相关的信号标识、司乘人员的精力、及其他辅助的设施等都提出了要求。

特别是重载列车，大坡度区段，曾经发生过列车停在中性区，请求救援的事件发生，给正常运输秩序带来很大的影响。

在市域铁路中，由于线路曲线半径较大、速度较慢，很容易发生机车停留在中性区的现象。

随着列车速度的提高，为了克服这些问题，采取了一系列技术措施。

1早期的自动过分相技术（装置）1.1地面自动转换电分相装置通过轨道电路来控制断路器S1、S2的断、合;保持中性段分别与A相段和B 相段同相,保证机车通过Fl、F2断口时,可以不断电通过（如图1所示）。

图1地面转换过电分相结构图1.2柱上式电分相自动转换装置和地面自动转换电分相原理基本相同，主要是在支柱的杆顶布置，省去了地面建设和空间，结构相对简单。

在设备和结构上是对称布置的，能够适应正反向行车要求。

1.3车上式过电分相自动转换装置主要是在店里机车控制室及电分相区域安装必要的装置和设备，以至于不需要人工干预而实现电力机车自动转换的电分相装置。

主要是地面感应器，车载感接收装置，主电路设备，控制设备等自动进行机车主断路器的断、合操作。

浅论电力机车自动过分相系统专用检测台的设计1系统简介广州铁路(集团)公司研制的车载自动过分相系统是在电力机车控制室内及电分相区域安装必要的装置和设备，以实现电力机车自动转换的电分相装置。

车载自动过分相系统主要由车上、地面两部分组成。

车上部分自动过分相控制装置，主要控制电力机车自动过分相区，主要功能包括系统装置的自检、分相区地面信号的检测以及主断路器、调速指令、劈相机、压缩机及辅机的控制等部分。

地面部分称为地面感应器，安装在过分相区域的相应位置，能够为电力机车过分相断电提供准确的位置信息。

车载自动过分相系统采用了高可靠PLC作为控制单元、免维护的地面定位方式，实现精确控制电力机车通过分相区。

2GFX型电力机车自动过分相系统专用检测台自动过分相系统的采用保证了电力机车安全、准确、可靠地通过分相区间，但维修部门没有必要的检测设备，不可能按技术要求来维护自动过分相设备，更保证不了设备出库的完好率。

在自动过分相设备生产调试过程中采用的是简单的调试设备，功能少，且电路设计不能满足自动过分相系统的一些技术要求，如门限灵敏度测试不能同时对4个通道进行测试，信号丢失时测试设备无法判断出具体哪一路出现故障等等。

由于没有专业的检测调试设备，调试人员工作效率低，产品的质量很难达到统一的技术标准。

GFX型电力机车自动过分相系统专用检测台专为广州铁路(集团)公司的电力机车车载自动过分相系统的检测与维修而研制，用来模拟电力机车实际运行状态、测试电力机车自动过分相装置的各项电气性能正常与否。

2.1检测台组成与电路GFX型电力机车自动过分相系统专用检测台由示波器单元、函数信号发生器单元、数字万用表单元、AC-DC电源转换模块、测试控制电路、信号拾取延时控制声光提示电路、直流稳压门限测试电路、模拟司机操纵信号及车感器信号丢失自检通过电路、自动过分相设备型号选择电路和外接车感器测试接口电路等组成。

2.1.1信号拾取声光提示电路检测台设计包括预告、恢复、强迫等信号拾取延时声光提示功能，维修人员很容易看到测试过程。

GFX-3A型电力机车自动过分相系统一、系统背景：GFX-3A型电力机车自动过分相系统由深圳市丰泰瑞达实业公司和北京铁路局联合研制而成，于2007年7月18日通过铁道部科技司、运输局技术评审鉴定。

该系统针对电力机车而研制的自动过分相控制产品，其主要功能是当电力机车通过分相区时，系统根据机车速度、定位机车位置自动平滑降牵引电流、断开辅助机组和分“主断”，通过分相区后，自动闭合主断路器、闭合辅助机组和控制牵引电流平滑上升，实现电力机车通过分相区时操作的自动化，大大的减轻了乘务员的工作强度。

二、系统组成：系统双CPU热备份结构提高系统可靠性，主控系统具备自检预警功能和事件记录存储分析功能。

同时识别网上射频卡定位信号并同时兼容地面磁定位信号，双重技术多重定位信号实现电力机车精确可靠的自动过分相。

电车机车自动过分相装置包含车载装置部分和沿线定位装置两大部分。

车载部分包括：车载控制主机、车顶RFID阅读器、报警器（蜂鸣器、双色LED）、磁感应接收器及连接线缆等组成；沿线定位装置包括：接触网上射频定位卡和磁感应装置（磁轨枕）组成。

1.沿线定位装置（单向一处分相）射频定位卡：6套磁感应器（磁枕）：4套2.车顶RFID阅读器车顶阅读器安装于车顶I端，其功能是接收网上射频定位卡信息，阅读器将接收到射频卡定位信息传送给主机。

3.报警器和投/切开关报警器和投/切开关设计为一体部件（也可分开安装），安装于司机操作台前面板上，用于自动过分相的报警、声光显示、投入/切除装置。

4. 车载磁感应接收器车载磁感应接收器安装在机车的转向架上，接收器采用密封防水、防震设计处理，保证系统的可靠运行。

车载磁感应接收器基于电磁感应原理，感应接收线圈与地面感应器的磁场相结合，完成系统的定位识别。

三、分相定位点安装示意图该装置基于网上射频卡定位和地面磁铁信号双重定位机车位置技术自动过分相。

机车位置识别以网上射频卡定位为主，地面磁铁信号起备份和监督作用。

自动过分相对电力机车的影响摘要：对机车牵引变压器、整流器牵引电机系统、辅助电机系统在自动过电分相时的过渡过程进行了分析，指出了产生过电压和过电流的原因。

关键词：电力机车；过电分相；过电压；过电流电气化铁道电网采用单相供电，而电力系统则是三相供电系统。

为了使电气化铁道从电力系统三相电网取流基本对称，电气化铁道采用了分相分段取流的方法，即每隔20km~25 km设置一个分相段，相邻分相段由不相同的两相供电，相邻分相区有30 m左右的供电死区，这样就存在电力机车如何通过分相区的问题。

目前我国绝大部分线路采用的是司机手动过分相，即机车行至分相区时，司机先解除牵引力、关辅助机组、断主断路器，惰行通过分相区后，再逐项恢复。

这种方法不仅司机劳动强度大，而且通过无电区时间长，机车速度下降多，司机稍不留神，就会带电通过分相区，造成相间短路。

司机手动过电分相方法不满足现代铁道重载和高速发展的需要，自动过电分相转换装置的研究显得十分紧迫。

1 残压生成及其危害在自动过电分相中，当 1ZK 断开，2ZK 合上之前，测得机车主变压器一次侧电压高达 11 kV ～ 12 kV，我们称其为残压。

机车轻载时，残压更高，可接近 A 相电网电压。

残压生成是因为 SS 1 机车辅机系统采用了旋转劈相机供电。

在 1ZK 断开后，变压器辅助绕组和辅助电路异步机群之间仍构成闭合回路，其中有些电机处于发电状态，有的处于电动状态 [1 ]，辅机系统可等效于一个电源，辅助绕组上的电压耦合到主变压器的一次侧，就表现为残压（注：异步机群发电与人们通常认为的异步电机自励发电需要电容的理论是有差别的）。

残压衰减速度与机车的所处级位有关，级位越高衰减越快。

因为断电时间很短，仅有 130 m s 左右，2ZK 合上时残压仍保持很高的幅值。

笔者在试验室进行多次模拟试验中证明了这一点。

对相控机车或交直交机车，如在无电网供电时封锁整流器触发信号，能量仅在辅机系统内部衰减，衰减速度慢，残压将会一直接近于 A 相电压。

昆明机务段通知技术科［2015］39号起草：潘勇审核：王文俊批准：方伟关于玉溪南至河口北机车自动过分相操作注意事项段属各相关部门：目前，我段玉溪南至河口北运用的SS3型及SS3B型具有自动过分相装臵，为更好的使用该装臵，现将操纵注意事项及应急故障处臵明确如下，请涉及部门认真宣传、学习。

一、操纵注意事项1.正常过分相时不做任何操作。

加装车载兼容设备的电力机车通过安装有地面控制自动过分相系统的分相区时，不做任何操作通过分相，但必须密切注意辅机工作情况，发现异常时及时断开劈相机扳钮重新启动。

2.两种情况必须断电降弓过分相。

第3位及以后机车(第3位机车升弓可能短路接触网两相电源)；尾部升弓合闸机车（地面设备无法识别该机车）。

3.三种情况必须断电过分相。

接到车站地面控制自动过分相设备故障时；看见电动“断”标时（电动“断”标与线路垂直）；发生无流无压故障将低压柜内控制器切除开关臵切除位时。

4.SS3B型机车单节运行处臵。

SS3B型机车发生机车故障需切除一节机车时，必将全车过分相控制器开关臵切除位，否则会导致机车无流无压。

5.其它注意事项。

过分相发生原边过流、辅过流、窜车跳主断时重新合闸加载并立即对辅机进行检查；断电过分相时在电动“断”标处断电;HXD3系列电力机车未加装车载兼容设备的电力机车（低压柜无控制器）及未安装有地面控制自动过分相系统的分相（地面有断电标）执行原要求人工断电过分相。

二、应急故障处理1.控制器位臵及切除开关操作方法。

SS3型机车自动过分相装臵控制器安装在Ⅰ端低压柜中部，SS3B型机车自动过分相装臵控制器均安装于A、B节Ⅰ端低压柜中部。

自动过分相装臵投入工作时如图1所示，自动过分相装臵切除时如图2所示。

2.自动过分相装臵故障现象及处臵方法。

自动过分相装臵切除作业时，SS3型机车将Ⅰ端低压柜内控制器开关臵“切除”位。

SS3B 机车需要同时将A 、B 节Ⅰ端低压柜内控制器开关臵“切除”位。

故障现象及处理方法如下表所示：“自动过分相装置”投入工作切除“自动过分相装置”昆明机务段2015年5月14日。