葉 林 上海鐵路局杭州機(jī)務(wù)段

近期有一線機(jī)車乘務(wù)員反映，在上班準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，利用輔助風(fēng)源進(jìn)行升弓后打主風(fēng)泵，在總風(fēng)缸壓力上升到350kPa時(shí)，發(fā)生受電弓沿接觸網(wǎng)抖動(dòng)，機(jī)車乘務(wù)員發(fā)現(xiàn)劈相機(jī)有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象后隨即斷開(kāi)主斷。雖未造成后果，可在電氣化區(qū)段由于弓網(wǎng)接觸狀態(tài)變化極易引發(fā)弓網(wǎng)故障。2009年2月4日福州機(jī)務(wù)段就發(fā)生了一起SS4G電力機(jī)車因升弓風(fēng)壓不足引起燒損接觸網(wǎng)的一般C類事故。為此，筆者在對(duì)機(jī)車乘務(wù)員加強(qiáng)操縱流程規(guī)范的同時(shí)，對(duì)SS4G機(jī)車用輔助風(fēng)泵升弓時(shí)，著重研究了是否可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車在特定情況下的自主保護(hù)投入，以彌補(bǔ)機(jī)車乘務(wù)員在工作中因疏忽而引發(fā)的嚴(yán)重后果。即通過(guò)一定范圍內(nèi)的技術(shù)改造來(lái)達(dá)到方便機(jī)車乘務(wù)員，和保護(hù)行車設(shè)備的目的。

1 SS4G輔助風(fēng)源系統(tǒng)的缺陷

由于SS4G機(jī)車的升弓系統(tǒng)是以風(fēng)源為基礎(chǔ)的，所以在設(shè)計(jì)之初考慮到了初始升弓狀態(tài)的非常規(guī)性，在升弓風(fēng)源的安排上采用了冗余設(shè)計(jì)。以總風(fēng)缸、控制風(fēng)缸、輔助風(fēng)缸三級(jí)風(fēng)源供給，并通過(guò)逆止閥相互隔離，從而實(shí)現(xiàn)升弓風(fēng)源的常態(tài)化，從理論上說(shuō)消除了因風(fēng)源消失或不足對(duì)初始升弓狀態(tài)的影響。但是在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)車運(yùn)用中，由于整備作業(yè)、監(jiān)控試驗(yàn)和風(fēng)路的泄漏，對(duì)于SS4G的風(fēng)源存風(fēng)量都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，特別是在SS4G總風(fēng)和控制風(fēng)壓均不足以滿足升弓條件或維持升弓后弓網(wǎng)之間的靜態(tài)接觸壓力時(shí)，我們就需要利用596SB對(duì)輔助風(fēng)缸進(jìn)行充風(fēng)?，F(xiàn)行的輔助升弓系統(tǒng)除了輔助風(fēng)缸（105）、輔助風(fēng)泵（96）外還設(shè)有逆止閥（107106）、放水閥（169）及輔助風(fēng)壓表。在正常情況下利用輔助風(fēng)缸進(jìn)行升弓時(shí)，只要人為將輔助風(fēng)缸初始?jí)毫Ρ玫缴瓑毫湍苓M(jìn)行操作。但實(shí)踐運(yùn)用中由于輔助風(fēng)缸存風(fēng)量?。?3.5L），相當(dāng)于控制風(fēng)缸的1/5，總風(fēng)缸的1/10，升弓時(shí)即使風(fēng)路容積發(fā)生較小的變化都會(huì)引起輔助風(fēng)缸壓力的明顯降低（通過(guò)對(duì)SS4G1089、SS4G0870輔助風(fēng)缸升弓實(shí)驗(yàn)，在機(jī)車升弓、合主斷后，輔助風(fēng)缸的衰減率約為初始?jí)毫Φ?0%～30%）。此時(shí)若沒(méi)有在第一時(shí)間被發(fā)現(xiàn)并再次補(bǔ)充，將會(huì)對(duì)升弓狀態(tài)造成直接影響，甚至導(dǎo)致弓網(wǎng)事故的發(fā)生。

2 對(duì)輔助風(fēng)源控制系統(tǒng)調(diào)整的必要性

輔助風(fēng)源的補(bǔ)充是通過(guò)輔助風(fēng)泵的人為驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在控制電路上是通過(guò)人為按下596SB使442KM線圈得電，再通過(guò)442KM的主觸頭向447MD勵(lì)磁和電樞繞組供電。換言之就是打多少風(fēng)是由按多久596SB決定的。這樣，一方面需要人工長(zhǎng)時(shí)間操作596SB給乘務(wù)員上班工作帶來(lái)繁瑣，另一方面由于長(zhǎng)時(shí)間人為按壓569SB對(duì)其觸點(diǎn)和復(fù)原彈簧乃至447MD的使用壽命都造成了一定的影響。由于考慮到升弓的衰減率，需要有人員在其期間不間斷的確認(rèn)其壓力，如低于規(guī)定值應(yīng)及時(shí)按下596SB補(bǔ)充，但在單班單司機(jī)操縱或是只有一人升弓時(shí)，由于不能在第一時(shí)間確認(rèn)機(jī)車輔助風(fēng)缸壓力而導(dǎo)致不能在風(fēng)壓衰減到臨界值時(shí)及時(shí)充風(fēng)補(bǔ)給，從而會(huì)對(duì)機(jī)車受電弓和接觸網(wǎng)的接觸壓力造成一定的影響。

針對(duì)SS4G機(jī)車所采用的全手動(dòng)打小風(fēng)泵向輔助風(fēng)缸補(bǔ)風(fēng)模式，筆者認(rèn)為其不足之處在于：一方面在人機(jī)控制上不能滿足人機(jī)互控、備份冗余的模式，加之由于總風(fēng)缸、控制風(fēng)缸、輔助風(fēng)缸容積大相徑庭所以在用備份風(fēng)源升弓時(shí)如不通過(guò)人為補(bǔ)充就會(huì)出現(xiàn)大幅衰減不利于維持受電弓與接觸網(wǎng)的接觸壓力。另一方面是對(duì)輔助風(fēng)缸壓力檢測(cè)不夠快速有效，完全依賴乘務(wù)員對(duì)風(fēng)壓的人工控制，并且在出現(xiàn)壓力不足以支持升弓時(shí)，也只有通過(guò)人工斷電來(lái)防止。當(dāng)遇到只有一人需要利用輔助風(fēng)缸進(jìn)行升弓操作時(shí)，由于在司機(jī)室不能第一時(shí)間確認(rèn)輔助風(fēng)缸壓力表，所以也不能對(duì)升弓時(shí)輔助風(fēng)壓進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)充，有悖于機(jī)車運(yùn)用工作的安全導(dǎo)向原則。根據(jù)上述分析，筆者進(jìn)一步探討了輔助風(fēng)泵控制回路技術(shù)改造方案。

3 輔助風(fēng)源控制系統(tǒng)的優(yōu)化方法

考慮到輔助風(fēng)缸在升弓時(shí)風(fēng)壓變化的必然行，設(shè)想通過(guò)用風(fēng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再利用電信號(hào)傳送到司機(jī)室和低壓柜進(jìn)行人機(jī)互控。在機(jī)車輔助風(fēng)缸出口、控制風(fēng)缸出庫(kù)和總風(fēng)缸出口管增設(shè)四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)傳感器，分別控制Y1（輔助）、Y2（輔助）、Y3（總風(fēng)）、Y4（控制）壓力開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作值分別為800kPa、500kPa、450kPa、480kPa。 并 同 時(shí) 設(shè) 有1KT、2KT分別延時(shí)3S、5S，一方面用于緩和1Y、2Y風(fēng)壓信號(hào)的不穩(wěn)定性，另一方面給司機(jī)確認(rèn)和人為采取措施留有時(shí)間，避免頻繁產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)，以至影響機(jī)車。

為了避免乘務(wù)員長(zhǎng)時(shí)間手按596SB，在442KM圈負(fù)端設(shè)Y1輔助反聯(lián)鎖，并在442KM圈正端和596SB之間增設(shè)442KM輔助正聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)442KM的自鎖，從而以簡(jiǎn)單的操縱達(dá)到規(guī)定的升弓條件?？紤]到雙風(fēng)泵冗余打風(fēng)目的，在N681#增設(shè)GK1，當(dāng)一節(jié)輔助風(fēng)泵出現(xiàn)故障時(shí)可將其切除，利用甩單節(jié)升弓的方法進(jìn)行配合操作。而在680#上增設(shè)1ZJ，用于在總風(fēng)缸壓力低于450kPa并且控制風(fēng)缸壓力低于480kPa時(shí)進(jìn)入控制系統(tǒng)風(fēng)壓保護(hù)狀態(tài)。在司機(jī)室狀態(tài)顯示屏增設(shè)XD1、XD2以及逆流二極管D1、D2，分別由 Y1、Y2 輔助正聯(lián)鎖控制，同時(shí)增設(shè)680G#、681G#技改線。在主斷分閘信號(hào)544#后增加1ZJ和2KT延時(shí)吸合輔助低壓反聯(lián)鎖，并使其串聯(lián)用于自動(dòng)控制低壓保護(hù)投入。

4 輔助風(fēng)源控制系統(tǒng)優(yōu)化后的工作原理

當(dāng)機(jī)車乘務(wù)員需要用輔助風(fēng)缸進(jìn)行升弓時(shí)，可在關(guān)閉兩節(jié)169#塞門后按一下任意一節(jié)車的596SB按鈕，兩節(jié)車442KM同時(shí)得電。此時(shí)因442KM自鎖聯(lián)鎖閉合，即可放開(kāi)596SB，447MD會(huì)在其自鎖聯(lián)鎖的驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)全速運(yùn)行（見(jiàn)圖1）。當(dāng)輔助風(fēng)缸壓力充到500kPa時(shí)其681G#上的Y2低壓正聯(lián)鎖溝通控制臺(tái)XD2燈顯回路，XD2點(diǎn)亮告訴司機(jī)充風(fēng)正常，輔助風(fēng)缸正在建立壓力，要求對(duì)風(fēng)感壓力繼續(xù)跟蹤觀察。與此同時(shí)Y2低壓聯(lián)鎖溝通2KT控制回路，風(fēng)壓保護(hù)信號(hào)被切除。

圖1 線圈控制系統(tǒng)

隨著輔助風(fēng)缸壓力繼續(xù)上升，當(dāng)壓力達(dá)到800kPa時(shí)Y1壓力開(kāi)關(guān)被驅(qū)動(dòng)，其低壓正聯(lián)鎖溝通1KT控制回路，經(jīng)過(guò)3S延時(shí)后通過(guò)1KT延時(shí)釋放反聯(lián)鎖切斷442KM線圈控制電路（見(jiàn)圖2），輔助風(fēng)泵停打，此時(shí)Y1另一對(duì)低壓正聯(lián)鎖接通680G#的XD1燈顯回路，此時(shí)控制臺(tái)XD2、XD1同時(shí)點(diǎn)亮，告訴司機(jī)此時(shí)輔助風(fēng)缸已經(jīng)打到規(guī)定升弓壓力，可以進(jìn)行升弓作業(yè)（見(jiàn)圖3）。

圖2 壓力延時(shí)控制系統(tǒng)

當(dāng)升弓時(shí)出現(xiàn)輔助風(fēng)缸風(fēng)壓衰減，與此同時(shí)由于Y1低壓正聯(lián)縮的釋放XD1首先熄滅，告訴司機(jī)輔助風(fēng)壓正在衰減（正常情況下衰減到580kPa～600kPa即會(huì)進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)），此時(shí)2XD仍然點(diǎn)亮。

圖3 操縱臺(tái)提示燈顯回路

若由于某種原因?qū)е嘛L(fēng)壓繼續(xù)下降，當(dāng)下降到500kPa以下Y2壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，其低壓正聯(lián)鎖釋放XD2熄滅，此時(shí)告訴司機(jī)輔助風(fēng)缸風(fēng)壓已經(jīng)接近正常升弓壓力底值參數(shù)，需要立即補(bǔ)充（在XD1、XD2 回路中還增設(shè) D1、D2，其作用是可通過(guò)狀態(tài)顯示屏的測(cè)試按鈕對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，避免因燈泡故障而對(duì)升弓作業(yè)的風(fēng)壓信號(hào)造成誤解）。Y2的另一個(gè)低壓正聯(lián)鎖切斷2KT控制回路，通過(guò)2KT的延時(shí)吸合反聯(lián)鎖以控制風(fēng)壓保護(hù)信號(hào)的輸出。若此時(shí)總風(fēng)缸風(fēng)源未達(dá)到450kPa，控制風(fēng)缸壓力也低于480kPa，Y3、Y4壓力開(kāi)關(guān)同時(shí)被激發(fā)。Y4的一個(gè)低壓反聯(lián)鎖與Y3低壓反聯(lián)鎖串聯(lián)后接入1ZJ線圈控制電路，其作用是在控制風(fēng)缸和總風(fēng)缸均達(dá)不到升弓壓力時(shí)才會(huì)有輔助風(fēng)缸失風(fēng)保護(hù)信號(hào)輸出。當(dāng)用控制風(fēng)缸升弓，總風(fēng)缸避免了在用正常風(fēng)源升弓時(shí)輔助均壓力不足而造成的主斷分閘信號(hào)誤輸出。1ZJ低壓正聯(lián)鎖吸合，機(jī)車544#輸出主斷跳閘信號(hào)（見(jiàn)圖4）。

圖4 風(fēng)壓保護(hù)信號(hào)輸出回路

也就是說(shuō)當(dāng)總風(fēng)、控制風(fēng)缸未打到定壓時(shí)Y3、Y4低壓反聯(lián)鎖閉合溝通1ZJ線圈回路，1ZJ上的一個(gè)低壓正聯(lián)鎖閉合進(jìn)入輔助風(fēng)壓自動(dòng)保護(hù)檢測(cè)狀態(tài)，此時(shí)機(jī)車開(kāi)始對(duì)輔助風(fēng)缸壓力進(jìn)行偵測(cè)。當(dāng)偵測(cè)到低于規(guī)定壓力值(500kPa)時(shí)，就會(huì)使Y2低壓正聯(lián)鎖閉合，使2KT投入且經(jīng)過(guò)5s延時(shí)后，若機(jī)車乘務(wù)員仍然未采取補(bǔ)救措施，則機(jī)車輸出主斷分閘信號(hào)使機(jī)車主斷跳開(kāi)，用于保護(hù)機(jī)車，避免其在帶負(fù)載的情況下，因升弓壓力不足引起抖弓導(dǎo)致拉弧放電燒損接觸網(wǎng)或引起變電所跳閘。

5 總結(jié)

綜上所述，機(jī)車輔助風(fēng)源控制系統(tǒng)經(jīng)加裝該套裝置，在利用輔助風(fēng)源升弓時(shí)，一方面：實(shí)現(xiàn)了機(jī)車乘務(wù)員在司機(jī)室就可以直接對(duì)輔助風(fēng)缸壓力變化情況進(jìn)行檢測(cè)，能在第一時(shí)間判斷輔助風(fēng)源的衰減變化情況（司機(jī)只需對(duì)XD1、XD2進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)其亮、滅情況就能判斷升弓條件是否滿足），真正做到了共同確認(rèn)情況下的"自控、互控、他控"；另一方面也實(shí)現(xiàn)了在人機(jī)互控的基礎(chǔ)上，通過(guò)四個(gè)壓力開(kāi)關(guān)及中間繼電器的協(xié)調(diào)作用，實(shí)現(xiàn)了輔助風(fēng)泵"工作、停打、跳閘"的自動(dòng)化控制，基本實(shí)現(xiàn)安全導(dǎo)向原則的要求，從一定程度上保證了機(jī)車在電氣化區(qū)段的行車安全。