電力機(jī)車過(guò)分相裝置的裝車改造與安裝與試驗(yàn)畢業(yè)論文

1、 . PAGE53 / NUMPAGES54畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電力機(jī)車過(guò)分相裝置的裝車改造與設(shè)計(jì)、安裝與試驗(yàn)摘要隨著國(guó)鐵路的跨越式發(fā)展，鐵路進(jìn)行了六次大的提速，電氣化鐵路也在我國(guó)得到了越來(lái)越多的普與在交流的電氣化鐵路上，牽引供電網(wǎng)采用單相工頻流供電方式，鐵路上每隔2030km，就有一個(gè)段長(zhǎng)約30米的無(wú)電區(qū)，此處稱為分相區(qū)。傳統(tǒng)的過(guò)分相方法是由司機(jī)手動(dòng)進(jìn)行分合閘操作，但是當(dāng)列車高速行使時(shí)，機(jī)車每小時(shí)通過(guò)十幾個(gè)分相點(diǎn)。這樣也給司機(jī)帶來(lái)很大的工作量，并且會(huì)因?yàn)樗緳C(jī)的疲勞駕駛產(chǎn)生很多安全隱患為了使列車安全，快速的通過(guò)分相區(qū)，各國(guó)研究不同的過(guò)分相方案流行的方案主要有三種：地面開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換方案，柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)

2、斷電方案和車載自動(dòng)控制斷電方案其中車載自動(dòng)過(guò)分相方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，為了保證機(jī)車運(yùn)行的可靠性，我們添加了機(jī)車定位系統(tǒng)。本系統(tǒng)是由RFID定位系統(tǒng)，GPS定位系統(tǒng)組成。首先，本文介紹了定位系統(tǒng)準(zhǔn)確判斷機(jī)車到達(dá)分相區(qū)的工作原理。車上自動(dòng)過(guò)分相控制最關(guān)鍵的技術(shù)是要能夠精確、可靠地識(shí)別分相點(diǎn)位置。本改造設(shè)計(jì)以韶山6B型電力機(jī)車為實(shí)際依托，對(duì)一整套車載自動(dòng)過(guò)分相控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際的分析。并對(duì)控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了論述。對(duì)于本系統(tǒng)的可靠性，本文也進(jìn)行了比較詳細(xì)的論述。 基于RFID和GPS的自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)已經(jīng)在廣深，肅黃等多條鐵路線上投入使用，運(yùn)行情況良好。關(guān)鍵詞：RFID定位系統(tǒng)，GPS定位系統(tǒng)，過(guò)分

3、相，可靠性AbstractWith the development of the national railway industry,China railway experienced six speed increasedElectrical railway was prevalenced all around the countryPhaseSplitter exited at intervais 2030 km in AC electric railwayElectrolocomotive going through phase-Splitter reliably is always a

4、 problem to be solvedThe traditional way to pass the PhaseSplitter is operated by handWhen the train driving in high speed it should passes more than ten phasesThere are realy some hiden trouble behind this condition and it is very easy to make drivers feel tiredMany countries have had researchedSom

5、e ways to solved problem，that how to pass the phase-Splitter quickly and safyThere are three popular methods following：“onbody automatic convert”，“on-Pole automaticconvert”and“gound automatic converttf”.As above conven methods，on-body automaticconvert is easily designed，more credible and it cost les

6、sSo we designed locomotive antomatic passing over of neutral section systern based on build-up Orientation The system is make up of：RFlD oriental systemGPS oriental system First，the paper discusses the truth of the train position oriented by RFID and GPS in detailThen it discuss the constitutes and

7、the theory of the main operatorWe have designed the whole systern for the SS6B electrical train for automatically passing the Phase-SplitterOn a set of automatic on-board neutral-section passing system for practical analysis. And the control system and system software is presented in the paper. For

8、the reliability of the system, this article also undertook comparative detailed treatise.At the same time，the principle of system reliability design is given，stronglystrengthen the system reliability designThis system is now running in the Guangshenand SuHuang railway lineIt works smoothlyKeywords：R

9、FID，GPS，Phase-Splitter，Credibility目錄TOC o 1-8 h u HYPERLINK l _Toc20826 Abstract PAGEREF _Toc20826 3 HYPERLINK l _Toc6143 目錄 PAGEREF _Toc6143 4 HYPERLINK l _Toc32608 第1章 緒論 PAGEREF _Toc32608 7 HYPERLINK l _Toc20349 1.1課題研究背景 PAGEREF _Toc20349 7 HYPERLINK l _Toc25562 1.2 改造設(shè)計(jì)電力機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相裝置的目的與意義 PAGEREF

10、 _Toc25562 7 HYPERLINK l _Toc4697 1.3關(guān)于SS6B型電力機(jī)車 PAGEREF _Toc4697 8 HYPERLINK l _Toc5892 1.4我國(guó)自動(dòng)過(guò)分相裝置應(yīng)用情況 PAGEREF _Toc5892 9 HYPERLINK l _Toc8123 1.4.1地面轉(zhuǎn)換方式 PAGEREF _Toc8123 10 HYPERLINK l _Toc11232 1.4.2柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式 PAGEREF _Toc11232 11 HYPERLINK l _Toc5446 1.4.3車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換式 PAGEREF _Toc5446 11 HYPERLINK

11、 l _Toc28033 1.4.4主要技術(shù)參數(shù)與性能比較 PAGEREF _Toc28033 13 HYPERLINK l _Toc11709 1.4.5 討論 PAGEREF _Toc11709 14 HYPERLINK l _Toc16306 第2章 SS6B機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)介紹 PAGEREF _Toc16306 15 HYPERLINK l _Toc18821 2.1 系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc18821 15 HYPERLINK l _Toc1512 2.2系統(tǒng)設(shè)備圖 PAGEREF _Toc1512 15 HYPERLINK l _Toc14428 2.2.1 控制裝置

12、 PAGEREF _Toc14428 15 HYPERLINK l _Toc19096 2.2.2 車載感應(yīng)接收器 PAGEREF _Toc19096 16 HYPERLINK l _Toc13771 2.2.3 信號(hào)指示 PAGEREF _Toc13771 16 HYPERLINK l _Toc29290 2.2.4 地面磁性感應(yīng)器 PAGEREF _Toc29290 17 HYPERLINK l _Toc22039 2.3自動(dòng)過(guò)分相裝置主要功能 PAGEREF _Toc22039 17 HYPERLINK l _Toc25059 2.4自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的一般工作原理 PAGEREF _Toc

13、25059 17 HYPERLINK l _Toc11690 2.5針對(duì)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的改進(jìn) PAGEREF _Toc11690 18 HYPERLINK l _Toc11054 2.5.1現(xiàn)有自動(dòng)過(guò)分相裝置存在的問(wèn)題 PAGEREF _Toc11054 18 HYPERLINK l _Toc6410 2.5.2 改進(jìn)方案的提出 PAGEREF _Toc6410 18 HYPERLINK l _Toc26154 2.6 RFID系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的介紹 PAGEREF _Toc26154 19 HYPERLINK l _Toc7394 2.6.1 RFID系統(tǒng)的組成與識(shí)別原理 PAGEREF _

14、Toc7394 19 HYPERLINK l _Toc14308 2.6.3 射頻卡S1456 PAGEREF _Toc14308 20 HYPERLINK l _Toc7441 2.6.4 RFID系統(tǒng)識(shí)別原理 PAGEREF _Toc7441 20 HYPERLINK l _Toc12254 2.6.5 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在過(guò)分相系統(tǒng)中的工作原理 PAGEREF _Toc12254 22 HYPERLINK l _Toc16815 第3章 控制裝置與機(jī)車各部件的改進(jìn)與調(diào)試 PAGEREF _Toc16815 24 HYPERLINK l _Toc14851 3.1 機(jī)車感應(yīng)器的改進(jìn) PAG

15、EREF _Toc14851 24 HYPERLINK l _Toc25187 3.1.1 機(jī)車感應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行的發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題 PAGEREF _Toc25187 24 HYPERLINK l _Toc9505 3.1.2 機(jī)車感應(yīng)器的改進(jìn)方案 PAGEREF _Toc9505 24 HYPERLINK l _Toc30239 3.2 調(diào)試通電前檢查 PAGEREF _Toc30239 25 HYPERLINK l _Toc9424 3.3 感應(yīng)接收器的調(diào)試 PAGEREF _Toc9424 25 HYPERLINK l _Toc13778 3.4 控制裝置的調(diào)試 PAGEREF _Toc1377

16、8 25 HYPERLINK l _Toc10938 3.4.1 控制裝置上電自檢 PAGEREF _Toc10938 25 HYPERLINK l _Toc5801 3.4.2 通過(guò)控制裝置試驗(yàn)按鈕進(jìn)行試驗(yàn) PAGEREF _Toc5801 26 HYPERLINK l _Toc27544 3.4.3 通過(guò)劃動(dòng)磁鐵進(jìn)行高壓試驗(yàn) PAGEREF _Toc27544 27 HYPERLINK l _Toc30853 3.5 GPS定位系統(tǒng)試驗(yàn) PAGEREF _Toc30853 28 HYPERLINK l _Toc27842 3.5.1GPS性能測(cè)試 PAGEREF _Toc27842 28

17、HYPERLINK l _Toc17521 3.5.2室靜態(tài)定位試驗(yàn) PAGEREF _Toc17521 29 HYPERLINK l _Toc20444 3.5.3室外動(dòng)態(tài)定位試驗(yàn) PAGEREF _Toc20444 29 HYPERLINK l _Toc10021 3.6閱讀器與射頻卡可行性試驗(yàn) PAGEREF _Toc10021 30 HYPERLINK l _Toc25053 3.6.1射頻卡性能試驗(yàn) PAGEREF _Toc25053 30 HYPERLINK l _Toc1875 3.6.2車載動(dòng)態(tài)試驗(yàn) PAGEREF _Toc1875 30 HYPERLINK l _Toc201

18、90 3.6.3接觸網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)靜態(tài)試驗(yàn) PAGEREF _Toc20190 30 HYPERLINK l _Toc6045 第4章 自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的安裝使用 PAGEREF _Toc6045 31 HYPERLINK l _Toc15021 4.1各部件的安裝要求 PAGEREF _Toc15021 31 HYPERLINK l _Toc1854 4.1.1 自動(dòng)過(guò)分相控制裝置的安裝尺寸 PAGEREF _Toc1854 31 HYPERLINK l _Toc14137 4.1.2 燈顯指示盒的安裝 PAGEREF _Toc14137 32 HYPERLINK l _Toc368 4.1.3 轉(zhuǎn)換

19、插座的安裝 PAGEREF _Toc368 32 HYPERLINK l _Toc705 4.1.4 感應(yīng)接收器的安裝 PAGEREF _Toc705 33 HYPERLINK l _Toc21406 4.1.5 地面磁感應(yīng)器的安裝 PAGEREF _Toc21406 34 HYPERLINK l _Toc17545 4.1.6 機(jī)車相關(guān)電路與說(shuō)明 PAGEREF _Toc17545 34 HYPERLINK l _Toc24948 4.2自動(dòng)過(guò)分相裝置的使用說(shuō)明 PAGEREF _Toc24948 35 HYPERLINK l _Toc11546 4.3 自動(dòng)過(guò)分相裝置的一般檢查 PAGER

20、EF _Toc11546 35 HYPERLINK l _Toc20132 4.3.1通電試驗(yàn)前檢查 PAGEREF _Toc20132 35 HYPERLINK l _Toc22919 4.3.2自動(dòng)過(guò)分相控制裝置通電自檢 PAGEREF _Toc22919 36 HYPERLINK l _Toc13197 第5章 自動(dòng)過(guò)分相裝置的裝車接線 PAGEREF _Toc13197 37 HYPERLINK l _Toc6623 5.1 機(jī)車布線 PAGEREF _Toc6623 37 HYPERLINK l _Toc7273 5.1.1取樣電路 PAGEREF _Toc7273 37 HYPER

21、LINK l _Toc31801 5.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)： PAGEREF _Toc31801 37 HYPERLINK l _Toc20148 5.2車載控制裝置與機(jī)車控制回路接線圖 PAGEREF _Toc20148 39 HYPERLINK l _Toc18673 5.2.1芯插座 PAGEREF _Toc18673 39 HYPERLINK l _Toc28383 5.2.2芯插座 PAGEREF _Toc28383 40 HYPERLINK l _Toc16920 5.3 自動(dòng)過(guò)分相車載裝置的相關(guān)說(shuō)明 PAGEREF _Toc16920 40 HYPERLINK l _Toc12434

22、5.3.1技術(shù)指標(biāo) PAGEREF _Toc12434 40 HYPERLINK l _Toc18216 5.3.2過(guò)分相系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc18216 41 HYPERLINK l _Toc19976 5.4 裝置裝車接線校線說(shuō)明 PAGEREF _Toc19976 41 HYPERLINK l _Toc18289 5.4.1校線說(shuō)明 PAGEREF _Toc18289 41 HYPERLINK l _Toc10061 5.4.2接線說(shuō)明 PAGEREF _Toc10061 41 HYPERLINK l _Toc224 第6章 自動(dòng)過(guò)分相裝置的日常故障處理與維護(hù) PAG

23、EREF _Toc224 43 HYPERLINK l _Toc12389 6.1 日常維護(hù) PAGEREF _Toc12389 43 HYPERLINK l _Toc13836 6.1.1地面磁感應(yīng)裝置的日常維護(hù)和定期檢修 PAGEREF _Toc13836 43 HYPERLINK l _Toc19874 6.1.2車載裝置的日常維護(hù) PAGEREF _Toc19874 43 HYPERLINK l _Toc7604 6.2可靠性設(shè)計(jì)措施 PAGEREF _Toc7604 44 HYPERLINK l _Toc30642 6.2.1機(jī)車定位故障，相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3

24、0642 44 HYPERLINK l _Toc7948 6.2.2車速度故障，相應(yīng)的可靠性設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc7948 45 HYPERLINK l _Toc18825 6.3運(yùn)行注意事項(xiàng) PAGEREF _Toc18825 45 HYPERLINK l _Toc9680 6.4故障基本處理方法 PAGEREF _Toc9680 46 HYPERLINK l _Toc11286 6.4.1信號(hào)處理器故障指示燈閃爍 PAGEREF _Toc11286 46 HYPERLINK l _Toc6947 6.4.2 制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的懲罰制動(dòng) PAGEREF _Toc6947 47 HY

25、PERLINK l _Toc3791 6.4.3“零壓”、“主斷”指示 PAGEREF _Toc3791 47 HYPERLINK l _Toc24067 第7章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc24067 48 HYPERLINK l _Toc27573 致 PAGEREF _Toc27573 50 HYPERLINK l _Toc8929 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc8929 51 HYPERLINK l _Toc9731 附錄1 PAGEREF _Toc9731 53第1章 緒論1.1課題研究背景 隨著國(guó)鐵路跨越式發(fā)展，鐵路進(jìn)行了六次大提速使人們乘坐火車更加舒適安全，便捷。然而

26、隨之帶來(lái)機(jī)車的原有的技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足要求。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣化鐵路正在我國(guó)迅速普與。在電氣化牽引區(qū)段，牽引供電網(wǎng)采用單相工頻交流供電方式“1。為使電力系統(tǒng)三相負(fù)荷平衡和提高電網(wǎng)的利用率，電氣化鐵路的供電接觸網(wǎng)采用分段換相供電，在換相點(diǎn)有一段絕緣物將兩相接觸網(wǎng)電氣分隔，即每隔20km30km左右就有一段長(zhǎng)約30米的無(wú)電區(qū)，此處稱為分相區(qū)。為了避免拖帶電弧損壞供電設(shè)備，電力機(jī)車通過(guò)分相區(qū)時(shí)必須斷電惰性，傳統(tǒng)的電力機(jī)車過(guò)分相的方法是機(jī)車司機(jī)按照線路上設(shè)置的斷合標(biāo)志進(jìn)行手動(dòng)操作：接近分相區(qū)時(shí)，先將機(jī)車操縱手柄回零，再斷開(kāi)主斷路器，通過(guò)分相區(qū)后，再以相反的順序操作。這種手動(dòng)操作通過(guò)分相區(qū)

27、的主要問(wèn)題是：在準(zhǔn)高速、高速線路上，一輛機(jī)車每小時(shí)要通過(guò)十多個(gè)分相區(qū)，頻繁通過(guò)分相區(qū)時(shí)，手動(dòng)操作很難把握最佳的分主斷時(shí)刻，也無(wú)法控制最佳的降電流和升電流速率，因而造成較多的機(jī)車速度損失和較大的機(jī)車沖動(dòng)。這不僅影響旅客乘車的舒適度，也會(huì)縮短機(jī)車設(shè)備的使用壽命。同時(shí)司機(jī)操作稍有疏忽或了望不與時(shí)就會(huì)拉電弧燒分相絕緣器，直接危與設(shè)備與行車安全。當(dāng)運(yùn)行速度達(dá)到200300kmh時(shí)，1840m的電分相中性區(qū)僅需001800305s的時(shí)間，靠人工分合閘，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因此，傳統(tǒng)的手動(dòng)切換方式已無(wú)法適應(yīng)我國(guó)電氣化鐵路的發(fā)展，尤其無(wú)法滿足高速電氣化鐵路發(fā)展的需要。自動(dòng)過(guò)分相裝置的改進(jìn)就顯得尤為重要。1.2 改造

28、設(shè)計(jì)電力機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相裝置的目的與意義 我國(guó)電力系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)采用三相交流方式供電，而在鐵道電氣化牽引區(qū)段，電氣機(jī)車的供電方式采用單相工頻交流方式。為使電力系統(tǒng)三相供電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷平衡以與提高電網(wǎng)利用率，電氣化鐵路接觸網(wǎng)采用分段分相供電方式。為防止相間短路，各相間用空氣或絕緣物分割，稱為電分相。鐵路供電網(wǎng)絡(luò)的換相間隔為20km-30km，不同相位之間存在個(gè)長(zhǎng)約30m的電分相區(qū)。為保證機(jī)車受電弓與鐵路接觸網(wǎng)的電壽命，必須保證車受電弓在無(wú)電流情況下進(jìn)出分相區(qū)。傳統(tǒng)的電力機(jī)車過(guò)分相技術(shù)采用車上手動(dòng)切換方法，即電力機(jī)車通過(guò)分相區(qū)時(shí)，司機(jī)按照操作規(guī)，進(jìn)行人為過(guò)分相操作。接近分相區(qū)時(shí)，司機(jī)先將機(jī)車調(diào)速手輪回零

29、（也稱降流過(guò)程），再斷開(kāi)主斷路器、輔斷路器等器件，保證受電弓無(wú)電進(jìn)入分相區(qū)機(jī)車?yán)脩T性作用通過(guò)分相區(qū)后，再以相反的順序操作，恢復(fù)機(jī)車電力供應(yīng)。這種手動(dòng)操作通過(guò)分相區(qū)的方法主要存在三個(gè)缺陷：第一，降低了行車安全。采用人工過(guò)分相方法，行車安全完全依賴于機(jī)車司機(jī)的注意力和技術(shù)水平，沒(méi)有技術(shù)設(shè)備保障，對(duì)行車安全極為不利；第二，加大了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度；第三影響了行車速度。特別對(duì)高坡重載區(qū)段，手動(dòng)過(guò)分相會(huì)引起機(jī)車大幅降速，延長(zhǎng)咽喉區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間，降低線路運(yùn)送能力。這種手動(dòng)切換方式己無(wú)法適應(yīng)我國(guó)電氣化鐵路重載和高速發(fā)展的需要，所以在運(yùn)用自動(dòng)過(guò)分相保證自動(dòng)過(guò)分相裝置的正常工作研究就顯得十分必要。1.3關(guān)于SS6

30、B型電力機(jī)車SS6B型電力機(jī)車是在SS系列機(jī)車的設(shè)計(jì)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的一種交直型6軸貨運(yùn)電力機(jī)車，目前，已生產(chǎn)148臺(tái)，分別用作京廣線和寶鳳線貨運(yùn)列車的牽引動(dòng)力。SS6B型電力機(jī)車裝有兩臺(tái)一樣CO轉(zhuǎn)向架，牽引電機(jī)的懸掛方式采用滾動(dòng)抱軸承半懸掛，并采用單邊直齒剛性齒輪傳動(dòng)方式。SS6B型電力機(jī)車車體為整體承載結(jié)構(gòu)，用高強(qiáng)度低合金鋼焊制而成。SS6B型電力機(jī)車裝有一臺(tái)牽引變壓器，兩臺(tái)整流器，每臺(tái)整流器給三臺(tái)并聯(lián)的直流牽引電機(jī)供電，每臺(tái)牽引電機(jī)在故障情況均可單獨(dú)隔離，保證其他電機(jī)正常工作，以提高機(jī)車的利用率。SS6B型電力機(jī)車空氣制動(dòng)采用SS系列電力機(jī)車使用的DK-1型電空制動(dòng)機(jī)，動(dòng)力制動(dòng)采用加饋電阻制動(dòng)

31、。SS6B型電力機(jī)車采用相控調(diào)壓、有級(jí)磁場(chǎng)削弱方式，實(shí)現(xiàn)恒流、準(zhǔn)恒速特性控制，機(jī)車司機(jī)室布置符合UIC6175規(guī)定牽引電機(jī)主要參數(shù):型號(hào)ZD114額定功率： 800 kW額定電壓： 1183V最高電壓： 1020 V額定電流： 845A最大電流： 1200A額定轉(zhuǎn)速： 960 r/min最大轉(zhuǎn)速： 1925 r/min絕緣等級(jí)： C級(jí)(200)極數(shù)： 6極冷卻方式： 外通風(fēng)強(qiáng)迫冷卻重量： 3680 kgSS6B機(jī)車主要參數(shù):軸式： CO CO軌距： 1435mm前后車鉤中心距： 21416 mm全軸距： 15800 mm轉(zhuǎn)向架固定軸距： 2300+200 mm車輪直徑： 1250 mm(新輪)

32、機(jī)車整備重量： 138t,允差： %軸荷重： 23 t電流制單相交流： 25 kV ，50 Hz持續(xù)制功率： 4800 kW持續(xù)速度： 50 km/h最高速度： 100 km/h起動(dòng)牽引力： 485kN持續(xù)牽引力： 337.5kN電制動(dòng)力最大： 280.3kN(10 km/h50 km/h)輪周電制動(dòng)功率： 4029kW(50 km/h80 km/h1.4我國(guó)自動(dòng)過(guò)分相裝置應(yīng)用情況 我國(guó)自20世紀(jì)80年代就開(kāi)始研究相分段自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，由于受當(dāng)時(shí)設(shè)備功能的限制，直到1994年底，采用真空開(kāi)關(guān)的方案才在西正式實(shí)施并于1995年投入運(yùn)行試驗(yàn)。鷹廈電氣化鐵路開(kāi)通后，為解決高坡區(qū)段的電分相問(wèn)題，安裝了瑞

33、士AF公司的網(wǎng)上自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，1997年11月投入試運(yùn)行。此后，京電氣化工程中的廣武站也采用了該類型過(guò)分相裝置。對(duì)國(guó)外的自動(dòng)過(guò)分相裝置進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后，廣深線采用了地面磁鐵傳感、車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式。2年多來(lái)，經(jīng)過(guò)SS8電力機(jī)車、X-2000擺式列車與廣九KTT雙層列車的運(yùn)行考驗(yàn)，較好地滿足了200 km/h速度電力機(jī)車的運(yùn)行要求。國(guó)自動(dòng)過(guò)分相裝置的分析比較如下。1.4.1地面轉(zhuǎn)換方式鐵路局科研所研究開(kāi)發(fā)的接觸網(wǎng)相分段自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，方案原理與日本的地面轉(zhuǎn)換方式基本一樣，機(jī)車通過(guò)分相區(qū)的斷電時(shí)間約為0.100.15 s。系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖5S1S5：真空負(fù)荷開(kāi)關(guān) D：三極隔離開(kāi)關(guān) D1、D2：?jiǎn)螛O

34、隔離開(kāi)關(guān) A r：避雷器 CT：電流互感器 PT：電壓互感器 FU：熔斷器 G1G4：機(jī)車位置傳感器 圖5地面開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式構(gòu)成圖 G1G4為設(shè)置在線路上的無(wú)絕緣軌道電路，是機(jī)車位置傳感器。S1S5為真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)，由控制系統(tǒng)按照傳感器的信息自動(dòng)控制其斷開(kāi)或閉合，其中，S1、S2為主用開(kāi)關(guān)；S4、S5為檢修備用開(kāi)關(guān)；S3是S1、S5的在線備用開(kāi)關(guān)，平時(shí)處于閉合位。當(dāng)S1或S5發(fā)生拒分故障時(shí)，S3迅速分?jǐn)啵缓笤匍]合S2或S4。D為三極隔離開(kāi)關(guān)，便于裝置的投入或撤出；D2為單極隔離開(kāi)關(guān)，在S3檢修時(shí)將其旁路；D1為單極隔離開(kāi)關(guān)，正常時(shí)處于分?jǐn)辔唬谘b置停用時(shí)，如中性段上有機(jī)車途停，D1閉合后機(jī)車

35、受電駛離中性段。這種過(guò)分相轉(zhuǎn)換方式，中性段長(zhǎng)度的確定必須考慮機(jī)車運(yùn)行編組的多樣性，對(duì)于單受電弓的列車或是雙機(jī)重聯(lián)、2臺(tái)機(jī)車緊靠的列車，中性段的長(zhǎng)度可以按雙機(jī)長(zhǎng)度來(lái)確定。對(duì)于雙機(jī)重聯(lián)，機(jī)車分布在首尾的列車或是多弓動(dòng)力分散型列車，中性段要按整個(gè)列車長(zhǎng)度來(lái)考慮。電力機(jī)車通過(guò)分相區(qū)后的合閘涌流最大可達(dá)機(jī)車原負(fù)荷的9.5倍，較大的電流沖擊有可能造成電機(jī)環(huán)火，列車沖動(dòng)也使乘坐舒適度降低。改進(jìn)控制回路可以減小電流沖擊，即機(jī)車上檢測(cè)到連續(xù)60 ms無(wú)網(wǎng)壓時(shí)，把司機(jī)手柄回到零，延時(shí)0.5 s，然后再重新啟動(dòng)機(jī)車。司機(jī)手柄由零位到(電流)額定值最大延時(shí)約46s。該方案經(jīng)過(guò)試驗(yàn)改進(jìn)后已在2個(gè)分相所投入使用。1.4.

36、2柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式1993年，鐵路分局從瑞士AF公司引進(jìn)2組自動(dòng)分相裝置，安裝于鷹廈線杏林至前場(chǎng)區(qū)間。分相裝置長(zhǎng)7.3 m，如果機(jī)車速度為30 km/h，通過(guò)分相區(qū)時(shí)，機(jī)車受電弓失電時(shí)間為0.86 s，超過(guò)了SS1、SS4型電力機(jī)車零壓保護(hù)整定時(shí)間（0.110%s），為此，調(diào)整了試驗(yàn)機(jī)車零壓保護(hù)整定時(shí)間，為保證輔機(jī)可靠啟動(dòng)，還對(duì)控制回路進(jìn)行了改造。該方案運(yùn)行的可靠性與機(jī)車通過(guò)分相區(qū)時(shí)的速度有關(guān)，即通過(guò)速度必須在一定圍。如果機(jī)車速度太低，機(jī)車尚未到達(dá)d點(diǎn)就過(guò)早地?cái)嚯?，靠慣性闖過(guò)無(wú)電區(qū)，則速度損失很大，嚴(yán)重時(shí)甚至接近停車；如果機(jī)車速度太高，機(jī)車通過(guò)a-c段的時(shí)間太短，A組開(kāi)關(guān)線圈受電時(shí)間過(guò)短，

37、A組開(kāi)關(guān)不能正常閉合，所以這種方案難于適應(yīng)臨時(shí)限速、一度停車等特殊情況。機(jī)車通過(guò)分相區(qū)過(guò)程中，開(kāi)關(guān)A斷開(kāi)時(shí)，牽引電機(jī)電流由司機(jī)手柄給定值突變?yōu)榱?；通過(guò)無(wú)電區(qū)以后，由零突變?yōu)槭直o定值，產(chǎn)生很大的沖擊電流，在輔機(jī)回路產(chǎn)生過(guò)電流，甚至引起機(jī)車主斷路器跳閘。調(diào)整過(guò)流保護(hù)的時(shí)間參數(shù)后，情況有所改善，但電力機(jī)車電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到一定影響。在試運(yùn)行過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，機(jī)車的三相接觸器和受電弓滑板均有燒傷現(xiàn)象。這主要是機(jī)車進(jìn)入分相區(qū)a-c段時(shí)，由于真空開(kāi)關(guān)線圈的接入，在斷口處產(chǎn)生電弧和機(jī)車上的網(wǎng)壓突變?cè)斐傻摹?.4.3車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換式地面磁鐵傳感車上轉(zhuǎn)換方式廣深線200 km/h電氣化鐵路為適應(yīng)直通九龍的需要，采

38、用了地面磁鐵傳感、車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換式過(guò)分相裝置，全線上、下行共設(shè)5套。轉(zhuǎn)換裝置由接觸網(wǎng)、地面磁鐵和車上接收、控制設(shè)備3部分組成。接觸網(wǎng)為七跨絕緣錨段關(guān)節(jié)，以減少硬點(diǎn)，減輕磨耗。地面磁鐵安裝在離分相區(qū)兩端約60 m處的線路左、右兩側(cè)，固定在軌枕上，每分相處共安裝4塊。機(jī)車接收設(shè)備安裝于轉(zhuǎn)向架兩側(cè)，與地面磁鐵在同一垂直面上，距離為120125 mm。車上安裝個(gè)接收裝置，相應(yīng)的2個(gè)進(jìn)行并聯(lián)，提高裝置的可靠性。當(dāng)機(jī)車通過(guò)磁鐵時(shí)，感應(yīng)器接收到信號(hào)，由感應(yīng)器向機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送110 V電平的預(yù)告信號(hào)。機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)在收到該預(yù)告信號(hào)后延遲一定時(shí)間，向感應(yīng)器發(fā)出一個(gè)20 ms寬、110 V電平的復(fù)位信號(hào)，使

39、感應(yīng)器復(fù)位，預(yù)告信號(hào)消失。 延遲時(shí)間主要考慮完成對(duì)預(yù)告信號(hào)的確認(rèn)、封鎖發(fā)脈沖、等待電機(jī)電流衰減、斷開(kāi)主斷路器和一裕度，延時(shí)時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，必須保證機(jī)車開(kāi)始進(jìn)分相區(qū)時(shí)使感應(yīng)器復(fù)位，以便進(jìn)行下一次檢測(cè)。機(jī)車駛離分相區(qū)時(shí)，感應(yīng)器也相應(yīng)動(dòng)作，機(jī)車在過(guò)同樣延時(shí)后，再次使感應(yīng)器復(fù)位，而這一次感器所發(fā)的信號(hào)只是為了線路上車輛反向行駛的需要才設(shè)置的。過(guò)分相信號(hào)的時(shí)序圖如圖6 圖6預(yù)告信號(hào)與復(fù)位信號(hào)的時(shí)序進(jìn)分相出分相這種自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式，要利用機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字輸入、輸出口，檢測(cè)預(yù)告信號(hào)、發(fā)出感應(yīng)器復(fù)位信號(hào)與主斷路器動(dòng)作命令。電力機(jī)車必須在主斷路器前設(shè)置25 kV電壓互感器，以檢測(cè)接觸網(wǎng)電壓。國(guó)產(chǎn)相控電力機(jī)車一般

40、都裝有高壓互感器，所以這種方案實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)分相，一般不需另行增加機(jī)車上的設(shè)備。這種轉(zhuǎn)換方式，機(jī)車斷電時(shí)間式中：l1為分相區(qū)接觸網(wǎng)中性段長(zhǎng)度，約60 m；l2為第一組電磁鐵距中性段長(zhǎng)度，60 m；0.43為機(jī)車收到預(yù)告信號(hào)至主斷路器斷開(kāi)的時(shí)間（3次確認(rèn)180 ms,封鎖脈沖延時(shí)200 ms,主斷路器分?jǐn)?0 ms）;0.2為收到信號(hào)至主斷路器閉合的時(shí)間(3次確認(rèn)180 ms，主斷路器閉合20 ms)；若運(yùn)行速度v分別為160，200，250，300 km/h，則相應(yīng)的斷電時(shí)間t分別為2.47，1.93，1.50，1.21 s。機(jī)車通過(guò)電分相，主斷路器閉合后，可以自動(dòng)控制牽引電流上升率，限制沖擊電流

41、，對(duì)機(jī)車的機(jī)、電沖動(dòng)較小。電流上升到額定電流約需4 s。這種車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式，投資較低，設(shè)備可靠性高，檢修維護(hù)簡(jiǎn)單。主斷路器只分?jǐn)噍o機(jī)的小電流，而不需分?jǐn)酄恳姍C(jī)電流，對(duì)主斷路器壽命影響小，適應(yīng)多種速度要求。對(duì)微機(jī)控制型機(jī)車(如SS8、SS9、SS4B)可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)模擬控制型相控機(jī)車(如SS4改、SS3B、SS6、SS6B)，需進(jìn)行少量改造，對(duì)于用調(diào)壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)壓的機(jī)車(如SS1、SS3)則較難實(shí)現(xiàn)。1.4.4主要技術(shù)參數(shù)與性能比較地面開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換、柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換和車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換這3種過(guò)分相方案的主要技術(shù)參數(shù)與性能比較見(jiàn)表。容地面自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式接觸網(wǎng)柱上開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式

42、允許最大車速/km.h260200300機(jī)車失壓時(shí)間/s0.250.350.15（200km/h）1.22.5裝置總長(zhǎng)度/m20002350（貨車）10001250（客車）13420（單弓）機(jī)車允許工作電流/A12002000/開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms2.02.820/開(kāi)關(guān)壽命/萬(wàn)次10（電氣）20（機(jī)械）20/開(kāi)關(guān)維修時(shí)間/萬(wàn)次55（滑道調(diào)整）10（真空開(kāi)關(guān)調(diào)整）/裝置主要構(gòu)成絕緣錨段開(kāi)關(guān)，無(wú)絕緣軌道電路，真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)，隔離開(kāi)關(guān)，互感器，避雷器，電源配電盒。分相絕緣器（由三組分段絕緣器組成），真空開(kāi)關(guān)。絕緣錨段開(kāi)關(guān)，地面磁鐵，機(jī)車接收，控制裝置。造價(jià)/萬(wàn)元40030約55主要優(yōu)點(diǎn)機(jī)車斷電時(shí)間短，可

43、以多弓運(yùn)行?？蛇m應(yīng)單機(jī)或電氣上互連的雙機(jī)或動(dòng)車組。能適應(yīng)多種速度要求機(jī)車斷電時(shí)間較短投資抵，檢修維護(hù)簡(jiǎn)單，設(shè)備可靠性高。對(duì)機(jī)車的機(jī)，電沖擊較少。（3）可適應(yīng)單機(jī)或電氣上互連的雙機(jī)或動(dòng)車組。（4）能適應(yīng)多種速度要求主要缺點(diǎn)設(shè)備以與結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉與專業(yè)多，維修造價(jià)高。選擇分相位置受地形限制。對(duì)開(kāi)關(guān)壽命，分合閘時(shí)間等要求高在過(guò)分相時(shí)產(chǎn)生過(guò)電流，過(guò)電壓，燒傷機(jī)車設(shè)備。分相裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。存在供電死區(qū)。對(duì)于國(guó)產(chǎn)電力機(jī)車需改造。需動(dòng)作機(jī)車主斷路器。機(jī)車有斷電時(shí)間，與機(jī)車速度有關(guān)。機(jī)車需要進(jìn)行相應(yīng)的改造1.4.5 討論（1）采用自動(dòng)過(guò)分相裝置，要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的需要，速度在160 km/h以下時(shí)，除線路條件特

44、別困難外，一般可不考慮自動(dòng)過(guò)分相裝置。（2）速度為160200km/h時(shí)，可采用地面（磁鐵）傳感、車上自動(dòng)轉(zhuǎn)換的過(guò)分相裝置，亦可作為高速電氣化鐵路的參考方案。（3）在高速200300 km/h時(shí)，自動(dòng)過(guò)分相可采用車載控制式，利用行車指揮系統(tǒng)本身的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。（4）應(yīng)積極研究采用可關(guān)斷晶閘管與相應(yīng)的微機(jī)控制裝置。（5）自動(dòng)過(guò)分相技術(shù)與電力機(jī)車的主電路、輔助回路、控制保護(hù)回路關(guān)系密切，因此，在研究自動(dòng)過(guò)分相方案時(shí)，還要研究電力機(jī)車相關(guān)技術(shù)，以優(yōu)化和改善自動(dòng)過(guò)分相的整體技術(shù)性能。第2章 SS6B機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)介紹2.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)由地面磁性感應(yīng)器、感應(yīng)接受器（簡(jiǎn)稱車感器）、自動(dòng)過(guò)分相控制裝置和

45、信號(hào)指示三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖12.2系統(tǒng)設(shè)備圖2.2.1 控制裝置圖2 自動(dòng)過(guò)分相控制裝置安裝圖 主要對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)車的自動(dòng)控制。2.2.2 車載感應(yīng)接收器圖3 車感器安裝圖機(jī)車上的感應(yīng)接收器是電磁感應(yīng)線圈感應(yīng)接收器安裝于機(jī)車下部轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)，共4個(gè)，前后相互備份在機(jī)車行駛過(guò)程中，當(dāng)感應(yīng)接收器劃過(guò)地面定位器時(shí)，感應(yīng)接收器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即為地面定位信號(hào)2.2.3 信號(hào)指示圖4 信號(hào)指示器安裝圖2.2.4 地面磁性感應(yīng)器圖5 地面磁性感應(yīng)器安裝圖 電力機(jī)車自動(dòng)過(guò)分相地面磁感應(yīng)裝置是基于免維護(hù)地面定位技術(shù)的車載自動(dòng)過(guò)分相控制系統(tǒng)的地面磁感應(yīng)裝置。機(jī)車通過(guò)感應(yīng)地面定位信號(hào)確定機(jī)車

46、與分相點(diǎn)的相對(duì)位置，地面定位和機(jī)車感應(yīng)信號(hào)分別采用斜對(duì)稱埋設(shè)和備份接收，以保證自動(dòng)過(guò)分相的安全和可靠。2.3自動(dòng)過(guò)分相裝置主要功能1、過(guò)分相前（接收第一個(gè)地感器信號(hào)）蜂鳴器蜂鳴提示，機(jī)車速度40km/h時(shí)，機(jī)車能自動(dòng)退級(jí)，機(jī)車速度40km/h時(shí)機(jī)車不能自動(dòng)退級(jí)。2、車越過(guò)斷閘標(biāo)時(shí)（接收第二個(gè)地感器信號(hào)）蜂鳴器蜂鳴提示，強(qiáng)迫機(jī)車斷開(kāi)主斷路器，確保機(jī)車不帶電過(guò)分相區(qū)。3、機(jī)車越過(guò)合閘標(biāo)時(shí)（接收第三個(gè)地感器信號(hào)）蜂鳴器蜂鳴提示，表明已過(guò)分相區(qū)，司機(jī)合上主斷路器并按原有方法操縱機(jī)車。2.4自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的一般工作原理 機(jī)車運(yùn)行至G，(G。)點(diǎn)，感應(yīng)接收器感應(yīng)到預(yù)告地面定位信號(hào)，信號(hào)處理器接收該信號(hào)并向

47、微機(jī)控制單元發(fā)出過(guò)分相預(yù)告斷信號(hào)(持續(xù)3 s)，微機(jī)控制單元根據(jù)此時(shí)機(jī)車運(yùn)行速度，控制牽引電機(jī)電流使其平穩(wěn)下降到0，發(fā)出斷“主斷”信號(hào)給機(jī)車控制執(zhí)行回路，控制機(jī)車斷劈相機(jī)、斷“主斷”。當(dāng)G1(G4)信號(hào)失效時(shí)，機(jī)車運(yùn)行至G2(G3)點(diǎn)，自動(dòng)過(guò)分相信號(hào)處理器接收強(qiáng)迫地面定位信號(hào)，并向微機(jī)控制單元發(fā)出過(guò)分相強(qiáng)迫斷信號(hào)(持續(xù)1 s)，微機(jī)控制單元立即封鎖電機(jī)電流，發(fā)出“主斷”信號(hào)給機(jī)車控制執(zhí)行回路，控制機(jī)車斷劈相機(jī)、斷“主斷”在正常接收到G1(G4)信號(hào)時(shí)，G2(G3)信號(hào)(強(qiáng)迫斷模式)不起作用機(jī)車通過(guò)分相(無(wú)電)區(qū)后，路過(guò)G2(G3)點(diǎn)時(shí)，信號(hào)處理器接收到合閘地面定位信號(hào)，繼而發(fā)出恢復(fù)信號(hào)(持續(xù)3

48、 s)給微機(jī)控制單元，微機(jī)控制單元隨即發(fā)出合“主斷”信號(hào)給機(jī)車控制執(zhí)行回路，控制機(jī)車合劈相機(jī)、合“主斷”之后，微機(jī)控制單元控制電機(jī)電流緩慢恢復(fù)到過(guò)分相前的工況在正常接收到G2(G3)信號(hào)時(shí)，G1(G4)信號(hào)不起作用。 地面定位鋪設(shè)方式2.5針對(duì)自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的改進(jìn)2.5.1現(xiàn)有自動(dòng)過(guò)分相裝置存在的問(wèn)題（1）機(jī)車定位采用磁鐵感應(yīng)定位，如果磁鐵發(fā)生丟失，失效等現(xiàn)象時(shí)，將直接影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，系統(tǒng)的可靠性不高。（2）在機(jī)車進(jìn)入分相區(qū)前，此系統(tǒng)直接封鎖晶閘管的觸發(fā)脈沖，而沒(méi)有設(shè)計(jì)降流過(guò)程，這樣將直接影響到旅客長(zhǎng)乘坐的舒適度，再者該系統(tǒng)也無(wú)法滿足不同車速的機(jī)車通過(guò)分相區(qū)。 (3) 車載傳感器電流隨車

49、速降低而逐漸減弱，要達(dá)到一定的判斷閥值，傳感器必須具有較高的靈敏度，而靈敏度過(guò)高又會(huì)對(duì)在高速運(yùn)行下散落在路基或枕木上的一般磁性體的誤識(shí)別，使過(guò)分相定位的可靠性降低；(4) 埋在枕木中的釹鐵硼磁塊由于磁性較強(qiáng)，極易將散落在附近的磁性體或鐵性物質(zhì)吸附其上。改變磁場(chǎng)分布，大大降低了磁感應(yīng)電流傳感器工作的可靠性；(5) 為不使磁鐵丟失而將磁鐵鑄在枕木中，使安裝難度顯著提高；2.5.2 改進(jìn)方案的提出 針對(duì)以上存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多方面調(diào)研、論證，本人認(rèn)為車載自動(dòng)過(guò)分相方式的缺點(diǎn)經(jīng)過(guò)努力是可以克服的；從機(jī)車運(yùn)行的可靠性，技術(shù)的先進(jìn)性、系統(tǒng)可靠性、目前國(guó)鐵路現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向等因素考慮，本人提出了下面的一個(gè)改

50、進(jìn)方案。即改善原設(shè)備的同時(shí)加裝一套GPS和RFID雙重機(jī)車定位系統(tǒng)，機(jī)車識(shí)別以RFID為主，GPS用于備份和故障診斷。采用射頻識(shí)別對(duì)機(jī)車進(jìn)行定位，有以下幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)射頻卡一個(gè)ID號(hào)，不易發(fā)生誤識(shí)別現(xiàn)象；由于射頻卡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被密封在名片大小的塑料殼，免于維護(hù)，可在惡劣的環(huán)境下工作；作為唯一的車外設(shè)備射頻卡，可以安裝在遠(yuǎn)離地面的承力索上，不易受到人為破壞；2.6 RFID系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的介紹2.6.1 RFID系統(tǒng)的組成與識(shí)別原理 RFID系統(tǒng)由兩部分組成：閱讀器和射頻卡。 閱讀器S1566本系統(tǒng)所使用的閱讀器是由瑞典泰戈馬斯特公司生產(chǎn)的RFID識(shí)別系統(tǒng)S1566系列。TagMaster

51、的射頻識(shí)別(RFID)閱讀器有極可靠的設(shè)計(jì)、極佳的性能和極靈活的用戶適應(yīng)性。本次研發(fā)所選用的閱讀器型號(hào)為S156 S1566閱讀器有如下特征： 閱讀距離：最遠(yuǎn)可達(dá)6米(1)抗強(qiáng)電磁干擾。(2)提供RS232、RS485接口。(3)低RF功率輸出，具有權(quán)威CE和FCC認(rèn)證一無(wú)需其它授權(quán)。(4)易于實(shí)現(xiàn)有系統(tǒng)集成。技術(shù)參數(shù)；S1566I業(yè)級(jí)閱讀器根據(jù)閱讀器的設(shè)置和安裝確定工作頻率2435GHz至2465GHz閱讀距離最遠(yuǎn)6米規(guī)格31020061mm電源12VDC或24VDC重量36kg功率6W36W存儲(chǔ)：FLASHRAM16MB32MB工作溫度-25攝氏度至+60攝氏度(5)可實(shí)現(xiàn)高速識(shí)別要求：最

52、高時(shí)速可達(dá)400kmh。下表1列出rSl566的技術(shù)參數(shù)，圖2是S1566的外觀：表1 S1566閱讀器技術(shù)參數(shù)圖2 S1566閱讀器外觀另外，閱讀器的發(fā)射功率和接受靈敏度可通過(guò)軟件指令調(diào)整。S1566閱讀器具有運(yùn)動(dòng)檢測(cè)功能，能夠檢測(cè)到車輛、人員、甚至更小的運(yùn)動(dòng)物體。S1566部存儲(chǔ)容量大，具有置的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于實(shí)現(xiàn)單機(jī)與時(shí)、高效地運(yùn)作。用戶應(yīng)用程序通過(guò)串行接口下載到閱讀器，并存儲(chǔ)在EEPROM。閱讀器EEPROM中的數(shù)據(jù)庫(kù)可容納15000個(gè)標(biāo)簽信息，能夠快速地完成閱讀一核對(duì)一動(dòng)作的過(guò)程。處理器模塊包含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，一個(gè)看門狗。應(yīng)用程序出錯(cuò)時(shí)，引起閱讀器自動(dòng)復(fù)位。通信器置一個(gè)可充電電池，為SRA

53、bl和實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電。一旦通信器上電，立即對(duì)充電電池充電。該充電電池的電量能夠維持兩周。2.6.3射頻卡S1456 射頻標(biāo)簽(即射頻卡)S1455只讀標(biāo)簽卡的頻率為2456Hz，其閱讀時(shí)間極其短，因此允許車輛以極快的速度通過(guò)。它是為適應(yīng)惡劣環(huán)境和高低溫度而特別設(shè)計(jì)的。典型應(yīng)用于火車、高速度的機(jī)動(dòng)車輛與其他快速運(yùn)動(dòng)的物體，可靠性很高。每個(gè)卡芯在出廠時(shí)已帶有一個(gè)永久性的、獨(dú)一無(wú)二的8位數(shù)身份編碼。這個(gè)身份碼同32位校驗(yàn)和進(jìn)行比較，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)確認(rèn)。 此項(xiàng)功能同具有隨機(jī)間隔的反射閱讀器信號(hào)相結(jié)合，就能在遠(yuǎn)距離同時(shí)閱讀多標(biāo)簽卡時(shí)消除誤讀錯(cuò)誤。環(huán)保型鋰電池保證標(biāo)簽卡長(zhǎng)距離、快速度的閱讀。閱讀器讀卡的次數(shù)對(duì)

54、標(biāo)簽卡的壽命沒(méi)有影響。臨近工作壽命終結(jié)時(shí)，標(biāo)簽卡會(huì)產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)位，通過(guò)閱讀器軟件向用戶發(fā)出警示。S1456使用的鋰電池是專門廠家生產(chǎn)的，其壽命為15年該鋰電池滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，不含腐蝕性或放射性物質(zhì)。2.6.4 RFID系統(tǒng)識(shí)別原理閱讀器信息場(chǎng)為一個(gè)垂直于S1566通信器前面板的橢圓球體。如下圖2.7.1所示。圖2.7.1 讀卡器S1566的信息場(chǎng)圖2.7.2讀卡器讀卡圍與收發(fā)狀況 射頻卡是一個(gè)無(wú)源ID號(hào)無(wú)線發(fā)射電路。當(dāng)識(shí)別器從射頻號(hào)附近通過(guò)時(shí)，射頻卡接收識(shí)別器發(fā)送的電波信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流后作為射頻卡的電源并啟動(dòng)發(fā)射電路將ID號(hào)發(fā)送給識(shí)別器，識(shí)別器收到這個(gè)ID號(hào)后傳送給主控系統(tǒng)，作為一個(gè)帶編號(hào)的定位信

55、號(hào)。 識(shí)別器讀卡圍是長(zhǎng)軸長(zhǎng)為6m，短軸長(zhǎng)35m，夾角為70。的瓣?duì)钋蛐蔚男盘?hào)場(chǎng)。讀卡時(shí)間約為20ms，按此計(jì)算時(shí)速在315kmh以下，讀卡沒(méi)有問(wèn)題。由識(shí)別器和射頻識(shí)別卡組成的RFID系統(tǒng)是過(guò)分相過(guò)程中位置信息識(shí)別的主要手段。其中識(shí)別器安裝在機(jī)車頂部，射頻卡固定在電力接觸網(wǎng)的承力索上。圖 2.7.3 單線射頻卡安裝示意圖射頻卡在分相點(diǎn)的安裝位置如圖2.7.3，圖2.7.4所示。由于識(shí)別器安裝于機(jī)車項(xiàng)部，工作環(huán)境比較惡劣，因此為識(shí)別器設(shè)計(jì)了置半導(dǎo)體空調(diào)且防水密封性能極好的機(jī)箱，確保識(shí)別器在適宜的環(huán)境下正常工作。圖2.7.4復(fù)線射頻卡安裝示意圖2.6.5 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在過(guò)分相系統(tǒng)中的工作原理隨

56、著GPS系統(tǒng)的發(fā)展，民用領(lǐng)域的GPS應(yīng)用顯示出強(qiáng)大的生命力。全天候、全球表面、高精度的定位技術(shù)，使得GPS在航海、航天、測(cè)量、運(yùn)動(dòng)載體監(jiān)控調(diào)度等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。GPS技術(shù)的成熟與發(fā)展，為各類運(yùn)動(dòng)載體的精密實(shí)時(shí)定位提供了美好前景。星導(dǎo)航定位系統(tǒng)作為一門新興的信息通訊技術(shù)，己被廣泛應(yīng)用在飛機(jī)船艦的導(dǎo)航、高精度測(cè)量、農(nóng)業(yè)監(jiān)控、車輛定位等領(lǐng)域，它的發(fā)展和應(yīng)用，拓展了信息科學(xué)研究的發(fā)展空間，漸漸成為當(dāng)今科技進(jìn)步的一個(gè)重要組成部分。一個(gè)普通的GPS定位精度已經(jīng)小于15M，完全可以滿足自動(dòng)過(guò)分相系統(tǒng)的定位要求。 在本次設(shè)計(jì)的車載自動(dòng)過(guò)分相控制系統(tǒng)中，GPS完成二個(gè)功能：其一是根據(jù)GPS定位經(jīng)緯度在

57、全國(guó)2632個(gè)區(qū)域中找出目前所處的區(qū)域，然后在這個(gè)區(qū)域中編查所有的鐵路線，找到在哪條鐵路線上的哪個(gè)區(qū)間。其二是根據(jù)機(jī)車運(yùn)行的方向計(jì)算出目前所處的位置距下一個(gè)GPS相點(diǎn)的距離，從而完成定位的目的。如圖所示。GPS在線定位示意圖GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)硬件組成如圖所示圖 GPS衛(wèi)星定位硬件組成這部分電路由GPS接收機(jī)與其天線、微處理器與其外圍電路組成。 主要實(shí)現(xiàn)如下功能：開(kāi)機(jī)自檢；實(shí)時(shí)接收GPS定位信息(1次秒)；實(shí)時(shí)搜索線路信息；自動(dòng)判斷機(jī)車行駛線路；自動(dòng)判斷機(jī)車行駛方向；自動(dòng)發(fā)送卡位信息；和主控制器進(jìn)行通信，向其發(fā)送機(jī)車運(yùn)行信息和行駛速度，并根據(jù)接收到的速度調(diào)整信息調(diào)整輪徑參數(shù)；保存主控制器發(fā)來(lái)的故

58、障信息；實(shí)時(shí)檢測(cè)車速脈沖；斷電自動(dòng)保存線路數(shù)據(jù)與速度數(shù)據(jù)；故障報(bào)警與記錄等。第3章 控制裝置與機(jī)車各部件的改進(jìn)與調(diào)試3.1 機(jī)車感應(yīng)器的改進(jìn)3.1.1 機(jī)車感應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行的發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題 (1) 車載傳感器電流隨車速降低而逐漸減弱，要達(dá)到一定的判斷閥值， 傳感器必須具有較高的靈敏度，而靈敏度過(guò)高又會(huì)對(duì)在高速運(yùn)行下散落在路基或枕木上的一般磁性體的誤識(shí)別，使過(guò)分相定位的可靠性降低；埋在枕木中的釹鐵硼磁塊由于磁性較強(qiáng)，極易將散落在附近的磁性體或鐵性物質(zhì)吸附其上。改變磁場(chǎng)分布，大大降低了磁感應(yīng)電流傳感器工作的可靠性；3.1.2 機(jī)車感應(yīng)器的改進(jìn)方案 根據(jù)以上機(jī)車感應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出了如下改進(jìn)方案：

59、針對(duì)車載信號(hào)接收傳感器靈敏度的問(wèn)題，主要原因在于傳感器電流的控制。 在傳感器電路中加入了一個(gè)恒流二極管如下圖：恒流二極管的性能特點(diǎn)：其電路符號(hào)和伏安特性如圖所示。 恒流二極管（CRD）屬于兩端結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)恒流器件。恒流二極管在正向工作時(shí)存在一個(gè)恒流區(qū)，在此區(qū)域I 不隨VH I而變化；其反向工作特性則與普通二極管的正向特性有相似之處。在電路中并入恒流二極管之后，車載信號(hào)接收傳感器靈敏度的問(wèn)題就可以解決了。 （2）針對(duì)地面磁體磁性強(qiáng)，磁場(chǎng)極易分散的問(wèn)題提出了如下改進(jìn)： 1）將磁體位置改變置于兩軌道之間盡量遠(yuǎn)離鐵軌，可以解決此問(wèn)題，但這個(gè)方法實(shí)施工程量太大。 2）采用電磁裝置，當(dāng)感應(yīng)有列車駛來(lái)時(shí)電磁裝

60、置才導(dǎo)通，通過(guò)后延時(shí)斷電，這樣磁場(chǎng)就不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存在也就不容易使磁場(chǎng)分散。3.2 調(diào)試通電前檢查各部件外觀無(wú)損傷，安裝牢固，安裝螺釘擰緊。各連接線、插頭、插座正確連接，安裝牢固。接線排上接線端子正確連接，連接螺母擰緊。機(jī)車控制電源電壓大于88V（注意電源極性不能接反）。3.3 感應(yīng)接收器的調(diào)試感應(yīng)接收器的位置：以施工圖為準(zhǔn)，檢查感應(yīng)接收器高度和中心位置。感應(yīng)接收器接法：由機(jī)車廠配線時(shí)，應(yīng)檢查感應(yīng)接收器接線是否正確。電纜線：各電纜線務(wù)必根據(jù)自動(dòng)過(guò)分相控制裝置安裝電路圖進(jìn)行正確裝配，每條線必須正確。3.4 控制裝置的調(diào)試3.4.1 控制裝置上電自檢將控制裝置電源開(kāi)關(guān)撥至開(kāi)位，從控制裝置觀察窗可看到P