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摘 要：一般情况下，SS4改进型电力机车的空转系统故障只会在动态情况下出现，主要是由于速度传感器内部光栅扫描故障以及传感器线路接虚导致机车空转。当机车出现空转故障时，往往需要工作人员进行多次判断才能明确故障位置，有时还会因为判断失误导致故障无法及时修复，进而给检修工作人员增加工作量，还会浪费大量人力、物力资源。所以，相关单位需要深入研究SS4改进型电力机车防空转系统的故障原因，进而采取有效措施，提高故障解决效率。
关键词：SS4改进型电力机车；防空转系统；故障分析；解决
中图分类号：U269.6 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0060-02
SS4改进型电力机车最常出现的故障就是与速度相关的电流波动和防空转误保护，其中，機车内部故障频率最高的元件就是频率变换插件。基于此，文章主要对SS4改进型电力机车防空转系统故障问题展开研究，首先分析了防空转系统的故障原因，之后列举了一些故障判断方法，最后就一些案例进行了说明。
1 机车牵引电流与速度的关系
SS4改进型电力机车主要是采用转向架独立供电的方式进行工作，转向架上的电机主要是由整流柜供电，当出现空转故障时，机车就会以转向架为单位进行减载消除空转。机车行驶过程中各轴的速度主要是通过轴头上的光电传感器进行监测，光电传感器会在车轴转动一周时产生200个方波脉冲，并将脉冲信号传输至频率转换插件，频率转换插件会将各轴对应的方波频率信号成比例地变换成电压信号，送入防空转换插件。防空转频率转换插件会根据各车轴的实际旋转速度对机车进行防空转保护。一旦防空转频率转换插件出现故障，就会导致防空转系统出现故障。
2 SS4改进型电力机车防空转系统故障原因分析
SS4改进型电力机车防空转系统主要是由两部分构成的，一是电子柜插件部分，主要是由空转控制部分和f/u转换插件组成，第二部分是信号采集部分，主要包括光电速度传感器、传感器接线盒以及七芯屏蔽电缆。一般情况下，如果电力机车的轮对出现空转现象之后，系统会自动判断，并向出现空转的转向架采取相应的措施，进而实现控制效果。但防空转系统存在故障时，该系统就会出现错误操作，例如在车辆没有发生空转问题时采取减载等控制措施，就会影响车辆的正常运行，有时还会导致机车坡停，危及车内人员和设备的安全。
SS4改进型大修机车同样也会采用防空转系统，系统内所使用的传感器和七芯屏蔽电缆等设备型号都一样，却很少出现系统误动作故障。通过对两种车型进行比较后发现，这两种车型的接线盒安转位置有所区别，如图1所示。根据图1显示的内容可以发现，大修机车的接线盒安装在车体上，由于旁承的减振作用，车体与车轴之间会发生相互垂直运动，进而带动接线盒与车体一同运动。而新造SS4改进型电力机车的接线盒是安装在转向架构架上，由于旁承的减振作用，车体会相对接线盒作垂直往复运动，连接两者的七芯电缆就会在往复垂直运动下断裂，进而导致接触不良，出现防空转系统误动作的故障。
3 故障判断检查
3.1 光电速度传感器的检查
检查光电速度传感器时可以在广电速度传感试验台上进行，主要是检查传感器的高电平输出、低电平输出以及占空比等性能，同时检查方轴的连接是否可靠。在机车运行过程中，可分别在频率变换插件的测试孔上检测对应轴上的光电传感器的信号频率和平均电压。正常情况下，光电传感器的信号频率为1414Hz，速度在100km/h左右，平均电压一般在6～9V之间，信号频率和平均电压都会保持相对稳定。
3.2 频率变换插件检查
频率变换插件中的01A、03A、05A、07A测试孔分别对应1、2、3、4轴上的速度负电压信号，比例为（100km/h）∶（-5V），电压应稳定。有偏差时可进行轮径补偿，使偏差在0.5%以内。
3.3 防空转插件检查
防空转插件05AB测试孔为各轴速度差信号，比例为（1km/h）∶（10V），速度差应小于1km/h。06AB测试孔为机车速度电压信号，比例为（100km/h）∶（5V）。机车速度和速度差都应相对稳定。
3.4 特性控制插件
特性控制插件05B测试孔为机车速度负电压信号，比例为（100km/h）∶（-5V）。进行检测时为减小测量时对电路的影响，应使用输入阻抗较高的数字万用表。
4 SS4改进型电力机车防空转系统故障案例分析
4.1 防空转误动作
防空转系统做出的各种误动作主要是机车个轮对轴的速度误差过大导致的，如果其中一个轴由于回路问题导致传感器检测不到该轴的速度，而其他轴有速度，则系统就会判断该轴为空转轴，进而使防空转系统采取防空转措施，导致该轮对上的转向架减载。如果出现防空转系统误动作减载情况时，可以将防空转插件上的运行、故障转换开关转换到故障位，并将自动减载电路切除后维持机车正常运行。
4.2 机车随机发生的电流波动
机车随机发生的电流波动主要是由于机车速度信号不稳而引起恒流或准恒流调节突然停止而导致误动作出现形成的。这种故障往往是许多元器件故障导致的，其故障原因非常多。例如光电速度传感器的脉冲信号不稳定时，可能是光电速度传感器的方轴松动或线路接触不良，此外，频率变换插件、防空转插件、特性控制插件等元器件虚焊或插头不良也会导致机车出现随机电流波动。
在机车运行中发生此种故障时，可以先试着分别甩掉故障节1、2、3轴传感器信号线（因为4轴速度信号是其它轴的补偿基准，所以，不应甩下4轴信号线）。甩下某一信号线后，机车速度在25km/h以下时准恒速环节不起作用，同时空转灯会亮，防空转环节会进行减载，同时会进行撒砂。此时应将自动撒砂切除，并将防空转插件上的开关扳到故障位。如电流波动故障现象消除，则被甩轴位的光电速度传感器、频率变换插件相应回路或联线故障；如甩下各传感器都无效，应为防空转插件或特性控制插件有故障，可以将电子柜N101插头拔下（注意操纵节在拔下N101插头后，整台车都会没有准恒速调节性能并且司机室的相应电压、电流表没有指示，需靠监视后节车电压、电流表运行）。在没有条件处理时，可将两节车的电子柜转换为B组方式运行。
4.3 电流500A以上时空转指示灯亮
机车电流在500A以上时，会引起空转灯亮和并采取控制措施，这种故障主要是频率变换插件检测出各轴的速度信号过大导致的。在实际工作是，可将司机控制器手柄和换向手柄拨回“0”位，进行轮径补偿。如补偿后还不能排除故障，可将自动控制电路切除后，继续运行。
5 结 语
当SS4改进型电力机车防空转系统出现误动作故障时，乘务员可以根据电子柜防空转系统故障指示器的指示判断故障原因。必要时可将传感器故障切除开关拨置对应的切除位置，切除故障的速度传感器及连线之后，防空转系统的故障可以第一时间消除，之后再进一步对防空转系统进行检修。
参考文献
[1]华鹏飞，李勇智.SS_4改进型电力机车防空转误动作原因分析及改进措施[J].机车电传动，2005（05）：77.
[2]修少鹏.SS4改进型机车防空转系统故障分析与处理[J].电力机车技术，1999（04）：37～38.
[3]万 广.对《SS_4改进型机车防空转系统故障分析及处理》一文（见本刊1999年第4期）的意见[J].电力机车技术，2000（02）：45.
[4]赵廷跃.SS4改进型电力机车防空转系统故障的判断与处理[J].太原铁道科技，2017（3）：29～32.
[5]马成禄，杨 宾.SS4改型电力机车防空转系统误动作的原因分析、改进及处理[J].商情，2014（17）：315.
收稿日期：2018-5-22
关键词：SS4改进型电力机车；防空转系统；故障分析；解决
中图分类号：U269.6 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）18-0060-02
SS4改进型电力机车最常出现的故障就是与速度相关的电流波动和防空转误保护，其中，機车内部故障频率最高的元件就是频率变换插件。基于此，文章主要对SS4改进型电力机车防空转系统故障问题展开研究，首先分析了防空转系统的故障原因，之后列举了一些故障判断方法，最后就一些案例进行了说明。
1 机车牵引电流与速度的关系
SS4改进型电力机车主要是采用转向架独立供电的方式进行工作，转向架上的电机主要是由整流柜供电，当出现空转故障时，机车就会以转向架为单位进行减载消除空转。机车行驶过程中各轴的速度主要是通过轴头上的光电传感器进行监测，光电传感器会在车轴转动一周时产生200个方波脉冲，并将脉冲信号传输至频率转换插件，频率转换插件会将各轴对应的方波频率信号成比例地变换成电压信号，送入防空转换插件。防空转频率转换插件会根据各车轴的实际旋转速度对机车进行防空转保护。一旦防空转频率转换插件出现故障，就会导致防空转系统出现故障。
2 SS4改进型电力机车防空转系统故障原因分析
SS4改进型电力机车防空转系统主要是由两部分构成的，一是电子柜插件部分，主要是由空转控制部分和f/u转换插件组成，第二部分是信号采集部分，主要包括光电速度传感器、传感器接线盒以及七芯屏蔽电缆。一般情况下，如果电力机车的轮对出现空转现象之后，系统会自动判断，并向出现空转的转向架采取相应的措施，进而实现控制效果。但防空转系统存在故障时，该系统就会出现错误操作，例如在车辆没有发生空转问题时采取减载等控制措施，就会影响车辆的正常运行，有时还会导致机车坡停，危及车内人员和设备的安全。
SS4改进型大修机车同样也会采用防空转系统，系统内所使用的传感器和七芯屏蔽电缆等设备型号都一样，却很少出现系统误动作故障。通过对两种车型进行比较后发现，这两种车型的接线盒安转位置有所区别，如图1所示。根据图1显示的内容可以发现，大修机车的接线盒安装在车体上，由于旁承的减振作用，车体与车轴之间会发生相互垂直运动，进而带动接线盒与车体一同运动。而新造SS4改进型电力机车的接线盒是安装在转向架构架上，由于旁承的减振作用，车体会相对接线盒作垂直往复运动，连接两者的七芯电缆就会在往复垂直运动下断裂，进而导致接触不良，出现防空转系统误动作的故障。
3 故障判断检查
3.1 光电速度传感器的检查
检查光电速度传感器时可以在广电速度传感试验台上进行，主要是检查传感器的高电平输出、低电平输出以及占空比等性能，同时检查方轴的连接是否可靠。在机车运行过程中，可分别在频率变换插件的测试孔上检测对应轴上的光电传感器的信号频率和平均电压。正常情况下，光电传感器的信号频率为1414Hz，速度在100km/h左右，平均电压一般在6～9V之间，信号频率和平均电压都会保持相对稳定。
3.2 频率变换插件检查
频率变换插件中的01A、03A、05A、07A测试孔分别对应1、2、3、4轴上的速度负电压信号，比例为（100km/h）∶（-5V），电压应稳定。有偏差时可进行轮径补偿，使偏差在0.5%以内。
3.3 防空转插件检查
防空转插件05AB测试孔为各轴速度差信号，比例为（1km/h）∶（10V），速度差应小于1km/h。06AB测试孔为机车速度电压信号，比例为（100km/h）∶（5V）。机车速度和速度差都应相对稳定。
3.4 特性控制插件
特性控制插件05B测试孔为机车速度负电压信号，比例为（100km/h）∶（-5V）。进行检测时为减小测量时对电路的影响，应使用输入阻抗较高的数字万用表。
4 SS4改进型电力机车防空转系统故障案例分析
4.1 防空转误动作
防空转系统做出的各种误动作主要是机车个轮对轴的速度误差过大导致的，如果其中一个轴由于回路问题导致传感器检测不到该轴的速度，而其他轴有速度，则系统就会判断该轴为空转轴，进而使防空转系统采取防空转措施，导致该轮对上的转向架减载。如果出现防空转系统误动作减载情况时，可以将防空转插件上的运行、故障转换开关转换到故障位，并将自动减载电路切除后维持机车正常运行。
4.2 机车随机发生的电流波动
机车随机发生的电流波动主要是由于机车速度信号不稳而引起恒流或准恒流调节突然停止而导致误动作出现形成的。这种故障往往是许多元器件故障导致的，其故障原因非常多。例如光电速度传感器的脉冲信号不稳定时，可能是光电速度传感器的方轴松动或线路接触不良，此外，频率变换插件、防空转插件、特性控制插件等元器件虚焊或插头不良也会导致机车出现随机电流波动。
在机车运行中发生此种故障时，可以先试着分别甩掉故障节1、2、3轴传感器信号线（因为4轴速度信号是其它轴的补偿基准，所以，不应甩下4轴信号线）。甩下某一信号线后，机车速度在25km/h以下时准恒速环节不起作用，同时空转灯会亮，防空转环节会进行减载，同时会进行撒砂。此时应将自动撒砂切除，并将防空转插件上的开关扳到故障位。如电流波动故障现象消除，则被甩轴位的光电速度传感器、频率变换插件相应回路或联线故障；如甩下各传感器都无效，应为防空转插件或特性控制插件有故障，可以将电子柜N101插头拔下（注意操纵节在拔下N101插头后，整台车都会没有准恒速调节性能并且司机室的相应电压、电流表没有指示，需靠监视后节车电压、电流表运行）。在没有条件处理时，可将两节车的电子柜转换为B组方式运行。
4.3 电流500A以上时空转指示灯亮
机车电流在500A以上时，会引起空转灯亮和并采取控制措施，这种故障主要是频率变换插件检测出各轴的速度信号过大导致的。在实际工作是，可将司机控制器手柄和换向手柄拨回“0”位，进行轮径补偿。如补偿后还不能排除故障，可将自动控制电路切除后，继续运行。
5 结 语
当SS4改进型电力机车防空转系统出现误动作故障时，乘务员可以根据电子柜防空转系统故障指示器的指示判断故障原因。必要时可将传感器故障切除开关拨置对应的切除位置，切除故障的速度传感器及连线之后，防空转系统的故障可以第一时间消除，之后再进一步对防空转系统进行检修。
参考文献
[1]华鹏飞，李勇智.SS_4改进型电力机车防空转误动作原因分析及改进措施[J].机车电传动，2005（05）：77.
[2]修少鹏.SS4改进型机车防空转系统故障分析与处理[J].电力机车技术，1999（04）：37～38.
[3]万 广.对《SS_4改进型机车防空转系统故障分析及处理》一文（见本刊1999年第4期）的意见[J].电力机车技术，2000（02）：45.
[4]赵廷跃.SS4改进型电力机车防空转系统故障的判断与处理[J].太原铁道科技，2017（3）：29～32.
[5]马成禄，杨 宾.SS4改型电力机车防空转系统误动作的原因分析、改进及处理[J].商情，2014（17）：315.
收稿日期：2018-5-22