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[摘 要]我国使用的电力机车其技术水平处于不是十分发达的阶段，近年来，通过与国际一流厂商合资生产并引进了其前沿技术，我国的电力机车技术水平已与国际水准持平，功率大、性能技术先进的新型国产电力机车已逐步投入运用，成为我国铁路运输的主要牵引动力。本文根据工作经验和现有研究成果，对SS4G电力机车受电弓控制气路进行简要分析讨论。
[关键词]SS4G；电力机车；受电弓；控制；气路
中图分类号：U646 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0359-01
引言
SS4G电力机车单节车无法运行，至少要两节车重联成一台车才能运行。而受电弓是将电能从接触网引入机车的必经环节，单节车受电弓的控制电路比较复杂，而两节车或两台车重联时控制电路的复杂程度又会进一步增加。
1 国产电力机车发展综述
第一阶段是从1958年到20世纪70年代末，这一阶段是我国电力机车发展的起步期。第一台干线交流电力机车由湘潭电机厂、株洲电力机车厂共同研制。
第二阶段是从20世纪70年代末到80年代末。这是我国电力机车发展的成长期。这时期的代表机型是SS3和SS4型电力机车。
第三阶段从20世纪90年代中期到21世纪初这段时间，是电力牵引发展的全盛期。
第四阶段开始于2004年，我国“十一五”计划确立了大力发展轨道交通的宏伟蓝图，拉开了我国铁路建设飞速发展的序幕，大力扩展我国铁路路网规模并提高机车车辆技术装备水平的发展战略，为牵引动力的大发展迎来了又一次飞速发展的黄金时期，使我国牵引动力和运载工具进入了一个升级换代期。
2 SS4G电力机车受电弓控制系统设计
主动控制系统是主动控制的受电弓系统中的一部分，整个主动控制受电弓系统的结构框图如图1：
在图中可见受电弓接触压力是由气囊来提供，气囊又是由比例调压阀来进行气压控制，同时气压力传感器检测到的气囊气压值作为反馈信号传输给本主动控制系统，再由本系统采用相应控制策略进行气压值的调节，最终实现调整弓网接触力的功能。
3 系统PID控制器设计
主动控制系统采用单回路PID控制结构，其控制流程框图如图2：
根据上述控制流程框图，利用比例控制调整速度快的特点，可使受电弓气路作动机构快速进入给定的目标值允许范围，利用积分控制作用消除输出控制气压值的稳态余差，利用微分控制作用降低输出控制气压值的动态偏差，从而达到对弓网间接触力实时高效的调整。
4 受电弓控制分析
受电弓的升起是由壓缩机空气进入升弓气缸，推动气缸内的活塞而产生的。所以，要升起受电弓，必须具备足够的压力的压缩空气。压缩空气的开通与关闭是受电磁阀287YV控制，具体控制过程如下：
（1）电源由602QA自动开关提供，经主台按键开关的电联锁570QS，使导线531有电。一路经20QP、50QP、297QP、使保护阀287YV得电动作，开通了通向高压室门联锁阀的气路，如下图3所示。
保护阀供电电路为：
464·602QA·570QS·531·20QP·50QP·297QP··400
若此时，门联锁已正常关闭，则门联锁阀动作，使高压室门闭锁，并开通通向受电弓升弓电磁阀的气路，为升弓做好准备。（如下图4所示）另一条路径“前受电弓”按键开关403SK及受电弓隔离开关587QS，使导线533有电，如果此时588QS在“重联”位，即“0”位时，导线533经内重联插头使另一节车的N533b有电，再经过另一节车的受电弓风压继电器515KF和内重联插头，使本车的534导线有电，前受电弓电空阀1YV得电，受电弓升起。
若此时风压隔离开关588QS在“单机”位，即“1”位时，导线533经588QS使导线549有电，经另一节车的主断路器常闭联锁使本车的534导线有电，仍可使受电弓电磁阀1YV得电动作，受电弓升起。这样，当另一节车的515KF失效或因其它原因，只需本节车工作时，可以通过操作588QS，使其工作在单机位，即588QS的联锁短接另一节车的515KF的联锁，导线533和549连通。同时588QS的另一组联锁打开，切断控制另一节车主断路器的合闸回路，使下一步合闸操作时，另一节车的主断路器合不上，即另一节车内无高压，以确保安全。
但是，如果另一节车的主断路器本身就处于闭合状态，那么只要本节车受电弓一升起，另一节车内马上就有高压的危险状况。因此本节车的单机升弓时，必须使另一节车的主断路器处于打开位。
导线533经588QS使导线549有电，再由导线549送入另一节车，经另一节车主断路器的辅助连锁使导线N534b有电，然后返送到本节车，本节车的1YV得电，使受电弓升起。若另一节车的主断路器处于闭合位，则主断路器的辅助联锁4QF常闭处于打开位，导线534无电，受电弓升不起，可确保安全）。升前弓电路为：
531·403SK·587QS·（515KF+588QS·）·534··400
（2）两台车重联时，导线532经重联中间继电器546KA，使导线W2532有电，经外重联电缆后，使另一台车的W2532有电，促使另一台车的受电弓升起。
（3）升后弓时，闭合“后受电弓”按键开关402SK，使导线531经402SK使导线535有电，经内重联线的交叉重联，使另一节的N532导线有电，使另一台车的受电弓升起，交叉重联的联接方式。
结束语
综上所述，通过对上述SS4G改型货运电力机车两节车重联和两台车重联时受电弓控制电路分析，明确了国产电力机车发展历程，同时对受电弓控制系统和PID控制器的设计有了一个简要了解，最后对各电器部件在升弓所起到的作用有了更加明确的认识，有利于学习培训和现场检修工作的开展。
参考文献
[1] 伏洪洋.列车受电弓动态性能检测系统设计[D].西南交通大学，2016.
[关键词]SS4G；电力机车；受电弓；控制；气路
中图分类号：U646 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0359-01
引言
SS4G电力机车单节车无法运行，至少要两节车重联成一台车才能运行。而受电弓是将电能从接触网引入机车的必经环节，单节车受电弓的控制电路比较复杂，而两节车或两台车重联时控制电路的复杂程度又会进一步增加。
1 国产电力机车发展综述
第一阶段是从1958年到20世纪70年代末，这一阶段是我国电力机车发展的起步期。第一台干线交流电力机车由湘潭电机厂、株洲电力机车厂共同研制。
第二阶段是从20世纪70年代末到80年代末。这是我国电力机车发展的成长期。这时期的代表机型是SS3和SS4型电力机车。
第三阶段从20世纪90年代中期到21世纪初这段时间，是电力牵引发展的全盛期。
第四阶段开始于2004年，我国“十一五”计划确立了大力发展轨道交通的宏伟蓝图，拉开了我国铁路建设飞速发展的序幕，大力扩展我国铁路路网规模并提高机车车辆技术装备水平的发展战略，为牵引动力的大发展迎来了又一次飞速发展的黄金时期，使我国牵引动力和运载工具进入了一个升级换代期。
2 SS4G电力机车受电弓控制系统设计
主动控制系统是主动控制的受电弓系统中的一部分，整个主动控制受电弓系统的结构框图如图1：
在图中可见受电弓接触压力是由气囊来提供，气囊又是由比例调压阀来进行气压控制，同时气压力传感器检测到的气囊气压值作为反馈信号传输给本主动控制系统，再由本系统采用相应控制策略进行气压值的调节，最终实现调整弓网接触力的功能。
3 系统PID控制器设计
主动控制系统采用单回路PID控制结构，其控制流程框图如图2：
根据上述控制流程框图，利用比例控制调整速度快的特点，可使受电弓气路作动机构快速进入给定的目标值允许范围，利用积分控制作用消除输出控制气压值的稳态余差，利用微分控制作用降低输出控制气压值的动态偏差，从而达到对弓网间接触力实时高效的调整。
4 受电弓控制分析
受电弓的升起是由壓缩机空气进入升弓气缸，推动气缸内的活塞而产生的。所以，要升起受电弓，必须具备足够的压力的压缩空气。压缩空气的开通与关闭是受电磁阀287YV控制，具体控制过程如下：
（1）电源由602QA自动开关提供，经主台按键开关的电联锁570QS，使导线531有电。一路经20QP、50QP、297QP、使保护阀287YV得电动作，开通了通向高压室门联锁阀的气路，如下图3所示。
保护阀供电电路为：
464·602QA·570QS·531·20QP·50QP·297QP··400
若此时，门联锁已正常关闭，则门联锁阀动作，使高压室门闭锁，并开通通向受电弓升弓电磁阀的气路，为升弓做好准备。（如下图4所示）另一条路径“前受电弓”按键开关403SK及受电弓隔离开关587QS，使导线533有电，如果此时588QS在“重联”位，即“0”位时，导线533经内重联插头使另一节车的N533b有电，再经过另一节车的受电弓风压继电器515KF和内重联插头，使本车的534导线有电，前受电弓电空阀1YV得电，受电弓升起。
若此时风压隔离开关588QS在“单机”位，即“1”位时，导线533经588QS使导线549有电，经另一节车的主断路器常闭联锁使本车的534导线有电，仍可使受电弓电磁阀1YV得电动作，受电弓升起。这样，当另一节车的515KF失效或因其它原因，只需本节车工作时，可以通过操作588QS，使其工作在单机位，即588QS的联锁短接另一节车的515KF的联锁，导线533和549连通。同时588QS的另一组联锁打开，切断控制另一节车主断路器的合闸回路，使下一步合闸操作时，另一节车的主断路器合不上，即另一节车内无高压，以确保安全。
但是，如果另一节车的主断路器本身就处于闭合状态，那么只要本节车受电弓一升起，另一节车内马上就有高压的危险状况。因此本节车的单机升弓时，必须使另一节车的主断路器处于打开位。
导线533经588QS使导线549有电，再由导线549送入另一节车，经另一节车主断路器的辅助连锁使导线N534b有电，然后返送到本节车，本节车的1YV得电，使受电弓升起。若另一节车的主断路器处于闭合位，则主断路器的辅助联锁4QF常闭处于打开位，导线534无电，受电弓升不起，可确保安全）。升前弓电路为：
531·403SK·587QS·（515KF+588QS·）·534··400
（2）两台车重联时，导线532经重联中间继电器546KA，使导线W2532有电，经外重联电缆后，使另一台车的W2532有电，促使另一台车的受电弓升起。
（3）升后弓时，闭合“后受电弓”按键开关402SK，使导线531经402SK使导线535有电，经内重联线的交叉重联，使另一节的N532导线有电，使另一台车的受电弓升起，交叉重联的联接方式。
结束语
综上所述，通过对上述SS4G改型货运电力机车两节车重联和两台车重联时受电弓控制电路分析，明确了国产电力机车发展历程，同时对受电弓控制系统和PID控制器的设计有了一个简要了解，最后对各电器部件在升弓所起到的作用有了更加明确的认识，有利于学习培训和现场检修工作的开展。
参考文献
[1] 伏洪洋.列车受电弓动态性能检测系统设计[D].西南交通大学，2016.