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電阻位置設置不當：阻容電路的電阻一般安裝在功率補償柜上方，用石棉板隔熱，位置緊密又無強迫通風，導致散熱不良。當阻容電阻因各種原因導致發熱而不能及時散熱時，極易引起燒損。
SS系列機車與和諧系列機車混跑：目前，鄭州機務段配屬3種和諧型電力機車，其中，HXD1B型130臺，HXD3型24臺，HXD3C型48臺；洛陽機務段配屬2種和諧型電力機車，其中，HXD1C型135臺，HXD3型135臺。在鄭州北站編組場的上到場、上發場、下到場、下發場4個場中，和諧型機車較為集中，造成鄭州北站編組場接觸網高次諧波增多，極易引起鄭州地區SS系列機車阻容電路的電阻過熱。
應對措施
1避免和諧系列機車與SS系列機車混跑
針對機車運用情況，鄭州鐵路局對各機務段配屬機型進行了調整，將鄭州機務段的SS型電力機車調撥給洛陽機務段和新鄉機務段，鄭州機務段則接入和諧型電力機車，僅保留少量SS型電力機車。這樣，在京廣線、隴海線等鐵路干線以和諧型電力機車為主，在焦柳線、侯月線等鐵路支線則以SS型電力機車為主。通過上述調整，避免了因和諧型機車與SS型機車混跑造成的SS型機車阻容電路的電阻過熱燒損。
2嚴把采購關
鄭州鐵路安全監督管理辦公室駐鄭州機務段驗收室按照鐵道部《機車重要件定點驗收目錄》的要求，嚴把阻容保護電路電阻的采購關，對下車的電阻全部換裝鐵道部定點廠家生產的電阻，保證電阻元件質量，確保過電壓抑制裝置換裝的阻容電阻質量過關。
3技術措施
技術部門制定了相關的技術改進方案，將電阻的位置由功率補償柜上方移至制動電阻柜側面，改善了通風條件，使阻容電阻工作中產生的熱量能及時散出，降低了電阻因過熱引起的燒損。在大修、輕大修、中修、小輔修、臨碎修機車試驗及頂輪檢測過程中，合主斷路器后必須開牽引通風機（試驗牽引風速保護性能時除外），但要求合主斷路器后不開牽引通風機的時間不能超過10min。五項專檢人員加強對主保護電阻、電線路及絕緣板的檢查，發現活件及時報修。檢修車間要及時修理或更換。
4針對機車試運采取的措施
電力機車作為現今重要的使用器械之一，其在工作運轉整個過程的實現是基于電器元件正常運作的基礎上進行的。在實際電器元件進行工作的過程中，首先整個機器運轉產生熱量，然后熱量在一定的時間內傳遞到水冷基板上，在經過水冷基本將熱量傳遞到散熱器內部，散熱器內部有冷水泵的存在，冷水泵能夠將散熱器腔內的溫度傳遞到外部，在此過程基本完成后冷卻風機再度進行降溫冷卻，最后出現的效果則是冷卻的水仍然能夠回到冷卻板上再度循環利用。此過程的完成基本上達到了電力機車內部的散熱需求，將電器元件運轉工作產生的熱量充分的冷卻擴散，達到了良好的散熱效果。所以，基于水冷基板散熱冷卻功能在電力機車中對電器元件起到很好的散熱效果的基礎上，對其設計研究進行分析對于實際生產工作的進行有著非常重要的意義。
1電力電器元件冷卻方式設計分析
1.1空氣自然冷卻
此種方式主要指的是通過空氣的自然對流和輻射作用的產生在時間差度的存在下，自然而然的將熱能散熱出去。其主要利用的是熱空氣產生的熱能密度差進行的，這種散熱方式的工作機理簡單，但是其實際的散熱效率比較低。
1.2空氣強迫對流散熱
空氣強迫對流散熱在實際應用中主要采用的是利用鼓風機、風扇等給空氣施加足夠大的壓力，以此通過空氣動力的提高，降低熱能散熱的阻力，從而能夠提高散熱的效率。
1.3水冷散熱
①此種方式現今廣泛的應用于電力機車的散熱系統中，其工作進行的原理主要是在水冷基板散熱器的基礎上進行的，其屬于利用液體對大功率的散熱器進行散熱的方式。此種散熱方式安裝在電力機車內部其所占用的空間體積比較小、裝置小且散熱效率高，產生的噪音低。水冷基板散熱器冷卻電力機車的電器元件所選用的冷卻水系統中水質的要求也比較高。而對水質的要求則是主要針對水中的雜質含量的控制度進行設計分析的。如在選擇中性或堿性水的時候，其PH值最低不能低于7，最高不能超過9。而硝酸鹽和硫酸鹽的含量不得超過100ppm，而不溶解物質的含量則不能超過250ppm。②在實際應用水冷基板散熱器對電力機車進行冷卻散熱工作的過程中，容易出現凝露問題，而這一問題如果不及時的處理，則可能發生漏電等不良現象。應積極采取相應的防護措施，即基板散熱器的溫度不能低于露點的溫度，具體而言可以通過切斷冷卻水，通過加熱的方式使基板散熱器的溫度高于露點的溫度。
2在電力機車中安裝水冷基板散熱器的設計條件分析
2.1壓合接觸表面的設計分析
在電力接車中，對于電器元件大功率的散熱效應的出現，要求器件和散熱器接觸表面的光潔度和不平度等都應控制在一定的范圍內，以此做的目的則是最大限度的提高散熱器表面的輻射效果和，降低其受到外界大氣腐蝕現象的發生。據相關調查研究發現，一般在設計的過程中，將電器元件和散熱器表面的光潔度的設計為低于6，粗糙度不得超過0.001mm/mm。
2.2螺栓式器件與散熱器組裝的設計分析
在進行具體的裝配工作前，工作人員要對螺栓式器件、散熱器表面及相關的導電板等進行檢查，對因運輸過程中產生的毛刺現象的電器元件進行及時的處理。而且專家人員在進行具體的設計工作中，為了能夠保證散熱器與電氣元件之間的接觸熱阻不能超過規定的值，一般都會在散熱器的表面或電器元件的表面涂抹一層硅油，以此做的目的則是最大限度的保護接觸表面，從而降低熱接觸阻。此外，此項工作的進行要在保證接觸面干凈的基礎上進行適當的硅油的涂抹，嚴格控制硅油涂抹的控制量。最后，在螺栓式器件設計的過程中，設計人員要求鏈接螺栓式的結構需要有防松圈的存在，而且要嚴格的控制螺母旋轉的力矩。
2.3水冷基板散熱器熱力性能控制的因素分析
①冷卻液入口溫度的設計控制因素。在實際散熱器件進行工作的過程中，據相關調查研究發現隨著水冷卻溫度的升高、散熱板的溫度也隨之升高，且其變化的幅度也是比較大。所以，冷卻液的溫度對于水冷卻基本散熱溫度的大小有著深刻的影響。而在實際工作進行中，專業設計師應合理的選擇冷卻液的初溫，初溫的控制對于整體的冷卻液的溫度是非常關鍵的。②冷卻液不同物性對散熱新能的影響。冷卻液本身作為一種化學混合液，其所選擇的不同物性對于水冷基板散熱器熱力性能有著重要的影響。如，在設計使用的過程中選擇水、乙二醇、水混合液體作為冷卻液進行使用，則要嚴格對此混合冷卻液的導熱性能、粘性系統、比熱和密度等進行控制，針對實際運轉工作的需求進行參數的合理調整。此外，散熱器外形尺寸、內部流道、外部環境等的不同設計都影響到散熱器的整體散熱效果。③冷卻液流速的不同設計對散熱器散熱效果的影響分析。一般而言、隨著冷卻液出口流速的增加，電器元件所產生的熱源表面的溫度都會有不同程度的降低，而冷卻液進入口的流速變大，其所帶來的壓降也隨之增加，以此而來散熱器內部的流動阻力也會增加，這樣則會相應的降低散熱器件的散熱效果。所以，在實際進行設計的過程中要對冷卻液的水流速度進行合理的控制，不能過大、也不能過小。
3小結
綜上所述，水冷基板散熱器冷卻電力機車的效應是在基于水冷散熱的基礎上進行此項工作的，而在實際進行設計的過程中應能夠從壓合接觸表面、螺栓式器件與散熱器件的接觸表面以及水冷基板散熱器冷卻性能的控制等進行科學的設計與控制。
參考文獻：
中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914x（2014）26-01-01
一、引言
隨著礦山機電設備自動化程度的不斷提高，礦山機電設備逐漸成為影響礦山生產運營的重要因素。目前，科學技術日新月異，礦山生產技術裝備不斷更新，傳統的礦山機電設備逐漸被先進的電力設施所代替。
在各種礦山機電設備中，礦山機車是放在首位的，可以說，沒有礦山機車，就無法維持礦山的生產作業。礦山機車主要包括蒸汽機車、內燃機車和電力機車三種形式，此外各種機車又分成不同的種類，在選用礦山機車時，要根據礦山的作業環境、供電能力、生產能力以及投資能力等方方面面進行斟酌和對比，最終選擇最符合礦山投資的機車設備。同時，在惡劣的礦山作業環境中，要不斷加強安全管理，實現“安全生產”的安全目標。
二、礦山電力機車概述
（一）礦山電力機車簡介
在礦山系統中，電力機車設施具有非常重要的作用，它是當前我國礦山系統的主要運輸工具。礦山電力機車系統主要包括機車軌道、機車車體、牽引裝置以及輔助設備等，它與耙礦設備、裝礦設備、帶式輸送機等礦山設施共同構成一條完整的礦山運輸系統。礦山電力機車主要用于井下運輸大巷和地面的長距離運輸，它相當于鐵路運輸中的電氣機車頭，牽引著由礦車或人車組成的列車，完成對煤炭、矸石、設備以及人員的運送任務。機車運輸是組織生產、決定礦山生產能力的主要因素，其主要作業流程是：將礦石（或廢石）通過運輸巷道運至地下儲礦倉、井底車場，再將井底車場處的各種物資和人員運送到選礦場，經選礦作業后將廢石運至排土場。
（二）礦山電力機車組成
概括地說，礦山電力機車由機械部分和電氣部分組成。其中，機械部分包括車架、輪對、軸承箱、彈簧托架、制動裝置、撒砂裝置、連接緩沖裝置等，電氣部分包括直流串激電動機、控制器、電阻箱、受電弓、空氣自動開關或隔爆插銷等，有的還包括蓄電池設備。簡單地說，車架是機車的主體部分，由厚鋼板焊接而成。整個機車系統，除了輪對和軸承箱以外的所有機械零部件和電氣裝置都安裝在車架上，整個車架通過彈簧托架支承在軸承箱上，軸承箱與輪對兩端的軸頸配合安裝，這樣就構成了一個完整的電力機車。礦山電力機車采用齒輪傳動，主要有兩種型式：一種是單級開式齒輪傳動，另一種是兩級閉式齒輪減速箱。由于開式傳動方式傳動效率低，而且傳動比較小，再考慮到礦山系統相對惡劣的作業環境，不宜選擇開式齒輪傳動形式。另外，閉式齒輪箱不僅能夠適應較為復雜的工作環境，而且具有較高的傳動效率，齒輪的整體使用壽命也相對比較長。
三、礦山電力機車的選型
礦山機車主要包括蒸汽機車、內燃機車和電力機車三種形式，也可以說它們依次是礦山機車的三個時代：蒸汽機車逐步淘汰，內燃機車僅僅適用于地上部分的運輸作業，電力機車是目前礦山機車的主流運輸工具。
第一種，架線式電力機車。
架線式電力機車的主要工作原理是：高壓交流電經牽引變流裝置進行降壓、整流處理，將其正極連接到架空線上、負極連接到鐵軌上，隨后電力機車上的受電弓與架空線充分接觸，將整定后的電流引入機車內部，再依次經過空氣自動開關、控制器、電阻箱等電氣元器件進入牽引電動機，驅動電動機運轉。電動機運轉之后，通過機械傳動裝置，帶動車輪轉動，從而實現對機車的牽引過程。在電力機車正常工作的過程中，從電動機流出的電流經軌道流流裝置，從而在機車內部形成一個閉環電路。架線式電力機車的優點：結構簡單，維護方便；成本較低，速度較快；機車的用電效率高，運輸能力大，應用范圍廣。但是，架線式電力機車也存在著下述缺點：首先，必須有整流和架線設施，不夠靈活；第二，工作過程中容易產生火花，因此應避開瓦斯嚴重區域；第三，初期建設投資較大，投資回報周期較長。
第二種，蓄電池式電力機車。
顧名思義，蓄電池式電力機車就是用蓄電池供給電能，需要有配套的蓄電池充電設施。對于電力機車而言，每臺機車需要至少配備2-3套蓄電池組。這種電力機車的優點是：無須架線，作業靈活，適用于產量小、巷道不規則的運輸系統；作業過程中不產生火花，能夠在有瓦斯的礦井使用。其缺點是：需要配置足夠的充電設備，因此初期投資比較大；在生產作業過程中，用電效率較低，運輸費用較高。
第三種，架線-蓄電池式電力機車。
這種電力機車是在架線式電力機車與蓄電池式電力機車相結合的基礎上設計出來的，這種電機車上有自動充電器，可利用架線電源隨時對車載蓄電池自動充電。在工作過程中，它既能從架線取得電能工作，同時能夠在不便裝設架線的區域依靠蓄電池進行供電。架線-蓄電池式電力機車具備了架線式與蓄電池式電力機車的共同優點，提高了機車的利用率，甚至能夠用于直接開進開拓掘進巷道。
第四種，架線-電纜式電力機車。
架線-電纜式電力機車是將架線式電力機車與電纜相結合的基礎上設計出來的。當其在運輸大巷工作時，可以直接從架線吸取電能；在不方便裝設架線的區域行使時，可以采用電纜供電。
四、礦山電力機車的安全管理
電力機車等機電設備的安全運行是礦山安全生產的重要組成部分。近年來，因機電設備造成的安全事故和人身傷害案例時有發生，給企業和個人帶來巨大的經濟損失和心理傷害。因此，分析查找事故原因，采取有效的預防措施，最大限度減少或杜絕此類事故的發生是礦山企業義不容辭的責任。
做好礦山電力機車的安全管理，主要應從兩個方面著手：第一，要建立健全包括全體員工、各個方位、全過程的安全信息網絡管理系統，并制定和健全科學的行之有效的安全信息管理工作程序，使安全工作檢查經?；?；第二，要形成制度化的安全教育和培訓工作，應該建立專門的安全監督監察部門，主管安全教育培訓，寧轉原來安全培訓多頭管理的現象。
為了提高礦山機電設備安全管理的效率，礦山企業應該順應時代潮流，在電力機車的控制和管理上應用計算機技術?，F代化大規模的生產方式要求礦山企業重視對井下安全信息的交流，以保證隨時作出正確的決策進行安全管理。從目前情況來看，我國從大部分礦井安全信息中心站反映出來的情況中，比較突出的問題是信息中心站每天收集到反映安全狀況的大量信息，靠人工方法在短時間內進行全面的信息登記，分析和處理是比較困難的，并且在這個過程中還容易出現差錯，這就需要借助于現代化的信息處理工具來實現，而計算機就是適合參與并完成這項工作的輔助設備。
現代化的礦山機電設備安全管理系統是一個綜合性很強的項目，這其中不僅僅涉及到礦山電力機車等重要的機電設備設施，還涵蓋了整個礦山生產中的方方面面，比如礦山企業的人、機、料、法、環等諸多的環境因素。
參考文獻
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[3]魏其東.電機車頂掛車作業安全控制系統的設計與應用[J].工礦自動化.2011年08期
1 在節能方面電力機車展現的優勢
1.1 實現了能源的多元化利用且熱效率較高
電力機車牽引所使用的電能是二次能源，具有多種轉化方法，因此能夠實現綜合利用資源的效果，尤其是可利用的水利資源、天然氣資源以及核能資源等，即便供電方位火力發電站，也可選擇劣質的煤或是重用多次的油來使用。因此能源的利用具備了多元化的特征，為電力牽引的節能奠定了無可比擬的基礎與優勢，如果將液壓傳動部分出現的損失或電力傳動損失考慮其中，那么內燃機車的平均熱效率大約為26%，電力機車的平均熱效率為28%，如果采用核能或是太陽能進行發電的電力機車平均熱效能將達到更高的值。由此可見，加強能源的高效利用，盡可能地減少熱損，并開發電力機車牽引，對我國鐵路運輸在節能降耗方面的工作有著重大的價值與意義。
1.2 “再生制動”技術為電氣化鐵路帶來的節能效應
再生制動技術是通過轉變牽引電動機為發電機發出電能，通過第三軌或是接觸線反饋至鐵路的供電系統，而這些反饋電能還可以供給其他的機車使用。與傳統機械化的制動方式進行比較，再生制動系統和交流調速具有更多的優勢，比如降低制動的噪音，可將能源再生利用、環保效應更好。在能效的利用率上，再生制動與內燃機車通常使用的空氣制動方法相比，能效利用率高出很多，比如常見的和諧號動車組，如果動車從200公里的時速下降到90公里，這個過程是需要電機的反向旋轉進行制動，很好地利用了動車的慣性動力使發電機產生電能，電能輸入電網形成降速。一旦速度降到90公里以下時，所采用的剎車屬于機械剎車，而這時的剎車又不會產生尖銳的噪音，也不會發生列車晃動等情況，因此帶來的效果是雙重性的。
1.3 機車直供電帶來的節能效益
電力機車直供電系統電力工作原理是從機車變壓器交流電輸出，再經過整流濾波后輸出的電壓為DC600V+5%電壓，供電需要包括了客車車廂中的照明、取暖以及車廂空調設備的使用，這就取代了傳統的柴油發電車。電力機車的取電方式是直通電網，通過變壓整流以后為列車供電，屬于一種環保能源的直供，具有損耗少，且能源利用率大大提高的優勢。傳統的柴油發電車主要是依靠燃燒柴油，并通過在化學能或是熱能等多種能源的轉換而形成，因此傳統柴油發電車能源利用率較低，且損耗非常大。
2 在環保方面電力機車展現的優勢
2.1 控制廢氣污染
內燃機車在當前鐵路的運輸中還有一些價值得以運用，但也成為了鐵路運輸業中產生廢氣的主要動態污染源，它對環境造成的污染影響了整個鐵路覆蓋區內的生態系統，對周邊植物、人體、氣候等都造成較大的影響。有相關資料顯示，每噸的柴油燃燒所排出的有害氣體需要依靠新鮮空氣進行稀釋的體積為1.34萬立方米，需要大量的空氣稀釋才能保證范圍內的空氣質量達標，但應用在電力機車上，需要依靠接觸網傳送的電能以獲取動力，其本身不帶原動機，不依靠燃油，也不會排放或是產生廢油與有害氣體，因此不會對鐵路覆蓋區域造成環境污染，還能在很大程度上改善機車乘務員以及周邊沿線養路工作人員的勞動環境與勞動條件。在丁魏對《電力機車的節能減排實效分析》中局內實施以電代油的措施后，每年所減少的機車使用柴油達到4萬多噸，以這個數據為基礎，那么每年能夠有效減少氮氧化物排放量達到760噸，二氧化氮減少量達到128噸，煙塵減少量達到608噸。由此可見，電力機車在運行時對環保工作有著巨大的作用。
2.2 控制機車司機室的噪聲污染
鐵路所產生的噪音主要包括如下五種，即機車的動力噪聲、機車鳴笛噪聲、列車運行輪軌噪聲、空氣動力噪聲以及其他機械性噪聲。在內燃機車或是電力機車運行過程中，其時速非常接近，在都不進行機車鳴笛的前提下，運行所產生的噪聲也大致相同。但內燃機車的機車柴油運轉則會產生更大的噪聲，并且噪聲與柴油機功率成正比，也就是說，柴油機功率越大，噪聲也就越大，但在電力機車運行時，因為在結構上電力機車本身不帶任何原動機，所以動力產生的噪音是可控范圍內最小的，運行中的噪聲大概在82～87dB之間，在同等條件下的內燃機車司機室噪音在100～108dB之間，相比之下電力機車的機車噪聲明顯較小。由此可見，電力機車司機室噪聲較小的優勢也符合了我國在鐵路建設方面提出的“以人為本，構建和諧鐵路”的理念，是對環保觀念的落實，也很好地改善了鐵道交通運輸生產時的司機作業環境。
2.3 振動控制優勢
鐵路列車在運行的過程中輪軌激勵產生鐵路振動，影響因素包括了列車軸重、軌道質量與結構以及列車的運行速度等，不同鐵路交通運輸在軌道質量結構、線路以及運行速度均相同的前提下，因為動車組和電力機車軸重輕的優勢，與內燃機車相比產生的環境振動更小。有相關調查數據顯示，如果運行條件相同，而列車運行的時速為160公里，那么動車組中心軌道30米產生的Z振級與內燃機車相比，降低的幅度在10～20dB之間，由此可見，電力機車對振動的控制也具備了很大的優勢。
2.4 機車檢修時的環保優勢
檢修內燃機車的工作中，其產生的含油廢水成為了鐵路運輸固定的污染源。有相關數據顯示，每一年中機車檢修產生的化學需要氧量以及石油類的污染物占據了總污染排放量的40%以上，而在使用了電力機車以后，檢修工作上污染因素明顯減少，特別是石油類的污染物更是大量減少。另外，還有數據類報告指出，電力機車檢修過程產生的脂類、柴油遠遠少于內燃機車的檢修。
3 應用電力機車后所產生的節能減排實效分析
電氣化鐵路的開通在我國鐵路交通中實施已有一定的時間，為了更科學地研究電力機車應用后所產生的節能減排實際效果，本文以數據對比的方法針對我國某城市鐵路局的相關資料進行分析，共同探討應用電力機車后在數據的顯示上所帶來的節能效果。
3.1 引入電力牽引，有效控制能耗增幅
我國很多的大中型城市大約于10年前陸續開通了電氣化鐵路，將電力機車牽引成功引入并應用，實現了對內燃機車運輸工作的替代，并出現了各種跨段機車交通。在電氣化普及以前，我國很多城市的機車使用能源較為統一，結構單一，基本依靠柴油，且消耗量非常大。某城市鐵路局在10年前上半年中機車使用的柴油量達到了33萬噸，牽引工作僅為1500多萬公里，標準煤消耗約為48萬噸。引入電力機車至今，牽引工作量的完成度較之前增長了15%，標準煤消耗足足少了3萬噸，這得益于電力機車的節能減排功能，同時也是鐵路交通在運輸結構性方面的調整，電力機車節能的優越性在數據上突出明顯。有相關文獻統計指出，電力機車平均牽引總重每列均比內燃機車高出500噸，而能源的消耗卻僅僅為內燃機車的三分之一，可見在每公里的運行中，電力機車所消耗的標準煤約少于內燃機車的60%。由此可見，以電代油以后，不但增加了工作量，還實現了節能降耗的效果。
3.2 加強牽引比重，降低節能減排指標
我國鐵路的六次大提速中最后一次出現在2007年，當時已基本實現了電力機車的普及，和諧號動車組的運營實現了鐵路客運公交化，同時也帶來了節能減排的效果。在當時，我國已有個別城市在鐵路運輸工作上全面實現了2億人發送量，以2億為標準，周算約為21萬噸公里，與未提速前相比提高了2%，而能源消耗量降幅約為7%。在環保方面，據研究二氧化硫與化學需氧量均實現了減排，能源的高效使用使得電力機車總耗能降低，在節能減排上實現了重大的突破。很多城市的節能減排標志正是以10年前采用電力機車牽引為轉折點，通過電氣化建設，徹底改變了機車的能耗結構，最終實現節能減排與經濟效益的雙指標達標。
4 電力機車節能減排的展望
引言
HXD1(深度國產化)電力機車是中國中車株洲電力機車有限公司與德國西門子合作，引進消化技術，并深度國產化的新一代交流傳動貨運電力機車。HXD1(深度國產化)電力機車由于其優異的動力特性和穩定可靠的安全性深受客戶青睞，目前，該車型主要運行在國內的大秦鐵路、大包鐵路等。顧名思義，電力機車是完全依賴電氣線路供電才能運行的機車。機車線纜作為電力機車電力傳輸和信息傳輸的載體，其性能直接影響著電力機車安全可靠的運行。因此，性能優良的機車線纜是制作高質量電力機車的必要條件。線纜長度對于控制機車制造成本是一個重要因素，線纜長度過長一方面直接增加了原材料的使用，使得機車投入成本升高;另一方面在下線的時候線纜裁剪過長對于后續人員作業帶來了很大困難，增加了工作量和勞動強度，降低作業效率。線纜過短則不能達到設計要求或者在機車運行過程中容易被扯斷繼而影響電力機車的行車安全。目前，線纜在下線制作過程中通常是采取比較保守的策略，即下線的長度比實際所需要長，留有一定裕度?，F機車中采用的裕度值過于寬泛，線纜浪費比較嚴重，同時也增加了作業人員的工作難度和勞動強度，降低電力機車的制造效率，這些最終轉化為了電力機車的制造成本增加上。過寬的裕度值使得線纜在電力機車裝配完畢后盤繞過多影響信號傳輸效率，綁扎多余的線纜也影響電力機車布線美觀。由此可見，電力機車線纜制作工藝進行優化對降低制造成本提高公司經濟效益有積極的作用。尋求一套行之有效解決方案對線纜制作工藝進行優化成為迫切的需要。
1線纜半成品制作概述
1.1電力機車線纜簡介
電力機車電路線纜按功能劃分可分為主電路線纜、輔助電路線纜、控制電路線纜以及各類接地線纜。主電路線纜主要用于傳輸電力能源，包括高壓受電電路線纜、主變壓器電路線纜、主變流器電路線纜以及牽引電機電路線纜。簡而言之，主電路線纜與機車運行直接相關。輔助電路線纜主要為機車的各種輔助設備供電。如為牽引風機、屏柜風扇、油泵水泵空氣壓縮供電，以及屏柜加熱、暖風機、空調等取暖設備的供電，還包括車上供電插座、空氣壓縮機電機等處的供電。輔助電路線纜并不直接參與機車運行或者牽引，而是為對主電路設備的正常運行提供輔助服務，調節和改善機車輔助設備的工作環境溫度，使其能夠長期穩定可靠高效運行。控制電路線纜主要實現機車上各種設備的控制信號傳遞。控制電路線纜還為車上的部分簡單設備如車上照明燈等進行閉合或斷開控制。此外，電力機車上一些數字模塊模擬模塊等信息采集模塊以及由給類控制器控制的設備提供電源，通常這類設備的所需電壓值比較小。接地線纜主要有以下兩方面的作用:一是在電路中器安全保護作用，在漏電的情況下，用電人員和接電線并聯，由于接地線電阻小，電流經過它迅速流入大地，使用電人員避免觸電;二是防止電磁輻射干擾。機車線纜線型由材料、耐壓等級和標稱橫截面積三部分組成組成。
1.2線纜半成品制作工藝流程及要求
1.2.1線纜制作流程線纜制作工藝流程包括了下線、剝線、套線號和熱縮套管、壓接接線頭、吹線號套管和熱縮套管等步驟，如圖1所示。
1.2.2線纜制作注意事項線纜在制作過程中應當按照工藝文件要求執行，保證線纜制作合格，見表1所示。
2線纜制作現狀分析
本文對線纜現現狀分析主要針對線纜制作對機車成本的影響上。目前，機車線纜制作過程預留的裕度過大加大了廢線的產出，另外預留線纜裕度大在設備接線過程中增加了作業人員作業的難度和工作量這就延長了生產周期，導致機車制作成本上升。針對這個情況，本文對線纜制作過程產生的廢線做了數據統計。見表2所示。線纜制作過程中，裕度值過大現象主要出現在輔助電路線纜和控制電路線纜上。由于主電路線纜在機車上用量相對較少、分布也比較集中，在下線之前容易測量，所以工藝文件上給出線纜長度比較準確，在接線工序中基本不需要再裁剪。主電纜線纜在機車制制造過程中產生的廢線數量極少。然而輔助電路線纜和控制電路線纜在機車上分布廣泛而且用量巨大，另外這兩種線纜基本都是與機車上的各類輔助設備和控制設備相連，各種設備在裝配到機車上之前，無法測量到接入線纜長度的準確值，通常是跟根據經驗并加大預留兩端線纜的裕度，保證線纜可用不至于報廢。線纜的長度拋量過大，一方面增加了線纜的用量導致線纜成本升高;另一方面過長的線纜給接線的作業人員增加了難度，原本1個工時可以完成工作量，由于線纜過長，現在1個工時的工作需要花1．5個工時甚至更長。降低了作業的效率，最終是導致電力機車制作成本增加。線纜拋量過大主要是由工藝人員定長時，依據三段定長法給出線纜兩端與設備相連處的長度。目前生產的HXD1(深度國產化)電力機車上使用的各類接地線纜有360根，總長度超過了120m。接地線主要有這幾種線型:6軟銅絞線TJRX3、10軟銅絞線TJRX3、16軟銅絞線TJRX3、25軟銅絞線TJRX3、50軟銅絞線TJRX3、TJRX3－120、TJRX3－185。各線型在機車上使用的數量和長度不盡相同，同一線型也有不同長度值。機車上由于使用的接地線線型和數量很多，如果制作過程出現異常，效率低下將會影響機車組裝。接地線制作現在是根據工藝文件中的代號編碼逐一裁剪制作，這樣雖然保證了不會遺漏，但是嚴重影響效率，尤其是目前生產任務異常繁重情況下，接地線制作效率有待提高。
3改善方案
針對目前電力機車線纜制作情況，由于線纜裕度過于寬泛，需要作出合理改善優化，依據“122”定額管理原則，對線纜實際使用定額進行及時的修訂，在保證質量的前提下，盡可能降低機車制造成本。
3.1針對線纜制作過程中線纜浪費情況的改善優化
1)采用三段定長法計算中央線槽中的線纜長度，并到現場進行核實計算長度，預留一定裕度。2)設備兩端線纜長度首次采用三段定長法預留一定裕度(初次可以寬泛點)。3)待首臺車下線布線接線完畢，再度數據進行審核，并進行比較分析，對裕度值進行優化，如此反復，將優化后的結果再運用到后續車輛上。4)重復上面步驟3～5次，得到最優結果。
3.2針對接地線制作過程中效率低下情況的改善優化
前言
歪頭山礦是一九七零年國家投資興建的大型黑色金屬礦山，經過四十余年的開采，目前是深部開采，擔負著礦巖運輸任務的主要設備是直流150噸電力機車雙側傳動，隨著開采時間的延長，備件資金等方面的影響，各種修理難以得到保證，外加運輸線路不規范，致使電機車各種事故頻發，影響到電機生產效率，也影響到生產任務的完成，反映的眾多問題集中在牽引電機上，電機整流不好，燒前壓環，小齒輪脫緩及折斷，已引起各方面的關注，目前正積極努力采取措施消除不良的隱患，確保設備的良好。
1 工礦電機的工作條件
1.1 鐵道條件，礦山的鐵道路基較差，彎道半徑小，采場及排土場多是移動線路，水平較差，上下波動大，鐵路上常有礦石影響，使電車受到巨大的沖擊和振動，反映到齒輪的傳動上，處在最惡劣的條件下工作，按照設計規范150噸電車最小曲線半徑r=80米，而我礦山由于條件所限達不到80米，有的地方曲線半徑65-70米，這樣電車在曲線上，小齒輪軸向串動使側嚙合力不同，往往影響使用壽命或造成齒的折斷，有時往往把電機軸折斷，這是我主要的論述重點。
1.2 接觸網的條件：礦山鐵道多是采用臨時接觸網，電機車受電條件較差，尤其是在裝卸區只使用旁弓與接觸網產生不良接觸，使電機電器受到有害電流的沖擊，電機及電源接觸器的燒損都與此因素有直接的聯系。
1.3 電源條件：由于牽引變電所負載變化大，電車與變電所的距離加大，致使接觸網電壓波動也大，這樣在裝卸區頻繁冒弓使得無論對電器與機械沖擊都是非常嚴重的。
直流電力機車牽引電壓波動范圍規定額定值的67-120%，而我礦最低到800-900伏，還有環境條件、限界條件、運行條件等，因此，工礦電力機車工作環境相當惡劣。所以，要求在產品設計及制造必須符合這些要求，在檢修及維護上應盡力改善條件。隨著礦山向深部開采和采掘量的增加，礦山鐵道運輸的坡道運距運量都相應增大，因此，采用更大機車牽引力保證良好機車性能。
2 在檢修中應注意的問題
在工礦電機車運行過程中，小齒輪是電力機車牽引力傳遞的主要部件，但是，由于受運行條件的影響經常造成小齒輪折斷及失效而頻繁更換，給生產和檢修帶來很大麻煩。主要原因有以下幾點：
2.1 齒的磨損
我們知道齒輪產生磨損主要原因由于雜質金屬以及塵土等進入齒的工作面，齒的光潔度不夠或油不足也是造成研磨的主要原因。齒面的磨損，將降低齒的工作強度，由于磨損所造成的齒形誤差，將使運動不平穩，從而產生附加載荷及噪音，開式齒輪傳動使磨損比較嚴重，雖然電機車是閉式齒輪傳動，但是運行中齒輪盒經常受到鐵道內的巖石磨損，經常進入齒輪盒內部部分雜質，造成齒輪磨損。
2.2 齒的折斷
齒輪象一個懸臂梁，受載以后齒根處彎曲應力最大，再加上齒根過渡部分尺寸發生急劇變化，以及沿齒寬方向留下的加工刀痕，引起應力集中。
如果齒工作時產生的彎曲應力的數量值和應力循環次數超過一定限度時，就會在應力集中的根部產生疲勞裂紋，疲勞裂紋的擴展導致齒的折斷。嚴重的過載或沖擊載荷也可能導致齒輪的折斷，尤其是在曲線半徑小，移動線路水平距離高低差較大，齒輪基本上是在這兩種載荷狀態下運行，所以齒折斷的機會更大。由于齒輪軸和支座的變形或制造安裝的偏差使載荷集中齒的某一部分也可能造成齒的折斷。
2.3 齒的狀況
良好的閉式齒輪傳動常見于齒表面失效形式為點蝕，即迷疲勞磨損。反映到我車間電車檢修時也是經常出現所見的點蝕僅為大大小小的磨點，最后聯成一片，形成明顯的損傷。
2.4 小齒輪傳統安裝工藝
我們知道齒輪與支座的變型或制造安裝偏差都會造成齒輪載荷不均，針對此情況我們提出改進裝配工藝，傳統辦法是從動齒輪裝好后，落入主電機上，從動輪一側大齒輪與主電機一側小齒輪嚙合正常作標準，而另一側小齒輪與從動輪大齒輪的嚙合是小齒輪加熱沿大齒輪螺旋角裝入，這樣來保證兩側大小齒輪嚙合角相同，使齒輪傳動時，同時進入嚙合區，防止兩側進入嚙合受力不均，缺點是：如果小齒輪軸
有傷，推裝不到位，僅憑經驗是看不出來的，這樣嚙合面保證不了，而且大齒輪齒廊磨損，延著螺旋角旋入也很難保證組裝的精度。
另外，大齒輪與電機小齒輪組裝后需把大齒輪用輪箱固定在電機上，這時工作人員往往忽略了一點就是齒輪箱的止口是否完好，硬性用螺栓固定往往使齒受力加上在曲線受到沖擊很易折斷。
所以，小齒輪與電機組裝時，軸必須光滑無損傷，無斑痕，這樣保證足夠接觸面，有時做不到這一點受到外力的小齒輪就會遲緩脫落，造成電機軸和小齒輪報廢。而且情況是比較嚴重的。
3 問題解決方法
3.1 只將一主動小齒輪加熱套在牽引電機器電樞軸上，然后將電機吊入專用工具臺上，以套好主動小齒輪溝定位，熱套另一主動齒輪。
3.2 熱套前只將另一主動小齒輪松套在電樞上進行調節定位，通過象限儀側及另端小齒輪偏差角相等后，將該小齒輪退出并加熱待升到規定溫度再放入專用工具臺套裝（專用工具臺放在專用定位支架上，在支承架上作平行移動的方向旋入，經象限儀定好度，主動齒輪也可以采用標準輪對的方法安裝，即以雙邊壓好從動輪的輪對作標準來安裝，這種方法簡單而且提高工作效率。但當齒輪螺旋角較大時，熱套裝需要沿螺旋角扭動來裝入，此工藝是湘潭電機廠專利，我車間有一臺仿型設備需改進的，參照電機工程手冊第六卷及有關機械零件教科書）此種方法是采用定位側量方法，保證了齒輪的嚙合精度，保證兩側齒輪同時進入嚙合區使每個齒受力相等，也能避免折齒現象發生。通過幾年的生產與實踐，我認為齒輪的折斷主要是礦山生產條件特殊性，需要我們不斷提高認識，從各個方面采取措施，使檢修工藝不斷改進，采用先進工藝確保齒輪裝配精度也是避免齒輪折斷主要方法，這是我們在設備檢修過程中的粗淺認識。
3.3 由于電力機車的工作條件十分惡劣，為了減少齒輪的磨損，我們讓電力機車司機交接班時隨時檢查電機車的每個齒輪盒是否完好。有破損的，及時回庫更換，每班認真檢查齒輪盒是否漏油或缺油現象，發現時及時處理。檢修更換小齒輪時，認真檢查小齒輪表面光潔度，光潔度不夠的禁止使用。
3.4 在電力機車的使用中，嚴格控制司機啟動機車時啟動過快，要逐級增速。正反向運行時，不要動作過快，等電機車停穩后再反向提速。在加工工藝上，限制加工小齒輪時的根切現象。
4 實際效果
以上幾個簡單的改進方法，經過一段時間的運行，效果很好，更換小齒輪的頻次由原來的月更換變成了一季度更換，大大減輕了檢修人員的檢修強度，減少了電力機車的回庫修時間，提高了電力機車的開動率。
參考文獻
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隨著我國鐵路新設備、新技術、新工藝、新材料的廣泛應用,和諧內3、和諧電3等新型電力機車的不斷投入使用,現有的電力機車司機一時間已經很難適應當前新的現場形勢。為了適應新的工作條件,必須對電力機車司機進行適時的培訓,使這些新的內容在他們手中得到應用。
在新的歷史形勢下,如何把培訓辦成學員的培訓、鐵路企業的培訓,如何使培訓教學更好的服務于社會,更好的服務于鐵路企業,如何更好的樹立自己培訓品牌,已經成為當前亟需解決的問題,而在整個培訓工作中,培訓教學的質量至關重要。下面以沈陽鐵路機械學校去年承擔四期沈陽鐵路局的電力機車等級司機脫產培訓教學談幾點體會。
一、強化對電力機車司機培訓的認識、充分掌握電力機車司機的現狀
隨著鐵道部培訓會議的召開,沈陽鐵路局已經將2009年確定為職工、干部培訓年,為提升電力機車司機的培訓力度,機務系統將原來的單司機輪乘制培訓納入到機車等級司機培訓工作當中,這充分顯示路局對機車等級司機培訓的高度重視,例如2009年的四期機車等級司機學員60%以上具有大專學歷,且安全行車均在萬公里以上,在沈局干線繁忙的情況下,沈局所屬的站段能抽調如此多的司機,充分的說明現場的高度重視。
電力機車等級司機培訓,顧名思義,也就是經過嚴格的理論和實作培訓后,按照兩者的培訓成績,將經過培訓的機車司機,劃分成若干個等級(沈局司機劃分成三個等級)。一般情況下,培訓時間為一個月,在一定的意義上,這種培訓是競爭是培訓。
當前的司機在沒有經過機車等級司機培訓均為三等司機,經過一個月的培訓后,將產生20%的一等司機,30%的二等司機,其余的還是三等司機。一方面這些司機普遍而迫切的想更新知識,提高自身的業務能力,以適應當前激烈競爭的需要。另一方面,經過的一個月的培訓,他們普遍人均減少三千員左右的經濟收入,即使評上二等司機,僅僅使收入持平,兩者在一定程度上存在著矛盾。因此,作為任課教師應該作到充分的理解,作好他們的思想工作,使他們放下思想包袱,全身心的投入到學習中。
二、掌握電力機車司機的現場應用實際,有針對性的精心選擇教學內容
當前的電力機車司機不同于以往的機車乘務員培訓,尤其是電力機車等級司機培訓。由于鐵路運輸的需要,電力機車司機培訓時間短、任務重,因此,任課教師必須對所使用教材認真研讀,精心選擇。在選擇教材時,不能按傳統的內容和格式來定。同時也要選擇合適的講解方法,使電力機車司機在短時間內學到更多更實用的知識。
一方面要刪繁就簡,基礎性內容以“應用”為目的,以“必須”、“夠用”為度,去掉難懂的理論原理講解,把講理論原理的時間用到進一步幫助司機理解規章、新的監控新模式,以及講解故障分析及處理方法上,以解決電力機車司機在實際工作中遇到的問題。在各專業課教學中,教師應刪去難懂難學的理論原理,以“理論夠用”原則,增加實踐教學,這對任課教師提出了更高的要求,增加授課難度。作為任課教師首先必須對自己所任課程非常熟悉,對每個章節都非常了解,能夠用非常短的時間將課程的主要內容和重點講述清楚,并使學員理解和記憶,因此在每次上課之前,任課教師需做大量的準備工作,還必須有雄厚的知識積累,才能很好地完成教學工作。
另一方面作為任課教師應該掌握機車等級司機心理,根據他們的興趣和愛好及需要講解,同時也要適當地對他們施加一定壓力,加強課堂練習是應采取的方法之一,每次在講新課之前進行適當課堂練習,對上一次課所講的內容進行復習,為新課的講解作鋪墊。每隔一段時間還要對以前所講的內容進行集中的綜合練習,以鞏固所學知識。
三、采用靈活多樣的培訓教學方式方法
由于電力機車司機的理論水平普遍偏低;年齡普遍偏大;知識結構參差不齊;雖然長期的從事機車操縱的單一工作,但操縱的車型具有多樣性;因此這些司機很難長時間、高效率的在教室里專注的聽任課教師傳統的理論授課,所以,電力機車司機培訓教學更應注重培訓教學方法方式的靈活性和多樣性,在培訓中,教師除了應用常規的課堂教學方法外,更應當運用諸如學員討論;學員提問,學員或教師回答;經驗介紹;觀看事故案例分析、故障分析處理錄象;多媒體、課件教學;實驗室及現場教學等多種教學方式及手段。
四、加強實作、實訓等現場教學,注重故障分析與處理能力的提高
1. 引言
HXD3型交流傳動電力機車由大連機車車輛有限公司與日本東芝公司合作，以大連機車車輛有限公司研制的SSJ3型交流傳動電力機車和日本東芝公司生產的EH500型電力機車為技術平臺，為在中國主干線上進行大型貨運牽引為目的而設計、研發的。
機車采用交流傳動、PWM矢量控制等新技術，能夠滿足環境溫度在-40～40℃、海拔高度在2500m以下適應在中國全境范圍內運行，并盡量考慮對環境的保護。機車可以4臺重聯控制運行。
HXD3型電力機車每臺機車裝有兩臺變流裝置，每臺變流裝置內含有三組牽引變流器和一組輔助變流器，使其結構緊湊，便于設備安裝。參見圖1。每組牽引變流器主要由四象限脈沖變流器、中間直流環節、PWM（脈沖寬度調制）逆變器等組成。
2. 四象限變流器與相控整流器的比較分析
HXD3型電力機車的牽引變流器中的整流器不再是相控整流器，而是采用了四象限變流器。下面分別對相控整流器（常用三段不等分半控橋式整流器）和四象限變流器的原理加以分析說明。
2.1.三段不等分半控橋式整流器的工作原理
目前擔當運營任務的韶山系列電力機車普遍采用半控橋式整流電路作為整流器電路。其中以三段不等分半控橋式整流器（SS4改型，SS3B型等電力機車采用）最為典型。其電路主要由二極管和晶閘管組成。其原理圖見圖2。
網側25KV（50Hz）單相交流電壓經主變壓器降壓后，各段繞組的電壓為：
第Ⅰ段：a2x2-T5T6D3D4工作，大橋調壓，晶閘管的控制角為α1，T1～T4晶閘管封鎖，即第Ⅱ段橋晶閘管的控制角α2和第Ⅲ段橋晶閘管的控制角α3均為π。負載電流流過a2x2、T5T6、D3D4、L、M、D1D2。整流輸出電壓的平均值為：
牽引傳動系統進入工作時，主斷路器閉合，從電網獲得25KV（50Hz）的單相交流電壓，經過牽引變壓器降壓后作為網側四象限變流器的交流輸入；剛得電時，只有充電接觸器閉合，經過充電電阻給直流母線支撐電容充電；充電完成之后，閉合線路接觸器，并斷開充電接觸器，網側四象限變流器進入PWM（脈沖寬度調制）整流狀態。該狀態下，直流母線電壓迅速提升至額定電壓，隨后電機側逆變器投入工作，輸出變壓變頻三相交流電壓，驅動三相異步電動機工作。
網側變流器連接于牽引變壓器副方繞組輸出端，具有H全橋電路拓撲結構，每個橋臂上、下開關器件均是IGBT（帶有反并聯快速恢復二極管）并聯構成。網側四象限變流器輸出端同直流母線環節電路相連接。上述系統中牽引變壓器經過特殊設計，能夠提供適當的漏感，作為四象限變流器拓撲結構中的輸入電感。中間直流環節的支撐電容主要功能是支撐直流母線電壓穩定，限制電壓紋波在允許的范圍內。
根據上述實際系統中的四象限變流器結構，建立等效的電路拓撲，如圖4所示。
穩態情況下，電路各個電量之間可以用矢量圖來表示彼此關系。其中 為交流電網電壓矢量； 為四象限變流器輸入端電壓矢量； 為交流電感電壓矢量； 為交流側電流矢量。
穩態矢量關系圖見圖6。
3. 結論
文中采用了對比的方法（將三段不等分半控橋整流器和四象限變流器進行比較），使大家對交流傳動技術有一個比較深入的認識和理解。在實際應用中，交流傳動技術具有很多優點，例如：黏著性能好，功率大、牽引力大，可靠性高、維修簡便，效率高、利用率高、使用靈活性強，節能、功率因數高等?？梢灶A見，交流傳動機車不久之后將會全面取代采用直流傳動技術的韶山系列電力機車，成為今后較長一段時間內機車的主要形式，交流傳動技術也將成為今后的主要研究和發展方向。
參考文獻
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電力機車在運行中通過車頂電網供電，機車從電網上受電的裝置稱為機車受電弓。電力機車依靠“弓網作用”滑動取流，其工作過程承受滑動、摩擦、熱、電和化學等綜合因素，是一個比較復雜的過程。中國電氣化鐵路目前仍存在著弓網事故多，停電時間長等問題，據有關資料統計，我國電氣化鐵路停電、停運事故中弓網事故占事故的80%左右，特別是隨著鐵路向重載、高速、和信息化方向的發展，如何防止弓網事故顯得尤為重要。
1、弓網故障因素
1.1 接觸網因素
1.1.1 地理環境因素
接觸網是露天架設無備用設備，受地理、地域、自然環境的影響特別大，突出表現在溫度、風力、工業污染等方面。
1.1.2 接觸網工藝
接觸網勘察設計的開始，就決定了接觸網質量的先天性，設計不合理，甚至錯誤，往往會造成接觸網的“硬傷”運行，并給檢修帶來難以消除的隱患，隨著不良狀態的持續積累，在一定條件下就可能形成弓網故障的直接原因。
1.1.3 線岔
線岔的作用是在轉轍的地方，當一組交叉懸掛的接觸線被受電弓抬高時，另一組懸掛的接觸線也能同時被抬高，從而使它與另一組接觸線產生高差。線岔容易引起鉆弓和刮弓事故。
1.1.4 接觸網硬點
硬點是接觸懸掛中一種有害的物理現象，是對接觸懸掛中由于質量（質量分布不均）或彈性突變（彈性不均）可能改變機車受電弓運行狀態的處所的統稱，是一種不可消除的客觀存在。當機車受電弓高速通過接觸網硬點時，由于受電弓與硬點在線路方向上是正面沖擊，相對速度較高，當沖擊發生時，輕則影響機車取流，重則會打壞機車受電弓，造成弓網事故，嚴重影響安全運輸。
1.2 受電弓因素
（1）滑板條磨耗?；鍡l磨耗過快是電氣化區段運營初期的正?，F象，其磨耗分為：機械磨耗和電器磨耗。
（2）弓網拉弧。弓網之間要求始終有一定的接觸壓力以保證機車受流狀況良好，當接觸壓力過小甚至為零時，受電弓滑板會脫離接觸網而發生離線。雖然中、小離線不會對機車造成行車影響，但在離線瞬間產生的火花或電弧，會增加接觸導線和受電弓滑板的電磨損，縮短其使用壽命。大離線則十分有害，甚至使機車的運行和安全受到影響。
（3）滑板偏磨。滑板偏磨也是影響滑板壽命的重要原因之一?；迤ナ够迥ネ?，不能正常與接觸網接觸，甚至使滑板形成溝壑卡滯接觸線從而造成刮弓。
（4）刮弓。刮弓是接觸網和受電弓的重大故障。有時運輸指揮部門錯誤也會導致刮弓，如果車站錯給信號將電力機車放入無電線路，機車乘務員發現不及時，沒采取降弓措施就容易形成刮弓。
（5）瓷瓶。電力機車受電弓支持瓷瓶是目前牽引供電系統中最薄弱的環節，一旦瓷瓶發生問題，往往造成很大損失。瓷瓶常見故障有破裂閃絡造成電網直接接地、機車車頂瓷瓶發生接地故障直接造成機車故障。
（6）受電弓部件損壞。機車高速運行時，受電弓受力復雜，加上惡劣的工作環境，使受電弓的部件容易發生各類為題，如不及時發現處理將造成隱患。
1.3 其它因素
由于接觸網、受電弓處于露天架設，且工作環境惡劣等，其自然災害、人為損壞等不可控因素，也是造成弓網故障的一個原因。
2、受電弓實時動態車載監控系統目標
根據受電弓故障原因的分析和對現有受電弓檢測系統的分析比較，我們提出實時動態車載監控系統，該系統的設計目標如下：
（1）檢測范圍：受電弓工作狀態，車頂圖像，包括接觸網狀態，能有效檢測機車受電弓滑板條丟失、受電弓傾斜、受電弓無法升起等故障；（2）實時圖像監控：支持2路D1分辨率圖像實時監控，錄像存儲、檢索；（3）高分辨率抓拍：為滑板磨損和變形分析提供可靠數據；（4）3G傳輸：提供遠程監控和告警信息傳送；（5）GPS定位：為故障修復和救援提供支持；（6）全天候設計：高性能LED補光，確保圖像質量；（7）抗惡劣環境：支持IP67以上防護設計、抗電磁干擾和防震設計；（8）良好的擴展性：預留外部數據和告警信息輸入。
3、系統設計
電力機車受電弓實時動態車載監控系統由6個子系統組成，包括攝像、電源、照明、傳輸、監控主機以及本地顯示系統。
3.1 攝像系統
攝像系統由彩色低照度工業攝像機和全天候防護罩及支架構成。攝像系統主要完成對電力機車受電弓和車頂圖像的實時采集和高分辨率圖像抓拍。
在電氣化鐵道安裝攝像機進行監控，重點是強電磁場干擾和惡劣環境問題。攝像機在室外車頂架設，其工作環境較為惡劣，環境工作溫度-30攝氏度～60攝氏度，灰塵雨水較大，攝像機距離接觸網不足3M，受到強電磁場的干擾。因此，在攝像機和護罩等配置需充分考慮下述因素。
（1）攝像機要求：支持自動光圈鏡頭；自動白平衡；自動背光補償；最低照度不大于0.001LUX。
（2）護罩和支架要求：支持IP67以上防護要求；抗電磁干擾；防護罩內置可調節的攝像機安裝板；自動溫控：控制風扇和加熱器的開啟和關閉；支架采用鋼質重型支架，用于固定整個攝像機。
（3）攝像系統安裝：攝像機的安裝需根據火車的結構以及受電弓位置來決定，根據韶山系列電力機車的勘察，火車車頂距離上方接觸電網的距離約為2.6米，受電弓受電長度約為1.3米，為了使監控畫面比較直觀，實際監控區域需在受電弓受電長度上略微增加，約為2米的范圍區域。
攝像機固定在距離受電弓2米左右的前端車頂上，這塊區域大致位于司機室正上方，此處在進行車體檢修時不會被拆離，故安裝攝像設備不存在后期隱患。
攝像機安裝時，與水平線保持40度左右的角度，并且攝像機鏡頭開角需要大于20度。
以同樣的方式在火車尾部的受電弓安裝攝像機。
3.2 電源系統
電源系統負責攝像機、監控主機和燈光系統的供電。
電源系統可通過從機車內電源引出DC110V，接上穩壓裝置將輸入的DC110V直流電轉換成穩定可調的DC6～24V直流電輸出，為整個實時監控系統提供電源。
3.3 照明系統
照明系統主要由LED紅外補光燈及可控開關構成，主要負責在光線不足的情況下對攝像系統進行補光。
（1）照明范圍設計：根據韶山系列機車受電弓位置情況，LED紅外補光燈照明范圍需要大于攝像機所捕捉圖像的范圍，即光照范圍大于2M。
（2）LED功率設計：根據受電弓頂端補光后最低照度需達到10～15LUX，因此LED紅外補光燈功率設計為10W～15W。
（3）LED紅外補光工藝：根據LED的光照范圍和功率，LED紅外補光系統采用小開角設計工藝，外置安裝，制造工藝為COB方式，由于COB方式會造成集中發熱的問題，需要在LED紅外補光燈后加裝散熱設備避免LED本身損壞、達到延長壽命的目的。
（4）照明系統安裝：外置安裝，LED紅外補光燈安裝在攝像機旁，固定角度與水平線保持40度左右，并且LED紅外補光燈燈頭開角角度在20度～25度之間。
（5）照明系統防護：LED紅外補光燈光源部分采用IP66以上防護等級設計，護罩采用IP67以上防護等級設計，LED紅外補光燈不受電磁場干擾影響。
3.4 監控主機
監控主機是檢測系統的核心，主要負責圖像的編碼、存儲，同時提供高分辨率抓拍、GPS定位和3G無線傳輸。
（1）圖像編碼：系統支持4路D1（720X576）H.264編碼；（2）高分辨率抓拍：支持1080P分辨率抓拍；（3）圖像存儲：D1（720X576）：每路圖像1.5Mb/s存儲到本地硬盤當中，1路視頻1天存儲視頻大小大約為192×3600×24×1÷0.9=17.57G；（4）其他功能：GPS定位；支持電信或聯通3G無線傳輸：傳輸圖像為CIF（352X288）
3.5 本地顯示系統
本地顯示系統主要通過司機室的液晶監視器，直觀地觀察被監控區域的圖像信息，必要時還可將某一路圖像放大到全屏幕以便更細致的觀察。
液晶監視器采用10規格，外加機殼固定，機殼上設置操作按鍵，可進行圖像的檢索和放大。
中圖分類號：U269
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）25-0099-03
在鐵路跨越式發展的今天，各大干線經過了六次大提速，牽引定數在不斷提高，鐵路專用機車在不斷更新換代，新技術新裝備的不斷運用，使得、機車的科技含量越來越高，從SS3型電力機車開始，機車電子柜或微機柜均設置了微機防空轉系統，當機車發生空轉時，系統以適當的速度及特性恢復電機電流及機車粘著系數，減少牽引力的損失。但機車發生空轉故障時，容易造成電流卸載、輪軌擦傷、坡停等，危害相當嚴重。下面針對電力機車空轉故障成因、空轉故障判斷及檢測、處理辦法以及解決措施進行分析，為機務各級部門了解和防止電力機車空轉提供一定的理論依據。
1 電力機車空轉故障的原因分析
1.1 司機操作不當
電力機車在運行中，司機操作不當，手柄指令過高，容易發生真空轉。因此，機車在雨天或坡道上起車或行使時，指令不應一次給得太高，當速度起來后再繼續追加電流。當發生真空轉或滑行時，司機應適當降低手柄級位，待速度起來后再追加電流，抑制真空轉發生。
1.2 電力機車輪緣噴油裝置噴油量太大、線路道岔油潤過多等
電力機車輪緣噴油裝置噴油量太大、線路道岔油潤過多等也會引起機車真空轉，伴隨空轉燈亮、撒砂、減載等。這種情況下，機車檢修部門應適當調節輪緣噴脂裝置的噴油量或改為干式輪緣裝置，防止真空轉。
1.3 電力機車發生假空轉的原因
1.3.1 光電傳感器故障引起假空轉。電力機車上目前使用的光電傳感器大部分是TQG15B型傳感器，當傳感器芯片燒損或絕緣破損、傳感器引出線絕緣破損，線路開路、短路或接觸不良等，瞬間無速度信號輸出或速度信號受干擾，都會引起假空轉。
1.3.2 光電傳感器接線盒進水，引起線路接地或短路將引起假空轉。
1.3.3 機車轉向架到司機室端子排的光電傳感器接線開路或絕緣破損，引起速度信號異常，導致假空轉。
1.3.4 司機室端子到電子柜接線不良或電子柜微機防空轉插件故障也會引起空轉。
2 電力機車發生空轉或電流電壓波動等現象的故障判斷和檢測方法
2.1 普通故障的排除
機車在運行中經常會發生空轉、滑行或電流電壓波動等現象。發生大空轉時，空轉燈亮、自動撒砂、電流電壓波動頻繁，而且電流電壓波動弧度大。發生小空轉時有時空轉燈不亮、不下砂，只是電流電壓在小范圍內波動。這種情況下，機車乘務員只需切除電子柜上方或微機防空轉上的“空轉保護”開關即可或將電子柜倒B組維持運行。
2.2 利用動態檢測儀進行庫內檢測
機車在運行中發生空轉故障回段報修時，由于庫內缺乏動車檢測機車速度信號的條件，因此，我們研制了光電傳感器動態檢測儀。光電傳感器動態檢測儀簡單來說是一個在機車靜止的狀態下，能給光電傳感器提供勻速的速度信號，并且能實時觀察速度及頻率大小、變化情況，速度信號輸出波形的檢測設備。利用該設備，可以在庫內對機車光電傳感器及相關線路進行檢測，可以較準確地判斷出造成空轉故障的故障點，并在庫內做相應的處理，大大提高了處理空轉故障的效率，同時減少了機車試運，減少了檢修或技術人員跟車處理的頻次，節約了人力資源，提高了機車的運用效率。在庫內進行檢測無結果的就要跟車用便攜式示波器進行動態檢測。
2.3 跟車進行動態檢測
對于極少數機車空轉故障，是由于機車在運行中產生劇烈振動時，空轉保護系統某些線路瞬間接觸不良，引起速度信號瞬間丟失，從而造成空轉。對于這類故障在庫內機車靜止的情況下很難檢測到故障點，因此，必須派人跟車使用攜式示波器進行動態檢測，另外也可用示波器檢測。當速度信號受干擾，信號發生畸變，同樣會造成機車電流電壓波動或小空轉。此時仍然能夠點亮微機防空轉插件上的“速度傳感器速度信號指示燈”。在這種情形下，只有通過檢測空轉插件上的2A、3A、4A、5A孔（對應Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ軸）速度信號來判斷故障點。一般情況下機車速度在0～100km/h運行時，速度信號頻率應在0～1400Hz之間變化，并且四個軸的速度信號頻率變化相差不應超過20Hz。檢測中若發現有某軸的速度信號頻率變化大于20Hz（經驗值）或輸入的電壓信號波形不是規則的方波、時有時無等，該軸位傳感器信號則判斷為故障，可通過進一步檢測傳感器及線路來查找具體的故障點。
3 空轉故障的處理方法
3.1 光電傳感器故障的檢測及處理
電力機車光電傳感器可以通過車下檢測設備進行檢測，確定傳感器故障后，則可更換光電傳感器。故障的光電傳感器檢修時，要對傳感器芯片進行更新，組裝傳感器部件時用環氧樹脂做防水處理。光電傳感器在安裝上車時，傳感器與軸箱之間要加防水膠墊，同時傳感器引出線應斜向下，防止進水，同時要避免引出線過度彎曲。光電傳感器接線插頭與接線盒插接應牢固，用絕緣粘膠帶包扎好，防止進水。
3.2 光電傳感器信號線故障的檢測及處理
若在司機室端子上檢測到某軸位傳感器信號不良，而光電傳感器下車檢測又正常的情況下，可以判定為該位傳感器的信號線故障。表現在線路開路、短路、接地?？梢酝ㄟ^數字萬用表進行檢測線路的通斷，用250V兆歐表檢測其線路絕緣狀態。確定線路不良時，必須進行換線才能徹底處理。換線時應注意不要損傷插頭及線，接線時應按照接線表對應接線，防止接錯線。
3.3 空轉插件故障判斷及處理
一般情況下，通過在空轉插件上檢測四軸速度信號均正常時，運行中發生空轉或電流電壓波動則可判定為空轉插件故障。運行中可切除該插件或倒B組維持運行，回段更換空轉插件。
4 電力機車空轉保護系統改進措施
目前，SS3型及以上電力機車都設計了機車微機防空轉系統。但經過近幾年的運用實踐，我們發現該系統仍然存在一定缺陷。一是當光電傳感器及線路故障引起空轉時不能自動切換；二是當光電傳感器及線路短路或接地時，將導致電子柜或微機柜開關電源產生欠壓或過流保護動作，使開關電源中斷，電子柜或微機柜A、B組都失去電源。這種情況下，表現在司機室顯示屏上為“電子柜預備燈”亮，機車無流無壓，導致機破。
為了達到機車光電傳感器及線路故障能自動切換的目的，我們研制了“光電傳感器故障切除及轉換系統”。光電傳感器自動切除及信號轉換裝置的作用是當光電傳感器及其線路故障時，能自動隔離故障傳感器及線路，同時還能將其他軸位的正常速度信號切換到該位引入電子柜，機車所有性能不變，保證行車安全。使用光電傳感器故障切換裝置，動作時間短，先于電子柜保護動作，保護性能可靠。但單單故障切除裝置，只能切除該傳感器，不能自動將該位信號轉換到其他正常的傳感器上，所以，該裝置還設計了自動信號轉換功能。即當某傳感器或線路故障隔離后，該位傳感器就無速度信號進入電子柜。牽引工況下，電子柜取的是四個速度信號的最小值作為速度反饋信號。在某傳感器無信號輸入時，電子柜將誤認為機車無實際速度，因此，自動控制環節將不斷開放可控硅移相觸發角，整流柜將不斷增加輸出電壓直到最大，機車實際速度也隨輸出電壓的增加而不斷上升，失去恒流恒速控制。因此，光電傳感器及線路故障危害相當嚴重。
1.牽引電機檢修線的設計思想
考慮到較大的檢修量和檢修基地的總體要求，牽引電機檢修線采用總體流水，局部定位的設計原則。整體布局上考慮整個工作場地的物流順暢、干凈整潔、操作方便、節省空間等因素。設計自動化物流系統、各種輔助工裝以提高檢修效率;設置多個數據采集點，以方便各種檢修數據的采集和管理;自動化控制可以保證檢修線各種設備的高效運轉;數據管理系統設計與上位機的標準接口，及時上傳、接受數據和管理指令。
2牽引電機檢修線流程
結合武漢、天津、上海等大功率機車檢修基地牽引電機檢修線實例，總結歸納出牽引電機檢修流水線的工藝流程。
牽引電機檢修流程按功能可分成5大部分，依次是分解前的檢查(含解體緩存、一般檢查、修前清掃吹灰、絕緣電阻測定)、牽引電機分解、分解后各零部件的檢修處理(含轉子、定子、軸承、速度傳感器、齒輪、速度傳感器齒輪、其它零部件)、電機組裝、電機試驗。下面對檢修線的13個檢修流程進行詳細介紹。
2.1分解緩存與一般檢查牽引電機進人分解緩存區等待解體檢查，在此區域按照要求對電機外表面進行清掃除灰，并對電機進行一般檢查及修前的絕緣電阻檢測，并記錄，需要返廠檢修或報廢的電機直接送到報廢返廠區。
2.2電機分解流水線為了減少勞動強度、提高檢修質量，牽引電機的分解采用流水線的分解方式，根據要求逐步分解電機，拆下齒輪、傳感器，抽下轉子，使定轉子分離。分解線采用重型輸送鏈及工位固定裝置連接各工位。
2.3定子檢修流水線對定子內部鐵心、線圈進行清洗、清掃、吹干、檢查。將檢測結果輸入計算機數據記錄終端。對已確認損壞的定子轉人報廢修廠區工位，并在計算機數據記錄終端上記錄。用絕緣電阻檢測儀、多功能電機測試儀進行對地電阻檢測。將檢測結果輸人計算機數據記錄終端。通過滑道，將定子轉人定子烘干區。
2.4轉子分解檢修流水線對轉子逐步進行分解，拆下的部件轉放到相應檢修流水線，吹掃擦拭干凈轉子軸、鐵心，檢查有無轉子桿的松動、短路環、保持環的裂紋及損傷;各緊固螺栓有無松動。將檢查結果輸人計算機數據記錄終端，合格的進人下一工位，不合格或無法修復的轉入報廢返廠區。最后對轉子表面上漆、烘干。
2.5端蓋及軸承檢修線逐步對端蓋軸承進行分解，軸承外環轉放到軸承清洗檢測流水線，間隔板轉放到配件清洗檢測流水線。清洗端蓋、吹干，同時檢查測量，檢查結果輸人計算機數據記錄終端。
損壞軸承直接更換。更換時，同時更換滾柱軸承的內環、外環。卸下的滾珠軸承、滾柱軸承用清洗油進行清洗，詳細檢查滾筒、滾珠、保持架的傳送面。只要外環內環的任何一處存在斷裂、凹痕、裂紋等瑕疵，就要更換新品。組裝滾柱軸承時，內環及外環的番號相同的軸承。
2.7齒輪清洗檢測線齒輪進人緩存區，對齒輪進行清洗、吹干，并對齒輪進行參數檢測，檢測結果輸入計算機數據記錄終端。用齒輪探傷設備進行磁粉探傷，探傷結果輸人計算機數據記錄終端。修后緩存。
2.8其它零件清洗檢測線其他各種配件都經過清掃灰塵;清洗油污;干燥或擦拭;外觀檢查,對已確認損壞的配件放人廢品箱并在計算機終端上記錄、上報。
2.9整備功位將軸承配件、其它的各種配件等已經清洗檢測合格的配件按照解體電機編號進行配件配套，并將檢修中檢查不合格淘汰的配件等按損壞數量補齊。確認配件配全后進行配件安裝分組，進行組裝。使用計算機終端記錄所配電機編號、更換配件型號、數量并上報。
2.10端蓋組裝線端蓋、軸承的組裝應嚴格按照軸承壓入端蓋的要求以流水線的方式進行組裝。檢查確認組裝到位后注人脂將端蓋轉人轉子組裝功位。
2.11轉子組裝線轉子軸承內套的組裝應嚴格軸承內套組裝的要求逐步進行。檢查轉子與端蓋安裝無誤，將裝好端蓋的轉子送人電機定裝功位。
2.12牽引電機組裝功位轉子與定子的組裝應嚴格按照要求逐步進行。查看電機的組裝各部位全部檢查合格后將電機送上試驗臺。
2.13牽引電機試組裝后的試驗牽引電機組裝后按要求進行空轉實驗，熱態絕緣電阻測試，噴涂面漆等工序，檢修完后進入修后緩存區。
2.6軸承清洗及檢測線修前一般檢查時發現的牽引電機檢修線工藝平面布局牽引電機檢修流水線工藝平面圖采用“u”型布局結構，主要劃分為修前緩存區，牽引電機拆解區，定轉子檢修區，軸承、端蓋清洗檢修區，電機組裝區，整機試驗區，修后緩存區等生產作業區域。
該布局特點：布局緊湊，人員作業空間大，廠房面積利用率高，節省空間;拆解區與組裝區對稱布置，便于所需配件自動化物料運輸的組織;清洗區相對遠離組裝區，從而保證組裝區的作業環境。
4檢修流水線物流組織方案
牽引電機部組件的輸送主要采用機動輥道輸送系統配合RGV(有軌Q動導引小車)來實現，其能根據生產需要將物料送至相應工位，提高周轉速度，減少運輸過程中的磕碰，實現有序生產。機動輥道具有積放功能，滿足拆解、組裝作業要求。
拆解、組裝區采用KBK懸掛起重機用于部組件的吊裝作業。具有結構簡單，安全可靠，適應能力強等特點。
軸承、端蓋的清洗線采用自動化程控行車，可在惡劣條件下實現無人化、自動化作業。
5牽引電機檢修線信息管理系統
牽引電機檢修線信息管理系統為一個獨立軟件模塊，自成系統，對牽引電機的檢修信息實行綜合管理。信息系統管理內容包括：電機型號、編號、收人、支出安裝車號等履歷參數;電機軸承編號;試驗記錄;驗收記錄;故障處理記錄等內容。并建立一套先進、準確、可靠的牽引電機檢修數據庫，數據終身保存，實現一一對應，可以進行査詢等管理工作。
6結束語
本文通過對牽引電機檢修流程的研究，結合先進物流輸送工藝，得出一套牽引電機檢修通用的工藝布置方案，并給出該工藝的物流組織及信息管理方案，該研究結果對其他檢修基地電機檢修線的新建、升級、改造具有很強的指導意義。
參考文獻：
〔1〕張偉.和諧型大功率機車牽引電機檢修流水線_r_藝設計研究.鐵道機車車輛.2012,(3):113-117.
