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电阻位置设置不当：阻容电路的电阻一般安装在功率补偿柜上方，用石棉板隔热，位置紧密又无强迫通风，导致散热不良。当阻容电阻因各种原因导致发热而不能及时散热时，极易引起烧损。
SS系列机车与和谐系列机车混跑：目前，郑州机务段配属3种和谐型电力机车，其中，HXD1B型130台，HXD3型24台，HXD3C型48台；洛阳机务段配属2种和谐型电力机车，其中，HXD1C型135台，HXD3型135台。在郑州北站编组场的上到场、上发场、下到场、下发场4个场中，和谐型机车较为集中，造成郑州北站编组场接触网高次谐波增多，极易引起郑州地区SS系列机车阻容电路的电阻过热。
应对措施
1避免和谐系列机车与SS系列机车混跑
针对机车运用情况，郑州铁路局对各机务段配属机型进行了调整，将郑州机务段的SS型电力机车调拨给洛阳机务段和新乡机务段，郑州机务段则接入和谐型电力机车，仅保留少量SS型电力机车。这样，在京广线、陇海线等铁路干线以和谐型电力机车为主，在焦柳线、侯月线等铁路支线则以SS型电力机车为主。通过上述调整，避免了因和谐型机车与SS型机车混跑造成的SS型机车阻容电路的电阻过热烧损。
2严把采购关
郑州铁路安全监督管理办公室驻郑州机务段验收室按照铁道部《机车重要件定点验收目录》的要求，严把阻容保护电路电阻的采购关，对下车的电阻全部换装铁道部定点厂家生产的电阻，保证电阻元件质量，确保过电压抑制装置换装的阻容电阻质量过关。
3技术措施
技术部门制定了相关的技术改进方案，将电阻的位置由功率补偿柜上方移至制动电阻柜侧面，改善了通风条件，使阻容电阻工作中产生的热量能及时散出，降低了电阻因过热引起的烧损。在大修、轻大修、中修、小辅修、临碎修机车试验及顶轮检测过程中，合主断路器后必须开牵引通风机（试验牵引风速保护性能时除外），但要求合主断路器后不开牵引通风机的时间不能超过10min。五项专检人员加强对主保护电阻、电线路及绝缘板的检查，发现活件及时报修。检修车间要及时修理或更换。
4针对机车试运采取的措施
电力机车作为现今重要的使用器械之一，其在工作运转整个过程的实现是基于电器元件正常运作的基础上进行的。在实际电器元件进行工作的过程中，首先整个机器运转产生热量，然后热量在一定的时间内传递到水冷基板上，在经过水冷基本将热量传递到散热器内部，散热器内部有冷水泵的存在，冷水泵能够将散热器腔内的温度传递到外部，在此过程基本完成后冷却风机再度进行降温冷却，最后出现的效果则是冷却的水仍然能够回到冷却板上再度循环利用。此过程的完成基本上达到了电力机车内部的散热需求，将电器元件运转工作产生的热量充分的冷却扩散，达到了良好的散热效果。所以，基于水冷基板散热冷却功能在电力机车中对电器元件起到很好的散热效果的基础上，对其设计研究进行分析对于实际生产工作的进行有着非常重要的意义。
1电力电器元件冷却方式设计分析
1.1空气自然冷却
此种方式主要指的是通过空气的自然对流和辐射作用的产生在时间差度的存在下，自然而然的将热能散热出去。其主要利用的是热空气产生的热能密度差进行的，这种散热方式的工作机理简单，但是其实际的散热效率比较低。
1.2空气强迫对流散热
空气强迫对流散热在实际应用中主要采用的是利用鼓风机、风扇等给空气施加足够大的压力，以此通过空气动力的提高，降低热能散热的阻力，从而能够提高散热的效率。
1.3水冷散热
①此种方式现今广泛的应用于电力机车的散热系统中，其工作进行的原理主要是在水冷基板散热器的基础上进行的，其属于利用液体对大功率的散热器进行散热的方式。此种散热方式安装在电力机车内部其所占用的空间体积比较小、装置小且散热效率高，产生的噪音低。水冷基板散热器冷却电力机车的电器元件所选用的冷却水系统中水质的要求也比较高。而对水质的要求则是主要针对水中的杂质含量的控制度进行设计分析的。如在选择中性或碱性水的时候，其PH值最低不能低于7，最高不能超过9。而硝酸盐和硫酸盐的含量不得超过100ppm，而不溶解物质的含量则不能超过250ppm。②在实际应用水冷基板散热器对电力机车进行冷却散热工作的过程中，容易出现凝露问题，而这一问题如果不及时的处理，则可能发生漏电等不良现象。应积极采取相应的防护措施，即基板散热器的温度不能低于露点的温度，具体而言可以通过切断冷却水，通过加热的方式使基板散热器的温度高于露点的温度。
2在电力机车中安装水冷基板散热器的设计条件分析
2.1压合接触表面的设计分析
在电力接车中，对于电器元件大功率的散热效应的出现，要求器件和散热器接触表面的光洁度和不平度等都应控制在一定的范围内，以此做的目的则是最大限度的提高散热器表面的辐射效果和，降低其受到外界大气腐蚀现象的发生。据相关调查研究发现，一般在设计的过程中，将电器元件和散热器表面的光洁度的设计为低于6，粗糙度不得超过0.001mm/mm。
2.2螺栓式器件与散热器组装的设计分析
在进行具体的装配工作前，工作人员要对螺栓式器件、散热器表面及相关的导电板等进行检查，对因运输过程中产生的毛刺现象的电器元件进行及时的处理。而且专家人员在进行具体的设计工作中，为了能够保证散热器与电气元件之间的接触热阻不能超过规定的值，一般都会在散热器的表面或电器元件的表面涂抹一层硅油，以此做的目的则是最大限度的保护接触表面，从而降低热接触阻。此外，此项工作的进行要在保证接触面干净的基础上进行适当的硅油的涂抹，严格控制硅油涂抹的控制量。最后，在螺栓式器件设计的过程中，设计人员要求链接螺栓式的结构需要有防松圈的存在，而且要严格的控制螺母旋转的力矩。
2.3水冷基板散热器热力性能控制的因素分析
①冷却液入口温度的设计控制因素。在实际散热器件进行工作的过程中，据相关调查研究发现随着水冷却温度的升高、散热板的温度也随之升高，且其变化的幅度也是比较大。所以，冷却液的温度对于水冷却基本散热温度的大小有着深刻的影响。而在实际工作进行中，专业设计师应合理的选择冷却液的初温，初温的控制对于整体的冷却液的温度是非常关键的。②冷却液不同物性对散热新能的影响。冷却液本身作为一种化学混合液，其所选择的不同物性对于水冷基板散热器热力性能有着重要的影响。如，在设计使用的过程中选择水、乙二醇、水混合液体作为冷却液进行使用，则要严格对此混合冷却液的导热性能、粘性系统、比热和密度等进行控制，针对实际运转工作的需求进行参数的合理调整。此外，散热器外形尺寸、内部流道、外部环境等的不同设计都影响到散热器的整体散热效果。③冷却液流速的不同设计对散热器散热效果的影响分析。一般而言、随着冷却液出口流速的增加，电器元件所产生的热源表面的温度都会有不同程度的降低，而冷却液进入口的流速变大，其所带来的压降也随之增加，以此而来散热器内部的流动阻力也会增加，这样则会相应的降低散热器件的散热效果。所以，在实际进行设计的过程中要对冷却液的水流速度进行合理的控制，不能过大、也不能过小。
3小结
综上所述，水冷基板散热器冷却电力机车的效应是在基于水冷散热的基础上进行此项工作的，而在实际进行设计的过程中应能够从压合接触表面、螺栓式器件与散热器件的接触表面以及水冷基板散热器冷却性能的控制等进行科学的设计与控制。
参考文献：
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）26-01-01
一、引言
随着矿山机电设备自动化程度的不断提高，矿山机电设备逐渐成为影响矿山生产运营的重要因素。目前，科学技术日新月异，矿山生产技术装备不断更新，传统的矿山机电设备逐渐被先进的电力设施所代替。
在各种矿山机电设备中，矿山机车是放在首位的，可以说，没有矿山机车，就无法维持矿山的生产作业。矿山机车主要包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种形式，此外各种机车又分成不同的种类，在选用矿山机车时，要根据矿山的作业环境、供电能力、生产能力以及投资能力等方方面面进行斟酌和对比，最终选择最符合矿山投资的机车设备。同时，在恶劣的矿山作业环境中，要不断加强安全管理，实现“安全生产”的安全目标。
二、矿山电力机车概述
（一）矿山电力机车简介
在矿山系统中，电力机车设施具有非常重要的作用，它是当前我国矿山系统的主要运输工具。矿山电力机车系统主要包括机车轨道、机车车体、牵引装置以及辅助设备等，它与耙矿设备、装矿设备、带式输送机等矿山设施共同构成一条完整的矿山运输系统。矿山电力机车主要用于井下运输大巷和地面的长距离运输，它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车，完成对煤炭、矸石、设备以及人员的运送任务。机车运输是组织生产、决定矿山生产能力的主要因素，其主要作业流程是：将矿石（或废石）通过运输巷道运至地下储矿仓、井底车场，再将井底车场处的各种物资和人员运送到选矿场，经选矿作业后将废石运至排土场。
（二）矿山电力机车组成
概括地说，矿山电力机车由机械部分和电气部分组成。其中，机械部分包括车架、轮对、轴承箱、弹簧托架、制动装置、撒砂装置、连接缓冲装置等，电气部分包括直流串激电动机、控制器、电阻箱、受电弓、空气自动开关或隔爆插销等，有的还包括蓄电池设备。简单地说，车架是机车的主体部分，由厚钢板焊接而成。整个机车系统，除了轮对和轴承箱以外的所有机械零部件和电气装置都安装在车架上，整个车架通过弹簧托架支承在轴承箱上，轴承箱与轮对两端的轴颈配合安装，这样就构成了一个完整的电力机车。矿山电力机车采用齿轮传动，主要有两种型式：一种是单级开式齿轮传动，另一种是两级闭式齿轮减速箱。由于开式传动方式传动效率低，而且传动比较小，再考虑到矿山系统相对恶劣的作业环境，不宜选择开式齿轮传动形式。另外，闭式齿轮箱不仅能够适应较为复杂的工作环境，而且具有较高的传动效率，齿轮的整体使用寿命也相对比较长。
三、矿山电力机车的选型
矿山机车主要包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种形式，也可以说它们依次是矿山机车的三个时代：蒸汽机车逐步淘汰，内燃机车仅仅适用于地上部分的运输作业，电力机车是目前矿山机车的主流运输工具。
第一种，架线式电力机车。
架线式电力机车的主要工作原理是：高压交流电经牵引变流装置进行降压、整流处理，将其正极连接到架空线上、负极连接到铁轨上，随后电力机车上的受电弓与架空线充分接触，将整定后的电流引入机车内部，再依次经过空气自动开关、控制器、电阻箱等电气元器件进入牵引电动机，驱动电动机运转。电动机运转之后，通过机械传动装置，带动车轮转动，从而实现对机车的牵引过程。在电力机车正常工作的过程中，从电动机流出的电流经轨道流流装置，从而在机车内部形成一个闭环电路。架线式电力机车的优点：结构简单，维护方便；成本较低，速度较快；机车的用电效率高，运输能力大，应用范围广。但是，架线式电力机车也存在着下述缺点：首先，必须有整流和架线设施，不够灵活；第二，工作过程中容易产生火花，因此应避开瓦斯严重区域；第三，初期建设投资较大，投资回报周期较长。
第二种，蓄电池式电力机车。
顾名思义，蓄电池式电力机车就是用蓄电池供给电能，需要有配套的蓄电池充电设施。对于电力机车而言，每台机车需要至少配备2-3套蓄电池组。这种电力机车的优点是：无须架线，作业灵活，适用于产量小、巷道不规则的运输系统；作业过程中不产生火花，能够在有瓦斯的矿井使用。其缺点是：需要配置足够的充电设备，因此初期投资比较大；在生产作业过程中，用电效率较低，运输费用较高。
第三种，架线-蓄电池式电力机车。
这种电力机车是在架线式电力机车与蓄电池式电力机车相结合的基础上设计出来的，这种电机车上有自动充电器，可利用架线电源随时对车载蓄电池自动充电。在工作过程中，它既能从架线取得电能工作，同时能够在不便装设架线的区域依靠蓄电池进行供电。架线-蓄电池式电力机车具备了架线式与蓄电池式电力机车的共同优点，提高了机车的利用率，甚至能够用于直接开进开拓掘进巷道。
第四种，架线-电缆式电力机车。
架线-电缆式电力机车是将架线式电力机车与电缆相结合的基础上设计出来的。当其在运输大巷工作时，可以直接从架线吸取电能；在不方便装设架线的区域行使时，可以采用电缆供电。
四、矿山电力机车的安全管理
电力机车等机电设备的安全运行是矿山安全生产的重要组成部分。近年来，因机电设备造成的安全事故和人身伤害案例时有发生，给企业和个人带来巨大的经济损失和心理伤害。因此，分析查找事故原因，采取有效的预防措施，最大限度减少或杜绝此类事故的发生是矿山企业义不容辞的责任。
做好矿山电力机车的安全管理，主要应从两个方面着手：第一，要建立健全包括全体员工、各个方位、全过程的安全信息网络管理系统，并制定和健全科学的行之有效的安全信息管理工作程序，使安全工作检查经常化；第二，要形成制度化的安全教育和培训工作，应该建立专门的安全监督监察部门，主管安全教育培训，宁转原来安全培训多头管理的现象。
为了提高矿山机电设备安全管理的效率，矿山企业应该顺应时代潮流，在电力机车的控制和管理上应用计算机技术。现代化大规模的生产方式要求矿山企业重视对井下安全信息的交流，以保证随时作出正确的决策进行安全管理。从目前情况来看，我国从大部分矿井安全信息中心站反映出来的情况中，比较突出的问题是信息中心站每天收集到反映安全状况的大量信息，靠人工方法在短时间内进行全面的信息登记，分析和处理是比较困难的，并且在这个过程中还容易出现差错，这就需要借助于现代化的信息处理工具来实现，而计算机就是适合参与并完成这项工作的辅助设备。
现代化的矿山机电设备安全管理系统是一个综合性很强的项目，这其中不仅仅涉及到矿山电力机车等重要的机电设备设施，还涵盖了整个矿山生产中的方方面面，比如矿山企业的人、机、料、法、环等诸多的环境因素。
参考文献
[1]杨国东.赵大友.煤矿变频架线电机车的技改与推广[J].科技资讯.2011年20期
[2]邓小红.高瓦斯矿井防爆蓄电池电机车安全配套设施的研究及应用[J].科学之友.2011年11期
[3]魏其东.电机车顶挂车作业安全控制系统的设计与应用[J].工矿自动化.2011年08期
1 在节能方面电力机车展现的优势
1.1 实现了能源的多元化利用且热效率较高
电力机车牵引所使用的电能是二次能源，具有多种转化方法，因此能够实现综合利用资源的效果，尤其是可利用的水利资源、天然气资源以及核能资源等，即便供电方位火力发电站，也可选择劣质的煤或是重用多次的油来使用。因此能源的利用具备了多元化的特征，为电力牵引的节能奠定了无可比拟的基础与优势，如果将液压传动部分出现的损失或电力传动损失考虑其中，那么内燃机车的平均热效率大约为26%，电力机车的平均热效率为28%，如果采用核能或是太阳能进行发电的电力机车平均热效能将达到更高的值。由此可见，加强能源的高效利用，尽可能地减少热损，并开发电力机车牵引，对我国铁路运输在节能降耗方面的工作有着重大的价值与意义。
1.2 “再生制动”技术为电气化铁路带来的节能效应
再生制动技术是通过转变牵引电动机为发电机发出电能，通过第三轨或是接触线反馈至铁路的供电系统，而这些反馈电能还可以供给其他的机车使用。与传统机械化的制动方式进行比较，再生制动系统和交流调速具有更多的优势，比如降低制动的噪音，可将能源再生利用、环保效应更好。在能效的利用率上，再生制动与内燃机车通常使用的空气制动方法相比，能效利用率高出很多，比如常见的和谐号动车组，如果动车从200公里的时速下降到90公里，这个过程是需要电机的反向旋转进行制动，很好地利用了动车的惯性动力使发电机产生电能，电能输入电网形成降速。一旦速度降到90公里以下时，所采用的刹车属于机械刹车，而这时的刹车又不会产生尖锐的噪音，也不会发生列车晃动等情况，因此带来的效果是双重性的。
1.3 机车直供电带来的节能效益
电力机车直供电系统电力工作原理是从机车变压器交流电输出，再经过整流滤波后输出的电压为DC600V+5%电压，供电需要包括了客车车厢中的照明、取暖以及车厢空调设备的使用，这就取代了传统的柴油发电车。电力机车的取电方式是直通电网，通过变压整流以后为列车供电，属于一种环保能源的直供，具有损耗少，且能源利用率大大提高的优势。传统的柴油发电车主要是依靠燃烧柴油，并通过在化学能或是热能等多种能源的转换而形成，因此传统柴油发电车能源利用率较低，且损耗非常大。
2 在环保方面电力机车展现的优势
2.1 控制废气污染
内燃机车在当前铁路的运输中还有一些价值得以运用，但也成为了铁路运输业中产生废气的主要动态污染源，它对环境造成的污染影响了整个铁路覆盖区内的生态系统，对周边植物、人体、气候等都造成较大的影响。有相关资料显示，每吨的柴油燃烧所排出的有害气体需要依靠新鲜空气进行稀释的体积为1.34万立方米，需要大量的空气稀释才能保证范围内的空气质量达标，但应用在电力机车上，需要依靠接触网传送的电能以获取动力，其本身不带原动机，不依靠燃油，也不会排放或是产生废油与有害气体，因此不会对铁路覆盖区域造成环境污染，还能在很大程度上改善机车乘务员以及周边沿线养路工作人员的劳动环境与劳动条件。在丁魏对《电力机车的节能减排实效分析》中局内实施以电代油的措施后，每年所减少的机车使用柴油达到4万多吨，以这个数据为基础，那么每年能够有效减少氮氧化物排放量达到760吨，二氧化氮减少量达到128吨，烟尘减少量达到608吨。由此可见，电力机车在运行时对环保工作有着巨大的作用。
2.2 控制机车司机室的噪声污染
铁路所产生的噪音主要包括如下五种，即机车的动力噪声、机车鸣笛噪声、列车运行轮轨噪声、空气动力噪声以及其他机械性噪声。在内燃机车或是电力机车运行过程中，其时速非常接近，在都不进行机车鸣笛的前提下，运行所产生的噪声也大致相同。但内燃机车的机车柴油运转则会产生更大的噪声，并且噪声与柴油机功率成正比，也就是说，柴油机功率越大，噪声也就越大，但在电力机车运行时，因为在结构上电力机车本身不带任何原动机，所以动力产生的噪音是可控范围内最小的，运行中的噪声大概在82～87dB之间，在同等条件下的内燃机车司机室噪音在100～108dB之间，相比之下电力机车的机车噪声明显较小。由此可见，电力机车司机室噪声较小的优势也符合了我国在铁路建设方面提出的“以人为本，构建和谐铁路”的理念，是对环保观念的落实，也很好地改善了铁道交通运输生产时的司机作业环境。
2.3 振动控制优势
铁路列车在运行的过程中轮轨激励产生铁路振动，影响因素包括了列车轴重、轨道质量与结构以及列车的运行速度等，不同铁路交通运输在轨道质量结构、线路以及运行速度均相同的前提下，因为动车组和电力机车轴重轻的优势，与内燃机车相比产生的环境振动更小。有相关调查数据显示，如果运行条件相同，而列车运行的时速为160公里，那么动车组中心轨道30米产生的Z振级与内燃机车相比，降低的幅度在10～20dB之间，由此可见，电力机车对振动的控制也具备了很大的优势。
2.4 机车检修时的环保优势
检修内燃机车的工作中，其产生的含油废水成为了铁路运输固定的污染源。有相关数据显示，每一年中机车检修产生的化学需要氧量以及石油类的污染物占据了总污染排放量的40%以上，而在使用了电力机车以后，检修工作上污染因素明显减少，特别是石油类的污染物更是大量减少。另外，还有数据类报告指出，电力机车检修过程产生的脂类、柴油远远少于内燃机车的检修。
3 应用电力机车后所产生的节能减排实效分析
电气化铁路的开通在我国铁路交通中实施已有一定的时间，为了更科学地研究电力机车应用后所产生的节能减排实际效果，本文以数据对比的方法针对我国某城市铁路局的相关资料进行分析，共同探讨应用电力机车后在数据的显示上所带来的节能效果。
3.1 引入电力牵引，有效控制能耗增幅
我国很多的大中型城市大约于10年前陆续开通了电气化铁路，将电力机车牵引成功引入并应用，实现了对内燃机车运输工作的替代，并出现了各种跨段机车交通。在电气化普及以前，我国很多城市的机车使用能源较为统一，结构单一，基本依靠柴油，且消耗量非常大。某城市铁路局在10年前上半年中机车使用的柴油量达到了33万吨，牵引工作仅为1500多万公里，标准煤消耗约为48万吨。引入电力机车至今，牵引工作量的完成度较之前增长了15%，标准煤消耗足足少了3万吨，这得益于电力机车的节能减排功能，同时也是铁路交通在运输结构性方面的调整，电力机车节能的优越性在数据上突出明显。有相关文献统计指出，电力机车平均牵引总重每列均比内燃机车高出500吨，而能源的消耗却仅仅为内燃机车的三分之一，可见在每公里的运行中，电力机车所消耗的标准煤约少于内燃机车的60%。由此可见，以电代油以后，不但增加了工作量，还实现了节能降耗的效果。
3.2 加强牵引比重，降低节能减排指标
我国铁路的六次大提速中最后一次出现在2007年，当时已基本实现了电力机车的普及，和谐号动车组的运营实现了铁路客运公交化，同时也带来了节能减排的效果。在当时，我国已有个别城市在铁路运输工作上全面实现了2亿人发送量，以2亿为标准，周算约为21万吨公里，与未提速前相比提高了2%，而能源消耗量降幅约为7%。在环保方面，据研究二氧化硫与化学需氧量均实现了减排，能源的高效使用使得电力机车总耗能降低，在节能减排上实现了重大的突破。很多城市的节能减排标志正是以10年前采用电力机车牵引为转折点，通过电气化建设，彻底改变了机车的能耗结构，最终实现节能减排与经济效益的双指标达标。
4 电力机车节能减排的展望
引言
HXD1(深度国产化)电力机车是中国中车株洲电力机车有限公司与德国西门子合作，引进消化技术，并深度国产化的新一代交流传动货运电力机车。HXD1(深度国产化)电力机车由于其优异的动力特性和稳定可靠的安全性深受客户青睐，目前，该车型主要运行在国内的大秦铁路、大包铁路等。顾名思义，电力机车是完全依赖电气线路供电才能运行的机车。机车线缆作为电力机车电力传输和信息传输的载体，其性能直接影响着电力机车安全可靠的运行。因此，性能优良的机车线缆是制作高质量电力机车的必要条件。线缆长度对于控制机车制造成本是一个重要因素，线缆长度过长一方面直接增加了原材料的使用，使得机车投入成本升高;另一方面在下线的时候线缆裁剪过长对于后续人员作业带来了很大困难，增加了工作量和劳动强度，降低作业效率。线缆过短则不能达到设计要求或者在机车运行过程中容易被扯断继而影响电力机车的行车安全。目前，线缆在下线制作过程中通常是采取比较保守的策略，即下线的长度比实际所需要长，留有一定裕度。现机车中采用的裕度值过于宽泛，线缆浪费比较严重，同时也增加了作业人员的工作难度和劳动强度，降低电力机车的制造效率，这些最终转化为了电力机车的制造成本增加上。过宽的裕度值使得线缆在电力机车装配完毕后盘绕过多影响信号传输效率，绑扎多余的线缆也影响电力机车布线美观。由此可见，电力机车线缆制作工艺进行优化对降低制造成本提高公司经济效益有积极的作用。寻求一套行之有效解决方案对线缆制作工艺进行优化成为迫切的需要。
1线缆半成品制作概述
1.1电力机车线缆简介
电力机车电路线缆按功能划分可分为主电路线缆、辅助电路线缆、控制电路线缆以及各类接地线缆。主电路线缆主要用于传输电力能源，包括高压受电电路线缆、主变压器电路线缆、主变流器电路线缆以及牵引电机电路线缆。简而言之，主电路线缆与机车运行直接相关。辅助电路线缆主要为机车的各种辅助设备供电。如为牵引风机、屏柜风扇、油泵水泵空气压缩供电，以及屏柜加热、暖风机、空调等取暖设备的供电，还包括车上供电插座、空气压缩机电机等处的供电。辅助电路线缆并不直接参与机车运行或者牵引，而是为对主电路设备的正常运行提供辅助服务，调节和改善机车辅助设备的工作环境温度，使其能够长期稳定可靠高效运行。控制电路线缆主要实现机车上各种设备的控制信号传递。控制电路线缆还为车上的部分简单设备如车上照明灯等进行闭合或断开控制。此外，电力机车上一些数字模块模拟模块等信息采集模块以及由给类控制器控制的设备提供电源，通常这类设备的所需电压值比较小。接地线缆主要有以下两方面的作用:一是在电路中器安全保护作用，在漏电的情况下，用电人员和接电线并联，由于接地线电阻小，电流经过它迅速流入大地，使用电人员避免触电;二是防止电磁辐射干扰。机车线缆线型由材料、耐压等级和标称横截面积三部分组成组成。
1.2线缆半成品制作工艺流程及要求
1.2.1线缆制作流程线缆制作工艺流程包括了下线、剥线、套线号和热缩套管、压接接线头、吹线号套管和热缩套管等步骤，如图1所示。
1.2.2线缆制作注意事项线缆在制作过程中应当按照工艺文件要求执行，保证线缆制作合格，见表1所示。
2线缆制作现状分析
本文对线缆现现状分析主要针对线缆制作对机车成本的影响上。目前，机车线缆制作过程预留的裕度过大加大了废线的产出，另外预留线缆裕度大在设备接线过程中增加了作业人员作业的难度和工作量这就延长了生产周期，导致机车制作成本上升。针对这个情况，本文对线缆制作过程产生的废线做了数据统计。见表2所示。线缆制作过程中，裕度值过大现象主要出现在辅助电路线缆和控制电路线缆上。由于主电路线缆在机车上用量相对较少、分布也比较集中，在下线之前容易测量，所以工艺文件上给出线缆长度比较准确，在接线工序中基本不需要再裁剪。主电缆线缆在机车制制造过程中产生的废线数量极少。然而辅助电路线缆和控制电路线缆在机车上分布广泛而且用量巨大，另外这两种线缆基本都是与机车上的各类辅助设备和控制设备相连，各种设备在装配到机车上之前，无法测量到接入线缆长度的准确值，通常是跟根据经验并加大预留两端线缆的裕度，保证线缆可用不至于报废。线缆的长度抛量过大，一方面增加了线缆的用量导致线缆成本升高;另一方面过长的线缆给接线的作业人员增加了难度，原本1个工时可以完成工作量，由于线缆过长，现在1个工时的工作需要花1．5个工时甚至更长。降低了作业的效率，最终是导致电力机车制作成本增加。线缆抛量过大主要是由工艺人员定长时，依据三段定长法给出线缆两端与设备相连处的长度。目前生产的HXD1(深度国产化)电力机车上使用的各类接地线缆有360根，总长度超过了120m。接地线主要有这几种线型:6软铜绞线TJRX3、10软铜绞线TJRX3、16软铜绞线TJRX3、25软铜绞线TJRX3、50软铜绞线TJRX3、TJRX3－120、TJRX3－185。各线型在机车上使用的数量和长度不尽相同，同一线型也有不同长度值。机车上由于使用的接地线线型和数量很多，如果制作过程出现异常，效率低下将会影响机车组装。接地线制作现在是根据工艺文件中的代号编码逐一裁剪制作，这样虽然保证了不会遗漏，但是严重影响效率，尤其是目前生产任务异常繁重情况下，接地线制作效率有待提高。
3改善方案
针对目前电力机车线缆制作情况，由于线缆裕度过于宽泛，需要作出合理改善优化，依据“122”定额管理原则，对线缆实际使用定额进行及时的修订，在保证质量的前提下，尽可能降低机车制造成本。
3.1针对线缆制作过程中线缆浪费情况的改善优化
1)采用三段定长法计算中央线槽中的线缆长度，并到现场进行核实计算长度，预留一定裕度。2)设备两端线缆长度首次采用三段定长法预留一定裕度(初次可以宽泛点)。3)待首台车下线布线接线完毕，再度数据进行审核，并进行比较分析，对裕度值进行优化，如此反复，将优化后的结果再运用到后续车辆上。4)重复上面步骤3～5次，得到最优结果。
3.2针对接地线制作过程中效率低下情况的改善优化
前言
歪头山矿是一九七零年国家投资兴建的大型黑色金属矿山，经过四十余年的开采，目前是深部开采，担负着矿岩运输任务的主要设备是直流150吨电力机车双侧传动，随着开采时间的延长，备件资金等方面的影响，各种修理难以得到保证，外加运输线路不规范，致使电机车各种事故频发，影响到电机生产效率，也影响到生产任务的完成，反映的众多问题集中在牵引电机上，电机整流不好，烧前压环，小齿轮脱缓及折断，已引起各方面的关注，目前正积极努力采取措施消除不良的隐患，确保设备的良好。
1 工矿电机的工作条件
1.1 铁道条件，矿山的铁道路基较差，弯道半径小，采场及排土场多是移动线路，水平较差，上下波动大，铁路上常有矿石影响，使电车受到巨大的冲击和振动，反映到齿轮的传动上，处在最恶劣的条件下工作，按照设计规范150吨电车最小曲线半径r=80米，而我矿山由于条件所限达不到80米，有的地方曲线半径65-70米，这样电车在曲线上，小齿轮轴向串动使侧啮合力不同，往往影响使用寿命或造成齿的折断，有时往往把电机轴折断，这是我主要的论述重点。
1.2 接触网的条件：矿山铁道多是采用临时接触网，电机车受电条件较差，尤其是在装卸区只使用旁弓与接触网产生不良接触，使电机电器受到有害电流的冲击，电机及电源接触器的烧损都与此因素有直接的联系。
1.3 电源条件：由于牵引变电所负载变化大，电车与变电所的距离加大，致使接触网电压波动也大，这样在装卸区频繁冒弓使得无论对电器与机械冲击都是非常严重的。
直流电力机车牵引电压波动范围规定额定值的67-120%，而我矿最低到800-900伏，还有环境条件、限界条件、运行条件等，因此，工矿电力机车工作环境相当恶劣。所以，要求在产品设计及制造必须符合这些要求，在检修及维护上应尽力改善条件。随着矿山向深部开采和采掘量的增加，矿山铁道运输的坡道运距运量都相应增大，因此，采用更大机车牵引力保证良好机车性能。
2 在检修中应注意的问题
在工矿电机车运行过程中，小齿轮是电力机车牵引力传递的主要部件，但是，由于受运行条件的影响经常造成小齿轮折断及失效而频繁更换，给生产和检修带来很大麻烦。主要原因有以下几点：
2.1 齿的磨损
我们知道齿轮产生磨损主要原因由于杂质金属以及尘土等进入齿的工作面，齿的光洁度不够或油不足也是造成研磨的主要原因。齿面的磨损，将降低齿的工作强度，由于磨损所造成的齿形误差，将使运动不平稳，从而产生附加载荷及噪音，开式齿轮传动使磨损比较严重，虽然电机车是闭式齿轮传动，但是运行中齿轮盒经常受到铁道内的岩石磨损，经常进入齿轮盒内部部分杂质，造成齿轮磨损。
2.2 齿的折断
齿轮象一个悬臂梁，受载以后齿根处弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分尺寸发生急剧变化，以及沿齿宽方向留下的加工刀痕，引起应力集中。
如果齿工作时产生的弯曲应力的数量值和应力循环次数超过一定限度时，就会在应力集中的根部产生疲劳裂纹，疲劳裂纹的扩展导致齿的折断。严重的过载或冲击载荷也可能导致齿轮的折断，尤其是在曲线半径小，移动线路水平距离高低差较大，齿轮基本上是在这两种载荷状态下运行，所以齿折断的机会更大。由于齿轮轴和支座的变形或制造安装的偏差使载荷集中齿的某一部分也可能造成齿的折断。
2.3 齿的状况
良好的闭式齿轮传动常见于齿表面失效形式为点蚀，即迷疲劳磨损。反映到我车间电车检修时也是经常出现所见的点蚀仅为大大小小的磨点，最后联成一片，形成明显的损伤。
2.4 小齿轮传统安装工艺
我们知道齿轮与支座的变型或制造安装偏差都会造成齿轮载荷不均，针对此情况我们提出改进装配工艺，传统办法是从动齿轮装好后，落入主电机上，从动轮一侧大齿轮与主电机一侧小齿轮啮合正常作标准，而另一侧小齿轮与从动轮大齿轮的啮合是小齿轮加热沿大齿轮螺旋角装入，这样来保证两侧大小齿轮啮合角相同，使齿轮传动时，同时进入啮合区，防止两侧进入啮合受力不均，缺点是：如果小齿轮轴
有伤，推装不到位，仅凭经验是看不出来的，这样啮合面保证不了，而且大齿轮齿廊磨损，延着螺旋角旋入也很难保证组装的精度。
另外，大齿轮与电机小齿轮组装后需把大齿轮用轮箱固定在电机上，这时工作人员往往忽略了一点就是齿轮箱的止口是否完好，硬性用螺栓固定往往使齿受力加上在曲线受到冲击很易折断。
所以，小齿轮与电机组装时，轴必须光滑无损伤，无斑痕，这样保证足够接触面，有时做不到这一点受到外力的小齿轮就会迟缓脱落，造成电机轴和小齿轮报废。而且情况是比较严重的。
3 问题解决方法
3.1 只将一主动小齿轮加热套在牵引电机器电枢轴上，然后将电机吊入专用工具台上，以套好主动小齿轮沟定位，热套另一主动齿轮。
3.2 热套前只将另一主动小齿轮松套在电枢上进行调节定位，通过象限仪侧及另端小齿轮偏差角相等后，将该小齿轮退出并加热待升到规定温度再放入专用工具台套装（专用工具台放在专用定位支架上，在支承架上作平行移动的方向旋入，经象限仪定好度，主动齿轮也可以采用标准轮对的方法安装，即以双边压好从动轮的轮对作标准来安装，这种方法简单而且提高工作效率。但当齿轮螺旋角较大时，热套装需要沿螺旋角扭动来装入，此工艺是湘潭电机厂专利，我车间有一台仿型设备需改进的，参照电机工程手册第六卷及有关机械零件教科书）此种方法是采用定位侧量方法，保证了齿轮的啮合精度，保证两侧齿轮同时进入啮合区使每个齿受力相等，也能避免折齿现象发生。通过几年的生产与实践，我认为齿轮的折断主要是矿山生产条件特殊性，需要我们不断提高认识，从各个方面采取措施，使检修工艺不断改进，采用先进工艺确保齿轮装配精度也是避免齿轮折断主要方法，这是我们在设备检修过程中的粗浅认识。
3.3 由于电力机车的工作条件十分恶劣，为了减少齿轮的磨损，我们让电力机车司机交接班时随时检查电机车的每个齿轮盒是否完好。有破损的，及时回库更换，每班认真检查齿轮盒是否漏油或缺油现象，发现时及时处理。检修更换小齿轮时，认真检查小齿轮表面光洁度，光洁度不够的禁止使用。
3.4 在电力机车的使用中，严格控制司机启动机车时启动过快，要逐级增速。正反向运行时，不要动作过快，等电机车停稳后再反向提速。在加工工艺上，限制加工小齿轮时的根切现象。
4 实际效果
以上几个简单的改进方法，经过一段时间的运行，效果很好，更换小齿轮的频次由原来的月更换变成了一季度更换，大大减轻了检修人员的检修强度，减少了电力机车的回库修时间，提高了电力机车的开动率。
参考文献
[1]职业教育出版社《工矿电力机车司机》.
[2]鞍山冶金运输学校《电力机车电器、检修与运用》.
[3]范佳.机车牵引电机小齿轮微裂纹原因分析及改进措施[j].科技致富向导.2013（15）.
随着我国铁路新设备、新技术、新工艺、新材料的广泛应用,和谐内3、和谐电3等新型电力机车的不断投入使用,现有的电力机车司机一时间已经很难适应当前新的现场形势。为了适应新的工作条件,必须对电力机车司机进行适时的培训,使这些新的内容在他们手中得到应用。
在新的历史形势下,如何把培训办成学员的培训、铁路企业的培训,如何使培训教学更好的服务于社会,更好的服务于铁路企业,如何更好的树立自己培训品牌,已经成为当前亟需解决的问题,而在整个培训工作中,培训教学的质量至关重要。下面以沈阳铁路机械学校去年承担四期沈阳铁路局的电力机车等级司机脱产培训教学谈几点体会。
一、强化对电力机车司机培训的认识、充分掌握电力机车司机的现状
随着铁道部培训会议的召开,沈阳铁路局已经将2009年确定为职工、干部培训年,为提升电力机车司机的培训力度,机务系统将原来的单司机轮乘制培训纳入到机车等级司机培训工作当中,这充分显示路局对机车等级司机培训的高度重视,例如2009年的四期机车等级司机学员60%以上具有大专学历,且安全行车均在万公里以上,在沈局干线繁忙的情况下,沈局所属的站段能抽调如此多的司机,充分的说明现场的高度重视。
电力机车等级司机培训,顾名思义,也就是经过严格的理论和实作培训后,按照两者的培训成绩,将经过培训的机车司机,划分成若干个等级(沈局司机划分成三个等级)。一般情况下,培训时间为一个月,在一定的意义上,这种培训是竞争是培训。
当前的司机在没有经过机车等级司机培训均为三等司机,经过一个月的培训后,将产生20%的一等司机,30%的二等司机,其余的还是三等司机。一方面这些司机普遍而迫切的想更新知识,提高自身的业务能力,以适应当前激烈竞争的需要。另一方面,经过的一个月的培训,他们普遍人均减少三千员左右的经济收入,即使评上二等司机,仅仅使收入持平,两者在一定程度上存在着矛盾。因此,作为任课教师应该作到充分的理解,作好他们的思想工作,使他们放下思想包袱,全身心的投入到学习中。
二、掌握电力机车司机的现场应用实际,有针对性的精心选择教学内容
当前的电力机车司机不同于以往的机车乘务员培训,尤其是电力机车等级司机培训。由于铁路运输的需要,电力机车司机培训时间短、任务重,因此,任课教师必须对所使用教材认真研读,精心选择。在选择教材时,不能按传统的内容和格式来定。同时也要选择合适的讲解方法,使电力机车司机在短时间内学到更多更实用的知识。
一方面要删繁就简,基础性内容以“应用”为目的,以“必须”、“够用”为度,去掉难懂的理论原理讲解,把讲理论原理的时间用到进一步帮助司机理解规章、新的监控新模式,以及讲解故障分析及处理方法上,以解决电力机车司机在实际工作中遇到的问题。在各专业课教学中,教师应删去难懂难学的理论原理,以“理论够用”原则,增加实践教学,这对任课教师提出了更高的要求,增加授课难度。作为任课教师首先必须对自己所任课程非常熟悉,对每个章节都非常了解,能够用非常短的时间将课程的主要内容和重点讲述清楚,并使学员理解和记忆,因此在每次上课之前,任课教师需做大量的准备工作,还必须有雄厚的知识积累,才能很好地完成教学工作。
另一方面作为任课教师应该掌握机车等级司机心理,根据他们的兴趣和爱好及需要讲解,同时也要适当地对他们施加一定压力,加强课堂练习是应采取的方法之一,每次在讲新课之前进行适当课堂练习,对上一次课所讲的内容进行复习,为新课的讲解作铺垫。每隔一段时间还要对以前所讲的内容进行集中的综合练习,以巩固所学知识。
三、采用灵活多样的培训教学方式方法
由于电力机车司机的理论水平普遍偏低;年龄普遍偏大;知识结构参差不齐;虽然长期的从事机车操纵的单一工作,但操纵的车型具有多样性;因此这些司机很难长时间、高效率的在教室里专注的听任课教师传统的理论授课,所以,电力机车司机培训教学更应注重培训教学方法方式的灵活性和多样性,在培训中,教师除了应用常规的课堂教学方法外,更应当运用诸如学员讨论;学员提问,学员或教师回答;经验介绍;观看事故案例分析、故障分析处理录象;多媒体、课件教学;实验室及现场教学等多种教学方式及手段。
四、加强实作、实训等现场教学,注重故障分析与处理能力的提高
1. 引言
HXD3型交流传动电力机车由大连机车车辆有限公司与日本东芝公司合作，以大连机车车辆有限公司研制的SSJ3型交流传动电力机车和日本东芝公司生产的EH500型电力机车为技术平台，为在中国主干线上进行大型货运牵引为目的而设计、研发的。
机车采用交流传动、PWM矢量控制等新技术，能够满足环境温度在-40～40℃、海拔高度在2500m以下适应在中国全境范围内运行，并尽量考虑对环境的保护。机车可以4台重联控制运行。
HXD3型电力机车每台机车装有两台变流装置，每台变流装置内含有三组牵引变流器和一组辅助变流器，使其结构紧凑，便于设备安装。参见图1。每组牵引变流器主要由四象限脉冲变流器、中间直流环节、PWM（脉冲宽度调制）逆变器等组成。
2. 四象限变流器与相控整流器的比较分析
HXD3型电力机车的牵引变流器中的整流器不再是相控整流器，而是采用了四象限变流器。下面分别对相控整流器（常用三段不等分半控桥式整流器）和四象限变流器的原理加以分析说明。
2.1.三段不等分半控桥式整流器的工作原理
目前担当运营任务的韶山系列电力机车普遍采用半控桥式整流电路作为整流器电路。其中以三段不等分半控桥式整流器（SS4改型，SS3B型等电力机车采用）最为典型。其电路主要由二极管和晶闸管组成。其原理图见图2。
网侧25KV（50Hz）单相交流电压经主变压器降压后，各段绕组的电压为：
第Ⅰ段：a2x2-T5T6D3D4工作，大桥调压，晶闸管的控制角为α1，T1～T4晶闸管封锁，即第Ⅱ段桥晶闸管的控制角α2和第Ⅲ段桥晶闸管的控制角α3均为π。负载电流流过a2x2、T5T6、D3D4、L、M、D1D2。整流输出电压的平均值为：
牵引传动系统进入工作时，主断路器闭合，从电网获得25KV（50Hz）的单相交流电压，经过牵引变压器降压后作为网侧四象限变流器的交流输入；刚得电时，只有充电接触器闭合，经过充电电阻给直流母线支撑电容充电；充电完成之后，闭合线路接触器，并断开充电接触器，网侧四象限变流器进入PWM（脉冲宽度调制）整流状态。该状态下，直流母线电压迅速提升至额定电压，随后电机侧逆变器投入工作，输出变压变频三相交流电压，驱动三相异步电动机工作。
网侧变流器连接于牵引变压器副方绕组输出端，具有H全桥电路拓扑结构，每个桥臂上、下开关器件均是IGBT（带有反并联快速恢复二极管）并联构成。网侧四象限变流器输出端同直流母线环节电路相连接。上述系统中牵引变压器经过特殊设计，能够提供适当的漏感，作为四象限变流器拓扑结构中的输入电感。中间直流环节的支撑电容主要功能是支撑直流母线电压稳定，限制电压纹波在允许的范围内。
根据上述实际系统中的四象限变流器结构，建立等效的电路拓扑，如图4所示。
稳态情况下，电路各个电量之间可以用矢量图来表示彼此关系。其中 为交流电网电压矢量； 为四象限变流器输入端电压矢量； 为交流电感电压矢量； 为交流侧电流矢量。
稳态矢量关系图见图6。
3. 结论
文中采用了对比的方法（将三段不等分半控桥整流器和四象限变流器进行比较），使大家对交流传动技术有一个比较深入的认识和理解。在实际应用中，交流传动技术具有很多优点，例如：黏着性能好，功率大、牵引力大，可靠性高、维修简便，效率高、利用率高、使用灵活性强，节能、功率因数高等。可以预见，交流传动机车不久之后将会全面取代采用直流传动技术的韶山系列电力机车，成为今后较长一段时间内机车的主要形式，交流传动技术也将成为今后的主要研究和发展方向。
参考文献
[1] 黄济荣，冯江华.我国交流牵引传动技术的最新发展【J】.机车电传动2001.
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[3] 林渭勋.现代电力电子技术【M】.北京：机械工业出版社，2005.
[4] 冯晓云，黄济荣.电力牵引交流传动及其控制系统.2009年9月.
电力机车在运行中通过车顶电网供电，机车从电网上受电的装置称为机车受电弓。电力机车依靠“弓网作用”滑动取流，其工作过程承受滑动、摩擦、热、电和化学等综合因素，是一个比较复杂的过程。中国电气化铁路目前仍存在着弓网事故多，停电时间长等问题，据有关资料统计，我国电气化铁路停电、停运事故中弓网事故占事故的80%左右，特别是随着铁路向重载、高速、和信息化方向的发展，如何防止弓网事故显得尤为重要。
1、弓网故障因素
1.1 接触网因素
1.1.1 地理环境因素
接触网是露天架设无备用设备，受地理、地域、自然环境的影响特别大，突出表现在温度、风力、工业污染等方面。
1.1.2 接触网工艺
接触网勘察设计的开始，就决定了接触网质量的先天性，设计不合理，甚至错误，往往会造成接触网的“硬伤”运行，并给检修带来难以消除的隐患，随着不良状态的持续积累，在一定条件下就可能形成弓网故障的直接原因。
1.1.3 线岔
线岔的作用是在转辙的地方，当一组交叉悬挂的接触线被受电弓抬高时，另一组悬挂的接触线也能同时被抬高，从而使它与另一组接触线产生高差。线岔容易引起钻弓和刮弓事故。
1.1.4 接触网硬点
硬点是接触悬挂中一种有害的物理现象，是对接触悬挂中由于质量（质量分布不均）或弹性突变（弹性不均）可能改变机车受电弓运行状态的处所的统称，是一种不可消除的客观存在。当机车受电弓高速通过接触网硬点时，由于受电弓与硬点在线路方向上是正面冲击，相对速度较高，当冲击发生时，轻则影响机车取流，重则会打坏机车受电弓，造成弓网事故，严重影响安全运输。
1.2 受电弓因素
（1）滑板条磨耗。滑板条磨耗过快是电气化区段运营初期的正常现象，其磨耗分为：机械磨耗和电器磨耗。
（2）弓网拉弧。弓网之间要求始终有一定的接触压力以保证机车受流状况良好，当接触压力过小甚至为零时，受电弓滑板会脱离接触网而发生离线。虽然中、小离线不会对机车造成行车影响，但在离线瞬间产生的火花或电弧，会增加接触导线和受电弓滑板的电磨损，缩短其使用寿命。大离线则十分有害，甚至使机车的运行和安全受到影响。
（3）滑板偏磨。滑板偏磨也是影响滑板寿命的重要原因之一。滑板偏磨使滑板磨透，不能正常与接触网接触，甚至使滑板形成沟壑卡滞接触线从而造成刮弓。
（4）刮弓。刮弓是接触网和受电弓的重大故障。有时运输指挥部门错误也会导致刮弓，如果车站错给信号将电力机车放入无电线路，机车乘务员发现不及时，没采取降弓措施就容易形成刮弓。
（5）瓷瓶。电力机车受电弓支持瓷瓶是目前牵引供电系统中最薄弱的环节，一旦瓷瓶发生问题，往往造成很大损失。瓷瓶常见故障有破裂闪络造成电网直接接地、机车车顶瓷瓶发生接地故障直接造成机车故障。
（6）受电弓部件损坏。机车高速运行时，受电弓受力复杂，加上恶劣的工作环境，使受电弓的部件容易发生各类为题，如不及时发现处理将造成隐患。
1.3 其它因素
由于接触网、受电弓处于露天架设，且工作环境恶劣等，其自然灾害、人为损坏等不可控因素，也是造成弓网故障的一个原因。
2、受电弓实时动态车载监控系统目标
根据受电弓故障原因的分析和对现有受电弓检测系统的分析比较，我们提出实时动态车载监控系统，该系统的设计目标如下：
（1）检测范围：受电弓工作状态，车顶图像，包括接触网状态，能有效检测机车受电弓滑板条丢失、受电弓倾斜、受电弓无法升起等故障；（2）实时图像监控：支持2路D1分辨率图像实时监控，录像存储、检索；（3）高分辨率抓拍：为滑板磨损和变形分析提供可靠数据；（4）3G传输：提供远程监控和告警信息传送；（5）GPS定位：为故障修复和救援提供支持；（6）全天候设计：高性能LED补光，确保图像质量；（7）抗恶劣环境：支持IP67以上防护设计、抗电磁干扰和防震设计；（8）良好的扩展性：预留外部数据和告警信息输入。
3、系统设计
电力机车受电弓实时动态车载监控系统由6个子系统组成，包括摄像、电源、照明、传输、监控主机以及本地显示系统。
3.1 摄像系统
摄像系统由彩色低照度工业摄像机和全天候防护罩及支架构成。摄像系统主要完成对电力机车受电弓和车顶图像的实时采集和高分辨率图像抓拍。
在电气化铁道安装摄像机进行监控，重点是强电磁场干扰和恶劣环境问题。摄像机在室外车顶架设，其工作环境较为恶劣，环境工作温度-30摄氏度～60摄氏度，灰尘雨水较大，摄像机距离接触网不足3M，受到强电磁场的干扰。因此，在摄像机和护罩等配置需充分考虑下述因素。
（1）摄像机要求：支持自动光圈镜头；自动白平衡；自动背光补偿；最低照度不大于0.001LUX。
（2）护罩和支架要求：支持IP67以上防护要求；抗电磁干扰；防护罩内置可调节的摄像机安装板；自动温控：控制风扇和加热器的开启和关闭；支架采用钢质重型支架，用于固定整个摄像机。
（3）摄像系统安装：摄像机的安装需根据火车的结构以及受电弓位置来决定，根据韶山系列电力机车的勘察，火车车顶距离上方接触电网的距离约为2.6米，受电弓受电长度约为1.3米，为了使监控画面比较直观，实际监控区域需在受电弓受电长度上略微增加，约为2米的范围区域。
摄像机固定在距离受电弓2米左右的前端车顶上，这块区域大致位于司机室正上方，此处在进行车体检修时不会被拆离，故安装摄像设备不存在后期隐患。
摄像机安装时，与水平线保持40度左右的角度，并且摄像机镜头开角需要大于20度。
以同样的方式在火车尾部的受电弓安装摄像机。
3.2 电源系统
电源系统负责摄像机、监控主机和灯光系统的供电。
电源系统可通过从机车内电源引出DC110V，接上稳压装置将输入的DC110V直流电转换成稳定可调的DC6～24V直流电输出，为整个实时监控系统提供电源。
3.3 照明系统
照明系统主要由LED红外补光灯及可控开关构成，主要负责在光线不足的情况下对摄像系统进行补光。
（1）照明范围设计：根据韶山系列机车受电弓位置情况，LED红外补光灯照明范围需要大于摄像机所捕捉图像的范围，即光照范围大于2M。
（2）LED功率设计：根据受电弓顶端补光后最低照度需达到10～15LUX，因此LED红外补光灯功率设计为10W～15W。
（3）LED红外补光工艺：根据LED的光照范围和功率，LED红外补光系统采用小开角设计工艺，外置安装，制造工艺为COB方式，由于COB方式会造成集中发热的问题，需要在LED红外补光灯后加装散热设备避免LED本身损坏、达到延长寿命的目的。
（4）照明系统安装：外置安装，LED红外补光灯安装在摄像机旁，固定角度与水平线保持40度左右，并且LED红外补光灯灯头开角角度在20度～25度之间。
（5）照明系统防护：LED红外补光灯光源部分采用IP66以上防护等级设计，护罩采用IP67以上防护等级设计，LED红外补光灯不受电磁场干扰影响。
3.4 监控主机
监控主机是检测系统的核心，主要负责图像的编码、存储，同时提供高分辨率抓拍、GPS定位和3G无线传输。
（1）图像编码：系统支持4路D1（720X576）H.264编码；（2）高分辨率抓拍：支持1080P分辨率抓拍；（3）图像存储：D1（720X576）：每路图像1.5Mb/s存储到本地硬盘当中，1路视频1天存储视频大小大约为192×3600×24×1÷0.9=17.57G；（4）其他功能：GPS定位；支持电信或联通3G无线传输：传输图像为CIF（352X288）
3.5 本地显示系统
本地显示系统主要通过司机室的液晶监视器，直观地观察被监控区域的图像信息，必要时还可将某一路图像放大到全屏幕以便更细致的观察。
液晶监视器采用10规格，外加机壳固定，机壳上设置操作按键，可进行图像的检索和放大。
中图分类号：U269
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）25-0099-03
在铁路跨越式发展的今天，各大干线经过了六次大提速，牵引定数在不断提高，铁路专用机车在不断更新换代，新技术新装备的不断运用，使得、机车的科技含量越来越高，从SS3型电力机车开始，机车电子柜或微机柜均设置了微机防空转系统，当机车发生空转时，系统以适当的速度及特性恢复电机电流及机车粘着系数，减少牵引力的损失。但机车发生空转故障时，容易造成电流卸载、轮轨擦伤、坡停等，危害相当严重。下面针对电力机车空转故障成因、空转故障判断及检测、处理办法以及解决措施进行分析，为机务各级部门了解和防止电力机车空转提供一定的理论依据。
1 电力机车空转故障的原因分析
1.1 司机操作不当
电力机车在运行中，司机操作不当，手柄指令过高，容易发生真空转。因此，机车在雨天或坡道上起车或行使时，指令不应一次给得太高，当速度起来后再继续追加电流。当发生真空转或滑行时，司机应适当降低手柄级位，待速度起来后再追加电流，抑制真空转发生。
1.2 电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等
电力机车轮缘喷油装置喷油量太大、线路道岔油润过多等也会引起机车真空转，伴随空转灯亮、撒砂、减载等。这种情况下，机车检修部门应适当调节轮缘喷脂装置的喷油量或改为干式轮缘装置，防止真空转。
1.3 电力机车发生假空转的原因
1.3.1 光电传感器故障引起假空转。电力机车上目前使用的光电传感器大部分是TQG15B型传感器，当传感器芯片烧损或绝缘破损、传感器引出线绝缘破损，线路开路、短路或接触不良等，瞬间无速度信号输出或速度信号受干扰，都会引起假空转。
1.3.2 光电传感器接线盒进水，引起线路接地或短路将引起假空转。
1.3.3 机车转向架到司机室端子排的光电传感器接线开路或绝缘破损，引起速度信号异常，导致假空转。
1.3.4 司机室端子到电子柜接线不良或电子柜微机防空转插件故障也会引起空转。
2 电力机车发生空转或电流电压波动等现象的故障判断和检测方法
2.1 普通故障的排除
机车在运行中经常会发生空转、滑行或电流电压波动等现象。发生大空转时，空转灯亮、自动撒砂、电流电压波动频繁，而且电流电压波动弧度大。发生小空转时有时空转灯不亮、不下砂，只是电流电压在小范围内波动。这种情况下，机车乘务员只需切除电子柜上方或微机防空转上的“空转保护”开关即可或将电子柜倒B组维持运行。
2.2 利用动态检测仪进行库内检测
机车在运行中发生空转故障回段报修时，由于库内缺乏动车检测机车速度信号的条件，因此，我们研制了光电传感器动态检测仪。光电传感器动态检测仪简单来说是一个在机车静止的状态下，能给光电传感器提供匀速的速度信号，并且能实时观察速度及频率大小、变化情况，速度信号输出波形的检测设备。利用该设备，可以在库内对机车光电传感器及相关线路进行检测，可以较准确地判断出造成空转故障的故障点，并在库内做相应的处理，大大提高了处理空转故障的效率，同时减少了机车试运，减少了检修或技术人员跟车处理的频次，节约了人力资源，提高了机车的运用效率。在库内进行检测无结果的就要跟车用便携式示波器进行动态检测。
2.3 跟车进行动态检测
对于极少数机车空转故障，是由于机车在运行中产生剧烈振动时，空转保护系统某些线路瞬间接触不良，引起速度信号瞬间丢失，从而造成空转。对于这类故障在库内机车静止的情况下很难检测到故障点，因此，必须派人跟车使用携式示波器进行动态检测，另外也可用示波器检测。当速度信号受干扰，信号发生畸变，同样会造成机车电流电压波动或小空转。此时仍然能够点亮微机防空转插件上的“速度传感器速度信号指示灯”。在这种情形下，只有通过检测空转插件上的2A、3A、4A、5A孔（对应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ轴）速度信号来判断故障点。一般情况下机车速度在0～100km/h运行时，速度信号频率应在0～1400Hz之间变化，并且四个轴的速度信号频率变化相差不应超过20Hz。检测中若发现有某轴的速度信号频率变化大于20Hz（经验值）或输入的电压信号波形不是规则的方波、时有时无等，该轴位传感器信号则判断为故障，可通过进一步检测传感器及线路来查找具体的故障点。
3 空转故障的处理方法
3.1 光电传感器故障的检测及处理
电力机车光电传感器可以通过车下检测设备进行检测，确定传感器故障后，则可更换光电传感器。故障的光电传感器检修时，要对传感器芯片进行更新，组装传感器部件时用环氧树脂做防水处理。光电传感器在安装上车时，传感器与轴箱之间要加防水胶垫，同时传感器引出线应斜向下，防止进水，同时要避免引出线过度弯曲。光电传感器接线插头与接线盒插接应牢固，用绝缘粘胶带包扎好，防止进水。
3.2 光电传感器信号线故障的检测及处理
若在司机室端子上检测到某轴位传感器信号不良，而光电传感器下车检测又正常的情况下，可以判定为该位传感器的信号线故障。表现在线路开路、短路、接地。可以通过数字万用表进行检测线路的通断，用250V兆欧表检测其线路绝缘状态。确定线路不良时，必须进行换线才能彻底处理。换线时应注意不要损伤插头及线，接线时应按照接线表对应接线，防止接错线。
3.3 空转插件故障判断及处理
一般情况下，通过在空转插件上检测四轴速度信号均正常时，运行中发生空转或电流电压波动则可判定为空转插件故障。运行中可切除该插件或倒B组维持运行，回段更换空转插件。
4 电力机车空转保护系统改进措施
目前，SS3型及以上电力机车都设计了机车微机防空转系统。但经过近几年的运用实践，我们发现该系统仍然存在一定缺陷。一是当光电传感器及线路故障引起空转时不能自动切换；二是当光电传感器及线路短路或接地时，将导致电子柜或微机柜开关电源产生欠压或过流保护动作，使开关电源中断，电子柜或微机柜A、B组都失去电源。这种情况下，表现在司机室显示屏上为“电子柜预备灯”亮，机车无流无压，导致机破。
为了达到机车光电传感器及线路故障能自动切换的目的，我们研制了“光电传感器故障切除及转换系统”。光电传感器自动切除及信号转换装置的作用是当光电传感器及其线路故障时，能自动隔离故障传感器及线路，同时还能将其他轴位的正常速度信号切换到该位引入电子柜，机车所有性能不变，保证行车安全。使用光电传感器故障切换装置，动作时间短，先于电子柜保护动作，保护性能可靠。但单单故障切除装置，只能切除该传感器，不能自动将该位信号转换到其他正常的传感器上，所以，该装置还设计了自动信号转换功能。即当某传感器或线路故障隔离后，该位传感器就无速度信号进入电子柜。牵引工况下，电子柜取的是四个速度信号的最小值作为速度反馈信号。在某传感器无信号输入时，电子柜将误认为机车无实际速度，因此，自动控制环节将不断开放可控硅移相触发角，整流柜将不断增加输出电压直到最大，机车实际速度也随输出电压的增加而不断上升，失去恒流恒速控制。因此，光电传感器及线路故障危害相当严重。
1.牵引电机检修线的设计思想
考虑到较大的检修量和检修基地的总体要求，牵引电机检修线采用总体流水，局部定位的设计原则。整体布局上考虑整个工作场地的物流顺畅、干净整洁、操作方便、节省空间等因素。设计自动化物流系统、各种辅助工装以提高检修效率;设置多个数据采集点，以方便各种检修数据的采集和管理;自动化控制可以保证检修线各种设备的高效运转;数据管理系统设计与上位机的标准接口，及时上传、接受数据和管理指令。
2牵引电机检修线流程
结合武汉、天津、上海等大功率机车检修基地牵引电机检修线实例，总结归纳出牵引电机检修流水线的工艺流程。
牵引电机检修流程按功能可分成5大部分，依次是分解前的检查(含解体缓存、一般检查、修前清扫吹灰、绝缘电阻测定)、牵引电机分解、分解后各零部件的检修处理(含转子、定子、轴承、速度传感器、齿轮、速度传感器齿轮、其它零部件)、电机组装、电机试验。下面对检修线的13个检修流程进行详细介绍。
2.1分解缓存与一般检查牵引电机进人分解缓存区等待解体检查，在此区域按照要求对电机外表面进行清扫除灰，并对电机进行一般检查及修前的绝缘电阻检测，并记录，需要返厂检修或报废的电机直接送到报废返厂区。
2.2电机分解流水线为了减少劳动强度、提高检修质量，牵引电机的分解采用流水线的分解方式，根据要求逐步分解电机，拆下齿轮、传感器，抽下转子，使定转子分离。分解线采用重型输送链及工位固定装置连接各工位。
2.3定子检修流水线对定子内部铁心、线圈进行清洗、清扫、吹干、检查。将检测结果输入计算机数据记录终端。对已确认损坏的定子转人报废修厂区工位，并在计算机数据记录终端上记录。用绝缘电阻检测仪、多功能电机测试仪进行对地电阻检测。将检测结果输人计算机数据记录终端。通过滑道，将定子转人定子烘干区。
2.4转子分解检修流水线对转子逐步进行分解，拆下的部件转放到相应检修流水线，吹扫擦拭干净转子轴、铁心，检查有无转子杆的松动、短路环、保持环的裂纹及损伤;各紧固螺栓有无松动。将检查结果输人计算机数据记录终端，合格的进人下一工位，不合格或无法修复的转入报废返厂区。最后对转子表面上漆、烘干。
2.5端盖及轴承检修线逐步对端盖轴承进行分解，轴承外环转放到轴承清洗检测流水线，间隔板转放到配件清洗检测流水线。清洗端盖、吹干，同时检查测量，检查结果输人计算机数据记录终端。
损坏轴承直接更换。更换时，同时更换滚柱轴承的内环、外环。卸下的滚珠轴承、滚柱轴承用清洗油进行清洗，详细检查滚筒、滚珠、保持架的传送面。只要外环内环的任何一处存在断裂、凹痕、裂纹等瑕疵，就要更换新品。组装滚柱轴承时，内环及外环的番号相同的轴承。
2.7齿轮清洗检测线齿轮进人缓存区，对齿轮进行清洗、吹干，并对齿轮进行参数检测，检测结果输入计算机数据记录终端。用齿轮探伤设备进行磁粉探伤，探伤结果输人计算机数据记录终端。修后缓存。
2.8其它零件清洗检测线其他各种配件都经过清扫灰尘;清洗油污;干燥或擦拭;外观检查,对已确认损坏的配件放人废品箱并在计算机终端上记录、上报。
2.9整备功位将轴承配件、其它的各种配件等已经清洗检测合格的配件按照解体电机编号进行配件配套，并将检修中检查不合格淘汰的配件等按损坏数量补齐。确认配件配全后进行配件安装分组，进行组装。使用计算机终端记录所配电机编号、更换配件型号、数量并上报。
2.10端盖组裝线端盖、轴承的组装应严格按照轴承压入端盖的要求以流水线的方式进行组装。检查确认组装到位后注人脂将端盖转人转子组装功位。
2.11转子组装线转子轴承内套的组装应严格轴承内套组装的要求逐步进行。检查转子与端盖安装无误，将装好端盖的转子送人电机定装功位。
2.12牵引电机组装功位转子与定子的组装应严格按照要求逐步进行。查看电机的组装各部位全部检查合格后将电机送上试验台。
2.13牵引电机试组装后的试验牵引电机组装后按要求进行空转实验，热态绝缘电阻测试，喷涂面漆等工序，检修完后进入修后缓存区。
2.6轴承清洗及检测线修前一般检查时发现的牵引电机检修线工艺平面布局牵引电机检修流水线工艺平面图采用“u”型布局结构，主要划分为修前缓存区，牵引电机拆解区，定转子检修区，轴承、端盖清洗检修区，电机组装区，整机试验区，修后缓存区等生产作业区域。
该布局特点：布局紧凑，人员作业空间大，厂房面积利用率高，节省空间;拆解区与组装区对称布置，便于所需配件自动化物料运输的组织;清洗区相对远离组装区，从而保证组装区的作业环境。
4检修流水线物流组织方案
牵引电机部组件的输送主要采用机动辊道输送系统配合RGV(有轨Q动导引小车)来实现，其能根据生产需要将物料送至相应工位，提高周转速度，减少运输过程中的磕碰，实现有序生产。机动辊道具有积放功能，满足拆解、组装作业要求。
拆解、组装区采用KBK悬挂起重机用于部组件的吊装作业。具有结构简单，安全可靠，适应能力强等特点。
轴承、端盖的清洗线采用自动化程控行车，可在恶劣条件下实现无人化、自动化作业。
5牵引电机检修线信息管理系统
牵引电机检修线信息管理系统为一个独立软件模块，自成系统，对牵引电机的检修信息实行综合管理。信息系统管理内容包括：电机型号、编号、收人、支出安装车号等履历参数;电机轴承编号;试验记录;验收记录;故障处理记录等内容。并建立一套先进、准确、可靠的牵引电机检修数据库，数据终身保存，实现一一对应，可以进行査询等管理工作。
6结束语
本文通过对牵引电机检修流程的研究，结合先进物流输送工艺，得出一套牵引电机检修通用的工艺布置方案，并给出该工艺的物流组织及信息管理方案，该研究结果对其他检修基地电机检修线的新建、升级、改造具有很强的指导意义。
参考文献：
〔1〕张伟.和谐型大功率机车牵引电机检修流水线_r_艺设计研究.铁道机车车辆.2012,(3):113-117.
