1、GFX-2 型自動過分相裝置產品說明書廣鐵集團公司科研所目錄一、綜述 2二、系統組成 4 1 系 統 組成42 2 系 統 外 觀圖 4三、工作原理 631 地面感應信號接收器 732 控制系統 833 燈顯指示 11四、主要性能指標 12五、外 形 尺 寸 和 感 應 接 收 器 安 裝 要15六、系統對外連接圖 17七、系統電路原理圖19八、售后服務 21一 綜述 高速重載是中國鐵路的發展方向。隨著列車運行速度的提高和電氣化鐵路運營里程 的不斷延長，對機車車輛安全運行標準的要求也越來越高，因此電力機車安全、準 確、可靠地通過分相區間也越來越引起大家的關注。在鐵道電氣化牽引區段，牽引供電采用

2、單相工頻交流供電方式。為使電力系統 的三相供電負荷平衡和提高電網的利用率，電氣化鐵路的供電接觸網采用分相段供 電，各分相段采用長度不等的絕緣間隔 即分相區間），電力機車通過分相區間必 須斷電惰行。為了保證電力機車安全通過分相區間，在分相區前、后30m線路左側設置斷、合標志牌，以提示乘務員操縱機車安全通過分相區。長期以來斷電運行均 由乘務員操作完成，提前斷電和滯后合閘的操縱現象屢見不鮮。因為列車無電運行 時間較長，列車速度損失較大。同時，隨著列車運行速度的提高，特別是在準高 速、高速線路上，每小時通過多個分相區，手動操縱過于頻繁，對運行安全極為不 利，乘務員稍有疏忽就會產生拉電弧、燒分相絕緣器等

3、現象，由此引起變電所跳 閘，中斷供電，造成行車事故。為了適應鐵路提速和高速發展的需要以及保證電氣化鐵路的安全運行，鐵道部 科教司于 2000 年下達了車載式自動過分相系統的研制的科技攻關計劃，其主 要任務是：電力機車上過分相方案的系統設計；研制滿足機車運用要求的自動過分相裝置和地面裝置；1 / 20完成車載及地面裝置的安裝、運行實驗以及運用考核。車載式自動過分相系統的研制于 2001年 6 月通過鐵道部科教司的科技成 果鑒定，與會專家一致認為該系統技術已達到國內領先水平。GFX 2 型電力機車自動過分相系統由廣鐵集團公司科研所、機務處和懷化機 務段共同針對非微機控制電力機車而研制的。其主要功能

4、是當電力機車通過分相區 時，系統根據當時機車速度、位置自動平滑降牽引電流、斷輔助機組和分斷主斷路 器，通過分相區后，自動閉合主斷路器、閉合輔助機組和控制牽引電流平滑上升， 從而實現電力機車通過分相區時操作的自動化，大大的減輕了乘務員的工作強度。 系統采用了高可靠 PLC作為控制單元、免維護的地面定位方式，實現精確控制電力 機車通過分相區。本裝置適用于非微機控制的相控電力機車。二 系統組成21 系統組成示三系統由感應接收器 簡稱車感器）、自動過分相信號控制裝置和信號指部分組成，系統結構如下圖 12 / 20圖2 自動過分相信號處理器安裝圖車感器安裝圖圖4本系統是基于免維護地面 定位信號確定機車與

5、分相點的相對位置，地面定位和機車感應信號分別采用斜對稱埋設和備份接收，以保證自動過分相的安全和可靠。/ 20圖5 地面感應器的埋設方式 如圖5所示，預先根據要求在每個分相區前后分別埋設兩個地面感應器。以機車 端向前運行為例，安裝在機車 端左側的感應接收器設為 1號，右側設為 2號，端左側的感應接收器設為 3號，右側設為 4號SS4G機車只安裝 1和2號感應接收器 ，沒有安裝 3和4號感應接收器)。單線運行，機車在通過地面磁性感應器時，2號或4號感應接收器接收到車位定位信號 (G1感應器信號 ，控制裝置記錄機車即時 速度 V，控制裝置根據速度計算出延時時間 t。t=170m/v- t0，t0時間

6、包括司機指令回零時間、各輔助機組斷開時間、零位連鎖動作、劈相機 斷開時間和主斷路器斷開時間。同時，司機臺的過分相指示燈亮，表示控制裝置 已接收到分相點前車位定位信號，控制裝置開始進行自動過分相控制。經過延時 t 后，控制裝置分別執行司機指令回零，通風機、壓縮機和劈相機斷開動作，最后 執行主斷路器斷開動作。機車無負荷通過分相區間后，如控制裝置的任何一個感 應接收器接收到車位定位信號，表明機車已通過分相區間，控制裝置分別執行主 斷路器閉和，啟動劈相機、壓縮機和通風機，取消零位連鎖，最后恢復司機指令 。機車恢復原有狀態。司機臺的過分相指示燈熄滅，表明控制裝置已完成自動過 分相控制/ 20在某些特殊情

7、況下，如：地面感應器丟失、感應接收器故障或信號線斷等原 因。控制裝置的 2號或 4號感應接收器接收不到車位定位信號。控制裝置的 1號或3 號感應接收器接收到車位定位信號 （G2感應器信號 ，司機臺的指示信號燈亮，表 示控制裝置已接收到車位定位信號，控制裝置立即執行司機指令回零、輔助電源 、零位連鎖和主斷路器斷開動作。31地面感應信號接收器 自動過分相的關鍵技術是定位，定位是否準確是系統準確性和可靠性的關鍵。地面感應信號安裝在機車的轉向架上 或排障器上），采用密封防水、防震設計處 理，保證系統的可靠運行。安裝在機車轉向架上的地面感應信號接收器通過地面感應器時，在地面感應信 號接收器上感應一個幅值

8、和寬度與機車運行速度相對應的信號。地面感應接收器安裝于機車下部轉向架 或排障器）的兩側，共四個。前后相 互備份。 SS4改機車安裝在排障器的兩側，共兩個。兩節車的裝置相互備份）。如果，自動過分相控制裝置的檢測到機車處于重聯狀態，則延長行走一段距 離閉合主斷路器 SS4G延長行走 50m，SS7系列延長行走 30m ）。311 地面感應接收器地面感應接收器基于電磁感應原理，感應接收線圈與地面感應器的磁場相結合，完 成系統的定位識別。具有識別準確度高、響應時間短、抗干擾能力強、無故障運行 時間長等優點。312 地面感應器地面感應器是嵌入到軌枕里的永久磁鐵，具有耐高溫、耐腐蝕、不會損壞等特點， 適合

9、安裝在室外。地面感應器的安裝見附件 1/ 2032 控制系統 控制系統是由系統信號處理單元以及控制單元組成。系統信號處理單元具有采集感應接收器接收的定位信號、機車運行方向、處理相應的信息、發出相關的信息指令、自診斷故障信息、輸出顯示信息等功能。系統控制單元則由控制裝置的執行電路來實現，主要功能是根據由系統信號處理單元輸出的信號，控制牽引電流下降、通風機、壓縮機和劈相機斷開動作，最后執行主斷路器斷開動作。通過分相區后，根據接收到的定位信號，控制閉合主斷路器和控制牽引電流平穩上升。自動過分相控制裝置的面板示意圖如圖 6所示。自動過分相控制裝置的背面示意圖如圖 7所示。自動過分相控制裝置在前進方向右

10、側的感應接收器分別接收到預告感 應器信號和反向強迫感應器信號，以及前進方向左側感應接收器分別 接收到強迫感應器信號和反向預告感應器信號，將屏蔽感應接收信號 2 分鐘后開始感應接收信號。自動過分相控制裝置在通電、屏蔽接收信號結束或通過分相點后進 行一次自檢。自檢不通過則速度 / 故障指示燈發出 1Hz 的故障信號 紅色和綠黃 色指示燈交替亮），裝置停止使用，采用手動控制過分相。控制裝置在接收到手動閉合主斷路器信號和通過分相區后裝置自檢 時進行裝置復位。圖6 控制裝置的面板示意圖說明：狀態指示燈：I0.0感應接收器 1接收到感應信號則閃亮感應接收器 2接收到感應信號則閃亮/ 20感應接收器 3接收

11、到感應信號則閃亮感應接收器 4接收到感應信號則閃亮主斷路器合脈沖信號，閉合時亮，斷開時滅 機車端向前時亮機車有速度時閃亮機車端向前時亮I1.0 主斷路器合繼電器狀態檢測信號，自檢時閃亮主斷路器斷繼電器狀態檢測信號，自檢時閃亮主斷路器斷繼電器狀態檢測信號，自檢時閃亮Q0.0 過分相時接收到感應信號，發出 3s過分相信號Q0.1 過分相時發出斷開司機指令信號Q0.2 機車速度大于 5km/h時發出速度正常信號 紅色指示燈亮），機車速度低于 5km/h時發出無速度信號 綠黃色指示燈亮）， 裝置自檢故障時發出 1Hz的故障信號 紅色和綠黃色指示燈交 替亮）Q0.3 過分相時發出斷開輔機信號Q0.4 過

12、分相時發出斷開劈相機信號Q0.5 過分相時發出 1s主斷路器斷開信號Q0.6 過分相結束時發出 1s主斷路器閉合信號Q0.7 控制裝置自檢時發出自檢信號Q1.0/ 20過分相時發出控制裝置接入控制電路的信號，過分相結束取消控制裝置的接入 采用轉換開關裝置取消此功能）Q1.1 零位電路控制輸出 SS7AC使用）Q0 調速 1 輸出Q1 調速 2 輸出Q2 調速 3 輸出Q3 I0 緩降電路狀態I1I2I3說明：外接插頭：電源開關：圖7 信號處理器的背面示意圖動過分相控裝置與感應接收器、機車控制電路和 110V電源的連接自動過分相控制裝置的電源開關。信號處理器故障時可以關閉電源33燈顯指示燈顯指示

13、的主要功能是顯示整個系統運行的狀況。當系統異常時或接收到信號時燈 顯指示能及時、準確的發出燈光或蜂鳴聲以提醒司機。在機車的 、端司機室的操 縱臺上安裝一 個速度 /故障指示燈，一 個接收到 預告信號指示的蜂鳴器。速度/故障指示燈為控制裝置輸入速度狀態或故障狀態時的指示。 當機車速度小于 5Km/h 時速度 /故障指示燈為黃綠色亮，機車速度大 于 5Km/h 時速度 / 故障指示燈為紅色亮。如果機車速度大于 5Km/h 時/ 20 速度/故障指示燈仍為黃綠色亮，則機車速度信號有故障或自動過分相 裝置有故障，應停止使用自動過分相裝置。蜂鳴器用于指示接收到預告信號的狀況，當機車通過埋設在地面的預告感

14、應器 時，感應接收器接收到地面信號。自動過分相裝置檢測到感應接收器接收的信號， 開始自動過分相過程控制。同時，通過蜂鳴器向司機發出自動過分相已經工作。 如機車通過“禁止雙弓”標牌時，蜂鳴器沒有響，可以采用手動過分 相。主要性能指標41使用環境? 海拔高度不超過 2500m；? 最高周圍空氣溫度為 40，允許在 40存放；? 最低周圍空氣溫度為 40，允許在 40存放；? 周圍空氣濕度：最濕月份平均最大相當濕度不大于95 該月月平均最低溫度為 25）；? 相對于機車垂向、橫向、縱向存在著頻率 f 為 1 50Hz 時等于 1g；? 因機車連掛時沖擊，沿機車縱向激起的加速度不大于 3g。? 信號處

15、理器安裝在能防止風、沙、雨、雪直接侵襲的車體內。42 額定參數? 型號： GFX2型自動過分相裝置? 工作電壓： DC77V 137V。? 絕緣電阻： 500 。? 工作溫度： 25 70；? 適用速度范圍 10 300Km/h。? 感應接收器直流電阻： 620 5；43 技術要求/ 20? 車 載 自 動 過 分 相 裝 置 信 號 處 理 器 的 元 件 滿 足 TB/T3021- 2001鐵道機車車輛電子裝置標準要求的規定；44 工作性能441延時斷主斷路器 點，控制裝置收到過分相預告信號，根據機車通過 G1(G4 的速度 V，預告距離 L,北京以北 L=90m,大秦線 L=265m,

16、其他 L=170m,具體計算延 時公式如下 15Km/h斷開指令動作延時時間 (L*3.6/v-1 s 10%斷開輔機和劈相機延時時間 (L*3.6/v-0.2 s 10%/v s 10%90km/h速度 30km/h斷開指令動作延時時間 (L*3.6/v-4 s 10%斷開輔機和劈相機延時時間 (L*3.6/v-0.2 s 10%/v s 10%140km/h速度 90km/h斷開指令動作延時時間 L+35)*3.6 )/v-5 s 10%斷開輔機和劈相機延時時間 L+35)*3.6 )/v-1.2 s 10% 零位連鎖動作時間)主斷路器斷開動作延時時間 L+35)*3.6 )/v-1 s

17、10%速度 140km/h斷開指令動作延時時間 0.25 s 10%斷開輔機和劈相機延時時間 L+35)*3.6 )/v-1.2 s 10%零位連鎖動作時間)/ 20主斷路器斷開動作延時時間 L+35）*3.6 ） /v-1 s 10%442 立即斷主斷路器 接收地感器 2 信號） 斷開指令動作延時時間0.25s斷開輔機和劈相機延時時間 0.3s零位連鎖動作時間）主斷路器斷開動作延時時間 0.3s443恢復機車狀態 接收感應器 3或 4信號） 主斷路器閉合動作延時時間 0.05s 閉合劈相機動作延時時間 1.9s 10%閉合零位連鎖延時時間 SS7AC的閉合零位延時時間延長 14s） 閉合輔機

18、動作延時時間 4.9s 10% 閉合指令動作延時時間 5.1s 10%外形尺寸和感應接收器安裝要求車載自動過分相控制裝置外形及安裝尺寸如圖 8：感應接收器的外形、安裝尺寸和連線插頭插座定義如下圖 9：/ 20點位定義接收器信號接收器信號屏蔽線10距鋼軌內側 335mm-圖9 車載自動過分相裝置的感應接收器安裝如圖 10mm，距鋼軌踏面 110mm20mm）。圖 10系統對外連接圖信號處理器引線插座定義如下圖：/ 20173125112324點位定義 點位 定義1110V13端向前2T1接收器信號 114端向前3T1接收器信號 215重聯信號4T2接收器信號 116T1、T3接收器屏蔽層5T2接

19、收器信號 217T2、T4 接收器屏蔽層6T3接收器信號 118過分相指示燈信號7T3接收器信號 219端調速指令 1)8T4接收器信號 120端調速指令 22燈顯電源11速度傳感器 ( 23輔機電源 1)12主斷路器合脈沖信號24輔機電源 2)25劈相機電源 1)2913 / 20主斷路器合 1)劈相機電源 2)主斷路器合 2)主斷路器分 1)主斷路器分 2)12 芯插座管腳定義如下：點位 定義1司機指令地線2零位得電 13零位失電 1)24零位失電 2)調速指令 1)5調速指令 KI00231IftntUKf4Jd24&16KT 4皿10S 4&-z4】09 4MMSHO 4x611111

20、2,：48F4M1210.010.1IL（2公“1初； m； 怯乞冷i. y： g *；：. J細丁!丨匸衛諭小空“山化閃仁Bl ?門1卩小N】（aaiiduj9、“i 川.ED（怕川HL屯訊丨1 竺川機取42丨NDIU 114u15、1516、167r18192021R26rr話293031222_ 4_KHUOQ f】 M2MTTJ F- F F F中Apo-0 -匸 W4H 2S導2臥.電2,700 ( HlltrMGZ2?0(l10U12118txEESEIB 4&-dl0211GND2F320129116 -4&422N&-dJOFJH26F48-z2F48-IC8FIS-/22滬-IMI：16 4$-zl824V 3Q0m M&-/I6115 -X5 JZ204 4M2鄧 4MIO206 -4-ZIO20? 45-x!4208 -4S-dl2 2O9IS-Z12119 -4S-Z50IX* ：330：10114 4M142B Z162i4F4M26a17011702F411-.P4*15VF4R-IC4F48t2：F48-Z24F4S-/2623