DF4B型内燃机车控制电路改造

李永辉

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司

0引言

DF4B型内燃机车为干线客运和货运设计，适合高速、长距离运行。但当DF4B型机车作为调车机运行时，长期低速、短距离运行。这种运行模式导致机车频繁换向，机车接触器在负载状态下频繁通断产生反电动势，反电动势导致接触器主触头之间的空气被击穿而产生拉弧现象，严重烧损接触器触头，接触器有效寿命造成很大的损害，机车电路系统故障率高，影响平稳运行。

为了降低接触器的故障率，改造机车控制电路，避免接触器断开时产生拉弧烧损触头，既能够确保操作简单、流畅，也能保护电器部件，提升控制电路的工作可靠性。本文设计、实施了控制电路的改造方案，取得了预期效果。

1原控制电路的问题及改动原则。

1.1原控制电路存在的问题。

在东风4B型机车原有设计下，在闭合机车控制电路机控开关2K后，司控器手柄提到1位主发电机发电，机车走车。司控器手柄处于1位时，走车控制电路动作顺序是换向开关—励磁机励磁接触器—牵引电机接触器—励磁接触器。当手柄退回0位时，走车控制电路中励磁机励磁接触器、励磁接触器、牵引电机接触器同时带负载断电。其中牵引接触器电流在200A至400A之间。带负载断电会产生瞬间反电动势，在接触器动、静触头之间空气被击穿后产生严重的拉弧，轻则烧损触头，重则动静触头过热粘连而剥离损坏。

调车作业需要在股道之间频繁转换。为了保证安全调车，调车安全监控系统给特定区段设置了最高车速。另外，调车员也会通过机控器频繁发送限速指令，以满足行车安全需求。乘务员必须在作业效率和作业安全之间做出平衡的选择（速度高效率高风险大，速度低效率低风险小），不得不频繁地加载和卸载。在原设计的控制电路中，每次加载和卸载就意味着控制电路所有接触器都通断一次。接触器的每次通断都意味着受到一次烧损。

为了解决DF4B型机车作为调车机运行时，因走车控制电路接触器频繁通断而导致的动静触头烧损，需要改造走车控制电路，改变接触器动作顺序，避免接触器带负载断电，消除动静触头的损坏。

1.2改造控制电路的原则和目标。

在设计电路改造方案之前，有几个原则必须谨记。第一是必须确保安全，即改造之后的电路必须保持所有原电路的保护功能，不能存在安全隐患。第二是改造后的电路操作必须简单、可靠。其一是操作起来简单，以使乘务员、检修人员学着容易、用着方便。其二是电器柜空间有限，改造中尽可能少增加电器部件，尽可能少增加电线。其三是运行过程中功能可靠。电路改造的初衷是降低控制电路系统的故障率，提升运行的可靠性，所以改造后的电路必须故障率更低、更加可靠。在坚持以上两个原则的同时，必须谨记一个目标，即改造方案应针对调车作业模式展开，以方便调车作业为目的。

2控制电路改造

根据上述的控制电路改造的目标和原则，此次改造主要利用现有电路改动接线位置、改变主要接触器的动作顺序实现改造目标，尽量少增设线路、少增加电器部件。

根据反电动势与线圈电流的关系，可知电路电流越小，反电动势越小，拉弧损伤越小；电路电流越大时，反电动势越大，拉弧烧损越严重。因此，改造的主要思路是改变原电路的动作顺序，让小电流电路在通电状态下通断，大电流电路在无电状态下通断，消除反电动势导致的拉弧，实现保护大电流接触器触头的目标。具体的改造按照以下四个步骤实施。

2.1励磁机励磁接触器（以下称LLC）线圈电路改造。

由于励磁机励磁接触器电流最小，确定改动后的电路仅有LLC带电通断。将LLC线圈正电源328号线从1C改动接到X2/9接线柱，当司控器手柄提到降位时，司控器6号触点闭合，LLC线圈得电闭合。此时，牵引电机接触器和励磁接触器共7部大电流接触器已处于闭合状态。当司控器手柄回到1位时，LLC在带电状态下断开，产生反电动势拉弧，但牵引电机接触器和励磁接触器均处于闭合状态，不会产生拉弧烧损。当司控器手柄回到0位时，牵引电机接触器和励磁接触器无负荷断电，不会产生反电动势，不会产生任何烧损，进而保护了牵引电机接触器和励磁接触器。于改动前相比，改动后通过LLC主触头的电流和改动前一样大，LLC的反电动势并未改变。但因LLC主触头电流本来较小，带负荷通断产生的拉弧损伤可接受。

2.2增加1位不走车继电器（YWZJ)。

在改动LLC电路之后，在原控制电路中增加YWZJ。YWZJ线圈正电接在1C正电，负电接入LLC原电路。YWZJ设置一对正连锁，正端接在X3/5，负端接在牵引接触器线圈正端。当司控器手柄提到1位时，YWZJ闭合，其辅助触头闭合导通牵引电机接触器线圈，6台牵引电机接触器主触头在无载状态下导通。6台牵引电机接触器闭合后6套辅助正连锁导通LC线圈，LC在无电状态下闭合。反之，当司控器手柄回到0位时，YWZJ最先断开，之后牵引电机接触器和励磁接触器在无载状态下断开。避免产生拉弧烧损。

2.3第一中间继电器（1ZJ)线圈电路改造。

原电路中1ZJ线圈正端接在X2/9接线柱，负端直接接入电路负端，1ZJ在降位闭合，平稳启动电阻接入励磁电路。当1位不走车后，如果1ZJ在降位闭合，就会将平稳启动电阻全部接入励磁电路，无法实现调节启动电流的作用。因而，将1ZJ线圈负端从X8/15改动到X7/15，当司控器手柄提到升位时1ZJ线圈得电闭合，平稳启动电阻接入励磁电路，实现调节励磁电流的作用。

2.4卸载显示灯与运记工况电路改造。

在原电路中，卸载显示灯和运记工况正端共同接在LC线圈正连锁，但在控制电路改动之后，LC通断状态已改变，无法正确显示控制电路状态。为此，将卸载显示灯和运记工况正端改动接入到LLC正连锁，从而实现正确显示控制电路状态的目标。

3. 结束

在完成DF4B型机车控制电路改造方案的设计和试验之后，将该方案同步在同类型的其它三台DF4B型机车上予以实施。经过改造之后的四台机车操控虽然与原电路不同，但在经过培训、实习之后，机车司机认为改造之后的控制电路操控性能良好。尤其是牵引电机接触器和励磁接触器的烧损状况彻底改善，在降低检修维护压力的同时，杜绝了大功率接触器的火灾隐患，使得电器柜安全性能大大提升。

参考文献：

[1]  刘达德.东风4B型内燃机车结构·原理·检修[M]. 北京：中国铁道出版社，2008. 124-148.

[2]  赵永安，陈克安，施能. 东风4内燃机车电力传动[M]. 大连：大连理工出版社，1993. 6-57.