DF4机车光电型过渡与速度信号输出装置的研究

　　1 概述

　　东风4b型机车过渡装置是用于实现机车两级磁场消弱的控制元件，它采集机车轴端测速电机输出的电压信号，控制两个继电器来驱动组合接触器接通或断开磁场消弱电阻，达到机车自动进行磁场消弱的目的，它的工作可靠性直接影响着机车牵引电机的工作环境好坏。目前为过渡装置提供机车速度信号的测速电机为机械齿轮传动, 机车在运行过程中产生振动较大，机械磨损严重,使测速电机线圈、轴承、齿轮、拔叉等经常损坏，因此测速电机故障率很高，使过渡装置由于速度信号不良而经常不能正常工作。机车乘务员只能靠手动完成机车过渡控制，如果过渡点掌握不好，就会造成牵引电机环火，为运输安全埋下隐患。

　　当前，新型东风4d、东风8型机车等都已采用光电传感器为过渡装置、电阻制动装置提供速度信号，光电传感器与机车通过万向轴联接，它受机车震动的影响很小，且结构简单、可靠性高、安装维修方便、使用寿命长、测速准确。因此，光电传感器取代机械式测速电机是一种必然的发展趋势。本研究借鉴东风4d、东风8型机车的经验，并综合考虑东风4b型机车的特殊情况，研制成功了机车光电型过渡与速度信号输出装置。

　　2 设计方法

　　2.1 设计思路

　　在不改变或较少改变机车原有设计的基础上，利用为机车监控装置提供速度信号的光电传感器中空余的一路速度信号，开发研制一种使用光电传感器输出的脉冲信号作为机车速度信号，实现机车自动过渡控制并为电阻制动装置及机车速度表提供速度信号的具有较高的可靠性，与机车设备可完全兼容的设备，将此设备命名为机车光电型过渡与速度信号输出装置。

　　根据光电传感器提供的200脉冲/转速度信号，设机车轮径为d(mm)，单位采样周期为t(s)，t周期所采集的脉冲数为x，则速度s为:

　　s=(π×d×x×3600)/(200×t×1000000)(km/h) (1)

　　考虑到机车轮径在950mm~1050mm中变化，需要针对机车轮径数据进行调整，为此本装置设计了一种手动调整方式，设置一个按键可以直接输入机车轮径数据，对不同的轮径变化自动调整不同的单位采样周期，经单片机对采集的数据线性平滑处理后提供给机车速度表。

　　为适应机车对速度信号的使用要求，本装置提供两组两路可编程开关量信号控制触点(每路常开常闭触点各一组)作为机车过渡装置控制使用，提供一路电流信号供两端速度表使用，提供一路电压信号供电阻制动装置使用。

　　2.2 对原df4机车的改造

　　(1) 机车光电型过渡与速度信号输出装置直接安装于机车原过渡装置的安装位置，并使用原过渡装置的插头驱动过渡电磁阀。