HXD3 型交流传动货运电力机车的电气线路_hxd3型电力机车电路
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第五节HXD3 型交流传动货运电力机车的电气线路
HXD3 型交流传动货运电力机车的电气线路主要由主电路、辅助电路、控制电路、行车安全综合信息监控系统电路和空气管路系统电路组成。
一主电路
机车主电路主要由网侧电路、主变压器、主变流器及牵引电动机等组成,具体电路附后，见 Traction Circuit 3W3RA217R11。
1网侧电路
网侧电路由 2 台受电弓 AP1、AP2、2 台高压隔离开关 QS1、QS2、1 个高压电流互感器 TA1、1 个高压电压互感器 TV1、1 台主断路器 QF1、1 台高压接地开关 QS10、1 台避雷器 F1、主变压器原边绕组 AX、1 个低压电流互感器 TA2 和回流装置 EB1～6 等组成。接触网电流通过受电弓 AP1 或 AP2 进入机车，经高压隔离开关 QS1 或 QS2 和主断路器 QF1，通过高压电流互感器 TA1 进入车内，经 25kV 高压电缆与主变压器原边 1U 端子相连，经过主变压器原边，从 1V 端子流出，通过 6 个并联的回流装置 EB1～EB6，从轮对回流至钢轨。主变流器和牵引电动机电路
机车采用两组主变流器 UM1、UM2，分别由主变压器的牵引绕组 2U1~2V6 供电，主变流器再分别给牵引电动机 M1、M2、M3 和 M4、M5、M6 供电。
两套主变流器的电路完全相同，以下就主变流器 UM1 的电路进行说明。
主变流器
UM1 内部可以看成由个独立的“整流—中间电路—逆变”环节（称为牵引变流器）构成。每组牵引变流器分别有 2 个接触器、1 个输入电流互感器、1 个充电电阻、1 个四象限整流器、中间电路、1 个 PWM 逆变器、2 个输出电流互感器等组成。
机车 6 组牵引变流器的主电路和控制电路相对独立，分别为 6 个牵引电动机提供交流变频电源。当其中一组或几组发生故障时，可通过 TCMS 微机显示屏，利用触摸开关将故障的牵引变流器切除，剩余单元仍可继续工作, 实现整车的冗余控制。
工作原理 : 当中间电压为零时，主变压器的牵引绕组通过充电电阻向四象限整流器供电，给中间直流回路支撑电容充电。当中间直流电压达到 2000V 时，充电接触器切除充电电阻，中间电路预充电完成。在逆变器工作之前，牵引绕组迅速向中间直流回路支撑电容充电，直至2800V。此时，牵引变流器起动充电过程完成，逆变器可以投入工作。机车再生制动时，逆变器工作在整流状态，四象限整流器工作在逆变状态，并通过中 间直流回路向主变压器牵引绕组馈电，将再生能量回馈至接触网。（1）四象限整流器是一个脉宽调制变流器，它将电源的交流电压，通过脉冲宽度控制，控制中间直流电压的幅值和流入变流器的交流电流相位，使交流电流的波形尽量接近正弦，使得交流侧的基波电压和基波电流的相位差接近于 0，这样既限制了谐波电流分量，又提高了机车功率因数。因此与相控整流器比较，四象限整流器有很高的功率因数，谐波电流含量也小得多。
对 HXD3 型电力机车，6 组四象限整流器的调制波相位是一致的，但载波的相位不一致．依次相差 30°、60°180°，从而达到消除谐波的目的，通过这样做还可以保证等效干扰电流 Jp2.5A。
（2）中间直流电路。机车采用的是电压型逆变器，为了稳定中间回路电压，并联了大容量的支撑电容，同时它还对四象限脉冲整流器和逆变器产生的高次谐波电流进行滤波。中间直流电路主要由中间电压支撑电容、瞬时过电压限制电路和主接地保护电路组成。该车中间直流电路与欧洲和国内以往的交流传动电力机车不同，取消了二次滤波电路，它是通过逆变器的软件控制，来消除二次谐波电压的影响，大幅度抑制牵引电机电流脉动现象和转矩脉动现象。瞬时过电压限制电路由 IGBT 和限流电阻组成。
主接地保护电路由跨接在中间回路的两个串联电容和一个接地信号传感器组成。每台主变流器含有三套独立的接地保护电路，可以分别对 3 组牵引变流器进行接地监测和保护。接地检测信息送至 TCMS，可以实现故障显示。可以通过接地故障转换开关，实施对接地保护的隔离。保护电路
（1）主变压器牵引绕组过流保护。在每组牵引变流器的输入回路中，设有 1 个输入电流互感器 ACCT，起控制和监视变流器充电电流及牵引绕组短路电流的作用，其动作保护值为 1960A。保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断信号，通过复位开关可进行恢复。若这种故障在 3 分钟内连续发生两次，故障将被锁定，必须切断 CI 控制电源，才能恢复正常。
（2）主接地保护电路。电路构成如上所述。主牵引回路正常时，由于只有 1 点接地，接地保护电路中流过的电流为零，接地信号检测传感器无信号输出。当主电路某一点接地时则形成回路，接地检测回路有故障电流流过，传感器输出电流信号，使保护装置动作，其动作保护值为 10A。保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出跳主断信号。此时司机可将故障支路的变流器切除,机车还剩
5／6 的牵引动力，继续维持机车运行，回段后再作处理。若确认只有一点接地，也可将控制电器柜上对应的接地开关打至“中立位”，继续维持机车运行，回段后再作处理。
（3）牵引电动机过流保护。在每组牵引变流器的输出回路中，设有输出电流互感器
CTU、CTW，对牵引电机过载及牵引电机三相不平衡起控制和监视保护作用。牵引电机过载保护的动作值为 1400A。当保护发生时，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时主变流器控制单元向微机柜 TCMS 发出 CI 过流信息，实施跳主断。（4）原边电压保护。当原边网压高于 32kV 且持续 10ms 或者是高于 35kV 且持续 1ms 时，CI 实施保护，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出原边过电压信息。当原边网压低于 16kV 且持续 10ms 时，CI 实施保护，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开，同时向微机控制系统发出原边欠压信息。
（5）瞬时过电压保护。在机车出现空转、滑行或者受电弓离线造成的网压中断等情况时，牵引变流器的中间回路上可能出现瞬时过电压，为了防止这种过电压对变流器造成损坏，在中间直流回路设有瞬时过电压限制电路，由 IGBT 和限流电阻组成，通过牵引变流器中间直流回路电压传感器的监测。这是一种多次重复方式的保护，当过电压存在时，该 IGBT 将导通，直流回路能量经限流电阻放电和释放，消除过电压。当中间回路电压大于等于 3200V 时，瞬时过电压保护环节动作，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开。此外，当中间回路电压小于等于 2000V 时，中间回路低电压保护环节动作，四象限脉冲整流器和逆变器的门极均被封锁，输入回路中的工作接触器断开（库内动车除外）。
（6）牵引变流器的检修安全连锁保护。在检查或操作牵引变流器之前，须断开真空主断路器，降下受电弓，然后闭合主变流器的试验开关，通过司机台上的微机显示屏确认设备内的电容器已放电完毕（小于 36V）或观察故障显示灯中的“预备”灯灭后，才能进行检查操作，否则中间回路的支撑电容上有很高的电压，未及时放完会危及人身安全。
4其它控制
（1）原边电压显示机车设置 2 块网压表 PV1、PV2。当受电弓升起后，可分别用来显示接触网电压。在机车控制系统自检正常后，通过微机显示屏也可观察到原边电流和网压。
（2）库内动车库内电源通过单相插座送到二、五位牵引电动机的牵引变流器环节，进行库内动车作业。机车共设置 2 个主电路入库插座和 2 个主电路入库转换开关，方便库内动车需要。当需要用牵引电动机 M2 动车时，在主电路入库插座 XSM1 处接入库内动车电源引线，转换主电路入库转换开关 QS3，再闭合地面电源，通过操纵司机控制器机车便可以向前、后移动；当需要用牵引电动机 M5 动车时，在主电路入库插座 XSM2 处接入库内动车电源引线，转换主电路入库转换开关 QS4，再闭合地面电源，通过操纵司机控制器机车便可以向前、后移动。
二辅助电路
机车辅助电路可以分成相对独立的三部分：辅助电动机供电电路和辅助加热装置电路。辅助变流供电电路
辅助电动机供电电路由辅助变流器、辅助滤波装置、电磁接触器、自动开关、辅助电动机等组成。辅助变流器是辅助电动机供电电路的核心。机车共设置有 2 套辅助变流器 UA11、UA12（又称作 APU1、APU2），分别同 2 套主变流器 UM1、UM2 安装在一起。
辅助变流器 UA11、UA12 都有 VVVF 和 CVCF 两种工作方式，可以依据连接的辅助电动机情况进行设置。机车正常运行时，辅助变流器 UA11 工作在 VVVF 方式，辅助变流器 UA12 工作在 CVCF 方式，分别为机车辅助电动机供电。每一台辅助变流器的额定容量是按照独立带整车辅机的情况设计的，因此正常情况下，辅助变流器 UA11、UA12 基本上以 50%的额定容量工作。
当某一套辅助变流器发生故障时，不需要切除任何辅助电动机，另一套辅助变流器可以承担机车全部的辅助电动机负载。此时，该辅助变流器按照 CVCF 方式工作，辅助电动机系统按全功率运行，惟有两台压缩机中，只有操纵端压缩机可以投入工作，从而确保机车辅助电动机供电系统的可靠性。辅助变流器的故障转换控制由机车微机控制系统（TCMS）自动完成。辅助变流器的中间直流回路同时给 110V 电源充电模块供电。辅助变流器 UA12 的输出还经隔离变压器，给司机室各加热设备及低温预热回路辅助变流器内设有元器件过压、过流保护。
辅助变流器 UA11、UA12 的额定容量均为 230kVA，分别由主变压器 TM1 的两个辅助绕组 3U1、3U2 供电，辅助绕组的电压均为 399V。
辅助变流器
UA11 的输出，经过辅助滤波器
LC，通过输出接触器
KM11 给牵引风机电动机 MA11、MA12、MA13、MA14、MA15、MA16 和冷却塔风机电动机 MA17、MA18供电。
辅助变流器 UA12 的输出，同样经过辅助滤波器 LC，通过输出接触器 KM12 给空气压缩机电动机 MA19、MA20、主变压器油泵 MA21、MA22、司机室空调 EV11、EV12、主变流器内部的水泵
WP1、WP2、辅助变流器风机
APBM1、APBM2 供电，同时
UA12还经过 AT1 隔离变压器，分别向司机室内的辅助加热设备、卫生间及压缩机加热回路和低温预热设备提供 AC220V 和 AC110V 交流电源。
在辅助变流器 UA11 或辅助变流器 UA12 发生故障的情况下，TCMS 将自动断开其相应的输出接触器 KM11 或输出接触器 KM12，再闭合故障转换接触器 KM20，把发生故障的辅助变流器的负载切换到另一套辅助变流器上，由该辅助变流器对全车的三相辅助电动 机供电。当在库内需要对机车的辅助电动机进行动作及转向确认时，可通过辅助电路库用插座XSA1，并操作辅助电路库用转换开关 QS11 将 DC600V 库内电源引入辅助变流器 UA12，进行辅助系统库内
600V 动作试验。为了确保所有辅机均可工作，应通过微机显示屏将辅助变流器 UA11 隔离。
机车上的各辅助电动机均通过各自的自动开关与辅助变流器连接，除 2 台空气压缩机外，均不设电磁接触器，使得辅助电动机电路更简化、更可靠。当辅助变流器采用软起动方式进行起动，除空气压缩机电动机外，其他辅助电动机也随之起动。空气压缩机的起动受电磁接触器的控制，电磁接触器受机车司机控制扳键开关和总风缸空气压力继电器的控制。
在辅助变流器 UA11、UA12 内部，分别设有 1 套接地保护装置，进行辅助系统主电路的接地保护。当对应辅助回路发生接地故障且确认只有一点接地时，可以将控制电器柜内对应的接地故障转换开关置“中立位”，继续维持机车运行，回段后再作处理，也可将故障的辅助变流器切除，机车维持一组辅助变流器供电，回段后再作处理。
在每一组辅助变流器的输入回路中，设有输入电流互感器 ACCT，起控制和监视辅助变流器充电电流及辅助绕组短路电流的作用，其动作保护值为 1600A。保护发生时，四象限整流器的门极均被封锁，工作接触器
K、AK 均断开，同时向微机控制系统发出跳主断的信号，该故障消除后 10s 内自动复位，如果此故障在 2 分钟内连续发生两次，该辅助变流器将被锁死，必须切断辅助变流器的控制电源，才可解锁。
在每一组辅助变流器的输出回路中，设有输出电流互感器 CTU 和
CTW，对辅助电动机回路过载及辅助电动机三相不平衡起控制和监视保护作用，辅助电动机回路过载保护的动作值为 850A。保护发生时，逆变器的门极均被封锁，同时向微机控制系统发出跳主断的信号。该故障消除后 10s 内自动复位，如果此故障在 2 分钟内连续发生 6 次，该辅助变流器将被锁死，必须切断辅助变流器的控制电源，才可解锁。
辅助变流器中间直流回路设有两组电压监测环节，其中
DCPT4 是用于四象限整流器的控制，DCPT5 是用于逆变器的控制：当 DCPT5 监测到中间回路电压大于等于 825V 或小于等于
580V 时，中间回路电压保护环节动作，逆变器门极被封锁，逆变器停止输出；当 DCPT4 监测到中间回路电压大于等于 825V 或小于等于 270V 时，四象限整流器门极被封锁，四象限整流器停止输出。当辅助变流器的输入电压低于
279V 即网压低于
17.5KV 时，低压保护环节动作，四象限整流器门极被封锁，工作接触器 K、AK 断开，四象限整流器停止输出。当辅助变流器的输入电压高于
502V 即网压高于
31.5KV 时，过压保护环节动作，四象限整流器器的门极被封锁，工作接触器 K、AK 断开，四象限整流器停止输出。
每组辅助变流器，均可向 110V 充电模块提供 DC750 电源，输出电源回路通过熔断器DF 进行短路过载保护，熔丝额定值为 32A。当 DF 出现熔断后，辅助变流器将通知微机控制系统 TCMS，进行 110V 充电模块输入电源的转换，由非故障的辅助变流器向 110V 充电模块提供直流电源，同时微机显示屏也进行相应故障显示和记录。
2辅助加热装置电路
机车辅助加热装置主要有电热玻璃 EH11-
12、膝炉 EH15-
18、侧墙暖风机 EH19-
22、脚炉 EH23-
26、后墙暖风机 EH27-30、司机室多功能热水器 EH31-32 及低温预热回路等，它们均由 UA12 通过隔离变压器 AT1 进行供电。
在膝炉、侧墙暖风机、脚炉、后墙暖风机支路上设置了功能转换开关
SA11、SA12，进行投入和切除转换，并设置了空气自动开关 QA31A 和 QA31B 进行过流保护。
在电热玻璃支路上设置了功能转换开关
SA13、SA14，进行投入和切除转换，并设置了空气自动开关 QA32 进行过流保护。
在司机室多功能热水器支路上设置了空气自动开关 QA33 进行过流保护。另外，还设置了 2 个司机室电源插座 XSA3、XSA4，给司机室提供 220V 交流电源，方便机车的需要。
机车辅助加热回路中，还设有低温预热回路，最初采用 DC110V 低温预热，机车一旦可以升弓合主断，辅助变流器可以工作，就转由 AC110 V 低温预热。当机车需要低温预热时，首先闭合自动开关 QA56、QA72，接触器 KM22 闭合，将采用 DC110V 低温预热方式，对辅助变流器、110V 电源充电模块、TCMS 微机系统等进行加热。预热一定时间，当微机可以升弓合主断，辅助变流器正常工作后，继电器 KE11 和接触器 KM21 闭合，接触器 KM22断开，转由
AC110V 进行低温预热，对主变流器、辅助变流器、110V 电源充电模块、总风压力开关、重联插座等进行加热。通过闭合自动开关 QA73，可以对撒砂装置进行加热。通过闭合自动开关 QA74，可以对压缩机进行低温加热，通过温控开关 TR-1，可以实现压缩机低温加热的自动投入和切除，当压缩机进行低温加热时压缩机不能工作。在压缩机的控制回路里，还设有温度保护开关
TS-1 和压力保护开关
PS-1，通过其常闭连锁，实现对压缩机的安全保护。
三控制电路
机车的控制系统是以日本东芝公司的机车微机控制监视系统（简称 TCMS）为核心，结合目前国内现有的机车行车安全综合信息监控系统和克诺尔的CCB-Ⅱ电控制动系统，配以机车外围电路来进行设计的。TCMS 主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和诊断，并将有关信息送到司机操纵台上的微机显示屏。TCMS 包括 1 个主控制装置和 个显示单元，其中主
CPU 采用冗余设计，设有两套控制环节，一套为主控制环节（Master），一套为热备控制环节（Slave）。当主控制环节（Master）发生故障时，备用控制环节（Slave）立即自动投入工作。
机车的控制电路系统主要完成下列功能：（1）顺序逻辑控制：如升、降受电弓，分、合主断路器，司机控制器的换向、牵引、制动，辅助电动机的逻辑控制，机车库内动车逻辑控制，主辅变流器库内试验逻辑控制等。
（2）机车特性控制：采用恒牵引力/制动力+准恒速特性控制，实现对机车的控制要求。（3）定速控制：根据机车运行速度，可以实现牵引工况下机车恒定速度控制。
（4）辅助电动机的控制：除空气压缩机外，机车各辅助电动机根据机车准备情况，在外部条件具备的前提下，由 TCMS 发出指令，与辅助变流器同时启动、运行。空气压缩机则根据总风缸压力情况，通过控制接触器的分合来实现控制。
（5）CCB-Ⅱ制动机的电空网络控制和机车防滑行保护。
（6）机车粘着控制：包括防空转、防滑行控制、轴重转移补偿控制。
（7）故障诊断、显示与保护：通过设在司机室的微机屏显示机车正常运行的状态信息，如：网压、原边电流、机车工况、级位、机车牵引力、机车速度等，正常的设备工作状态，如：主变流器、辅助变流器等；正常的设备开关状态，如：主断路器、辅助接触器、各种故障转换开关；显示机车即时发生的故障信息，发生故障的设备、故障处理的方法等，并将故障发生时的有关数据记忆。
（8）机车重联控制：最多可以实施同型号的 4 台机车重联。机车的控制电路具体分述如下：
控制电源电路
机车
DC110V 控制电源采用的是高频电源模块
PSU 与蓄电池并联，共同输出的工作方式，再通过自动开关分别送到各条支路，如微机控制、机车控制、主变流器、辅助变流器、车内照明、车外照明等。
PSU 的输入电源来自 UA11 或 UA12 的中间回路电源，当 UA11 和 UA12 均正常时，由 UA12 向 PSU 输入 DC750V 电源，当 UA12 故障时，转由 UA11 向 PSU 输入 DC750V电源。DC110V 充电电源模块 PSU 含两组电源，通常只有一组电源工作，故障发生时另外一组电源自动启动，每组电源模块的输入电压为
DC750V，输出电压为
DC110V±2%，额定输出电流为
55A，输出功率为
6050W（25℃），采用自冷方式，控制电源电压采用DC750V。
PSU 电源模块上设有两个转换开关 SW1 和 SW2，其中 SW1 有两档，“TCMS”和“手动控制”，SW2 也有两档，“电源
1”和“电源
2”，其中“TCMS”档表示由微机自动控制，奇数日，电源 1 工作，偶数日，电源 2 工作，如果其中一组电源出现故障，可自动切换。“手动控制”表示人为设定，如果 SW2 置“电源 1”，表示电源 1 工作，如果 SW2 置“电源 2”，表示电源 2 工作，如果在手动状态下，电源出现故障，不能自动切换。
控制电路自动开关有：微机 1 控制自动开关 QA41、微机 2 控制自动开关 QA42、司机控制 1 自动开关 QA43、司机控制 2 自动开关 QA44、机车控制自动开关 QA45、主变流器自动开关 QA46、辅助变流器自动开关 QA47、车内照明自动开关 QA48、车外照明自动开关 QA49、前照灯自动开关 QA50、辅助设备自动开关 QA51、无线电台自动开关 QA52、自动信号自动开关 QA53、监控装置自动开关 QA54、电控制动自动开关 QA55、低温预热自动开关
QA56，110V 电源控制自动开关
QA106、门控开关
QA102、自动过分相控制开关 QA71、空调机组控制开关 QA104、QA105、撒砂加热控制开关 QA73 等。
在控制电器柜上设置了控制电源电压表
PV71，在两端操纵台上也设置了控制电源电压表
PV41、PV42，用于随时监视控制电源的电压情况，并且通过微机显示屏也可监视控制电源的电压情况。
司机指令与信息显示电路
具体电路附后，见 Control Circuit
3W3RA220-1R17 和 3W3RA220-2R17。在机车 I、II 端司机室设置了完全相同的控制指令开关，可以分别对机车微机控制监视系统发出命令，实现对机车的控制。下面以 I 端司机室控制指令为例进行说明，同时将 II 端对应的控制器件代号用“（）”进行表示。
（1）司机电钥匙开关
SA49（SA50）：有两个位置：“合”、“分”，当置“合”位置时，机车
I 端即被设定为操纵端。
（2）主司机控制器 AC41（AC42）：有两个手柄：方向手柄和调速手柄。方向手柄有“向前”、“向后”和“0”三个位置。调速手柄可以提供牵引级位 0～13 级，制动级位*～12 级。
（3）两个手柄之间设有机械连锁：当调速手柄在“0”位时，方向手柄方可进行转换；方向手柄在“0”位时，调速手柄不能移动，只能在“0”位。（4）受电弓扳键开关
SB41（SB42）：有三个位置，分别为“前受电弓”、“后受电弓”、“0” 位。当 SB41 置“前受电弓”或“后受电弓”位时，受电弓电空阀 YV41 或 YV42 线圈得电，在空气管路压力正常的前提下，受电弓 AP1 或受电弓 AP2 升起；当 SB41 置“0”位，受电弓AP1 或受电弓 AP2 均降下。
（5）主断路器扳键开关 SB43（SB44）：有三个位置，分别为“主断分”、“主断合”、“0”位。该扳键开关为自复式，正常位置是“0”位。当开关置“主断合”位 1 次时，如果主断闭合的相关逻辑正常，主断路器
QF1 线圈得电，在空气管路压力正常的前提下，主断路器
QF1 闭合；当扳键开关置“主断分”位 1 次时，主断路器 QF1 线圈失电，主断路器 QF1 分断。
（6）空气压缩机扳键开关
SB45（SB45）：有三个位置，分别为“主压缩机”、“强泵”、“0”
位。在辅助变流器工作的前提条件下，当开关置“主压缩机”位，并且总风缸空气压力继电器 KP51-
1、KP51-2（KP51-1：风压低于 750kPa 时闭合，风压高于 900kPa 时断开；KP51-2：风压低于 825kPa 时闭合，风压高于 900kPa 时断开）闭合时，空气压缩机接触器 KM13、KM14 依次得电闭合，空气压缩机1、2 依次投入工作。当风压低于 825kPa 时 KP51-2 闭合，但 KP51-1 打开，此时只有操纵端压缩机工作。当开关置“0”位，空气压缩机接触器 KM13或 KM14 失电分断，空气压缩机停止工作。若总风缸空气压力继电器 KP51 发生故障，空气压力开关不能正常闭合时，可以将扳键开关置“强泵”位，强制空气压缩机接触器 KM13、KM14 得电闭合，空气压缩机1、2 投入工作。
（7）机车故障复位按钮 SB61（SB62）、过分相按钮 SB67（SB68）、定速控制按钮 SB69（SB70）、警惕装置控制按钮
SB96（SB97）均为自复式按钮，警惕装置控制开关
SA101（SA102）为脚踏开关，紧急制动按钮 SA103（SA104）为自锁按钮。
（8）当机车在正常运行中发生牵引变流器故障同时不能自行恢复时，故障信息在司机室信息显示单元中显示出来，司机可以根据提示，通过按动故障复位按钮 SB61（SB62）1次，将信号送到 TCMS，TCMS 再通过信息传递，通知牵引变流器实现故障的恢复。
（9）当机车需要实施紧急制动时，可以按下紧急制动按钮
SA103（SA104），首先分断主断路器，停止主变流器、辅助变流器的工作，同时机车进入紧急制动状态，实施列车紧急空气制动。
（10）在机车正常运行过程中，如快到分相区时，司机可以按动“过分相”按钮 SB67（SB68）次，机车进入半自动过分相状态。首先，机车断开主断路器，辅助变流器、主变流器停止工作，机车通过高压电压互感器检测机车网压变化情况，当确认机车通过了分相区，接触网电压恢复至正常值并延迟一定时间后，自动闭合主断路器，起动辅助变流器、主变流器等，并使机车状态恢复到过分相区前的状态。（11）当机车速度大于等于
15km/h，且机车未实施空气制动时，若按下“定速控制”按钮SB69（SB70），当时的机车运行速度被确定为“目标速度”，机车进入“定速控制”状态。当机车实际速度大于“目标速度＋2km/h”时，TCMS 控制机车进入电气制动工况；当机车的实际速度降低到“目标速度＋1km/h”时，电气制动力降至 0。当机车实际速度小于“目标速度－2km/h”时，TCMS 自动控制机车进入牵引工况；当机车的实际速度升高到“目标速度－1km/h”时，牵引力降至 0。机车进入“定速控制”状态后，司机控制器调速手柄的级位变化超过 1 级以上时，机车“定速控制”状态自动解除。
（12）当机车速度大于等于
30km/h，且机车未实施紧急制动时，机车警惕装置进入监视状态，此时每 1 分钟内,司机应按警惕装置控制按钮 SB96（SB97）或踩警惕装置控制开关SA101（SA102）1 次，使警惕装置重新进入监视状态，否则超过 1 分钟未按，警惕装置进入报警状态，蜂鸣器响，再延迟 10s，如果司机仍未按警惕装置控制按钮 SB96（SB97）或踩警惕装置控制开关
SA101（SA102）1 次，则警惕装置动作，发出紧急制动指令，使机车进入紧急制动状态。此装置的设立，是为了提醒司机集中精力开车，防止意外情况发生，确保行车安全。
在机车 I、II 端司机室分别设置了完全相同的机车微机显示屏 PD41、PD42，它们的信息来源是 TCMS。TCMS 将来自机车主变流器、辅助变流器、各个控制继电器、接触器、转换开关等的信息进行综合，通过微机显示屏 PD41、PD42 进行显示，方便司机了解机车各主要电器设备的工作情况，确保行车安全。
在机车
I、II 端司机室分别设置了完全相同的机车故障显示灯，安装在个多功能状态仪表组合模块中，用于机车故障的显示。分别为：微机正常、主断分、预备、零位、欠压、主变流器故障、牵引电动机故障、辅助变流器故障、压缩机故障、牵引风机故障、冷却风机故障、油泵故障、水泵故障、原边过流、次边过流、主接地、辅接地、电制动、制动系统故障、空转、控制接地、停车制动。其中，除微机正常、主变流器预备为绿色工作显示外，其他均为红色故障显示。
机车逻辑控制和保护电路主要是将各辅助电动机自动开关、各风速继电器故障隔离开关、高压故障隔离开关、压缩机接触器状态、主断路器状态、辅助变流器库内试验开关、主变流器试验开关、各种接地保护、空气管路系统压力继电器等的状态指令送入 TCMS，用于机车的各种工作逻辑及保护逻辑控制，并通过 TCMS 与主变流器和辅助变流器之间的通信，将有关控制指令信息送到主变流器和辅助变流器，达到整车联控目的。
主变流器装置 UM1、UM2 的控制电路基本一致。不同的是，I 端主变流器装置 UM1 的装置识别设定为 110V，II 端主变流器装置 UM2 的装置识别设定为 0V，下面以 I 端主变流器装置 UM1 的控制进行说明。
（1）机车主变流器装置的控制主要是按照司机控制器给定指令，由
TCMS 通过通讯线传递给主变流器控制单元，按照机车牵引制动特性曲线，完成对牵引电动机的控制。
（2）主变流器发生接地、次边过流、牵引电动机过流等故障时，故障信号送 TCMS，进行故障显示和记录，并在司机显示屏中给出提示，指导司机进行有关故障隔离等操作。主变流器的故障可以通过按动“故障复位”按钮进行恢复。
（3）主变流器允许投入前必须具备的信号有：牵引风机风速继电器 KP41、KP42、KP43、冷却塔通风机风速继电器
KP47 和主变压器油流继电器
KP49 信号。当这些风速或流速继电器均正常闭合时，说明主变流器工作的外围条件具备，可以投入运行。
（4）对主变流器的控制还设置了牵引变流器隔离开关。该开关置于微机显示屏内，是触摸开关。在正常情况下，这些开关均闭合。当由于某种原因，如牵引电动机发生故障、主变流器支路发生接地等，需要对某个牵引变流器支路或牵引电动机进行隔离时，可以通过微机显示屏进行隔离相应变流器，使之停止工作。这些开关还可以用于牵引电动机转向试验和机车旋轮等。
（5）主变流器的控制用信号还有牵引电动机速度传感器 BV41、BV42、BV43 的信号。每个速度传感器同时送出 2 个速度信号至主变流器控制装置，用以实现主变流器对牵引电动机的矢量控制，有效地实施机车的防空转、防滑行保护，并对机车的轴重转移进行补偿。
（6）库内动车信号通过库用开关 QS3 或 QS4 送到主变流器控制单元，用于在库内动车时主变流器按照特定的控制程序工作。（7）主变流器装置试验开关 SA75，用于在低压试验或机车出厂前时对主变流器的控制单元进行试验检查，确认其是否工作正常。（8）为满足主变流器工作需要，在主变流器的控制单元内引入高压电压互感器 TV1 同步信号。
（9）主变流器控制单元与 TCMS 的接口信号除 2 套通讯线外，还设有主变流器隔离、工作、功率预备和故障等信号。辅助变流器控制电路
辅助变流器装置 UA11、UA12 的控制电路基本一致。不同的是，正常情况下，I 端辅助变流器装置
UA11 设定为
VVVF 工作方式，当主断路器闭合、换向手柄离开零位后，UA11开始工作；II 端辅助变流器装置 UA12 设定为 CVCF 工作方式，只要主断路器闭合，UA12就开始投入工作。下面以Ⅱ端辅助变流器装置 UA12 的控制进行说明。
1）机车主断路器闭合后，由 TCMS 发出命令，闭合辅助变流器 UA12 输出电磁接触器
KM12，并将信息传递给辅助变流器控制单元，由辅助变流器控制单元发出指令，控制辅助变流器 UA12 起动。
2）当机车某一辅助变流器发生故障，故障的辅助变流器能及时发信息给 TCMS，通过TCMS 的控制，自动完成输出电磁接触器的动作转换：若辅助变流器 UA11 发生故障，则电磁接触器 KM11 断开，电磁接触器 KM20 闭合；若辅助变流器 UA12 发生故障，则电磁接触器 KM12 断开，电磁接触器 KM20 闭合。故障的辅助变流器将信息传递给另一组辅助变流器，使其工作在 CVCF 方式，同时，故障的辅助变流器被隔离，此时所有辅助电动机 全部由另一套辅助变流器供电，不受其他指令的控制，牵引电动机通风机和冷却塔通风机将正常满功率工作。
3）为便于辅助变流器的隔离，在微机显示屏内设置了辅助变流器开放隔离开关，通过触摸开关进行隔离。正常情况下，这些开关均闭合。当由于某种原因，需要进行隔离操作时，可以通过微机显示屏进行相应辅助变流器的隔离。
4）为确保辅助变流器正常工作，将电磁接触器 KM11、KM12、KM20 的信号引入辅助变流器控制单元。5）辅助变流器控制单元与 TCMS 的接口信号除 1 套通讯线外，还设有辅助变流器隔 TCMS 与行车安全综合信息系统、机车重联等的接口
TCMS 与行车安全综合信息系统的接口有 5 个输出信号和 1 个输入信号。5 个输出信号是：机车调速手柄处于零位 963、司机控制器处于 I 端向前位（或 II 端向后位）964、司机控制器处于 II 端向前位（或 I 端向后位）965、司机控制器处于牵引位 966 和司机控制器处于制动位信号 967；1 个输入信号是机车卸载信号 962，当机车行车安全综合信息系统需要机车卸载时，该信号送出 110V至 TCMS，由 TCMS 送出相关控制命令至主变流器控制单元，停止主变流器的工作，执行卸载动作。在机车的每一端，分别设置了 2 个机车重联控制插座和一个虚拟插座。机车采用以太网，以网络重联的形式，实现本务机车 TCMS 与重联机车 TCMS 之间的信息传递，可实现2~4 台机车的重联控制。另外，在重联控制插座中，还设有机车重联电话信号，实现机车重联电话重联。
原边电流互感器 TA2 的信号送至 TCMS，通过 TCMS 与微机显示屏之间的信息传递，实现机车原边电流显示。机车速度传感器 BV47、BV48 的信号送至 TCMS，通过 TCMS 与微机显示屏之间的信息传递，实现机车速度的显示。机车制动系统的控制电路
机车制动系统采用的是克诺尔的 CCB-Ⅱ型制动机。该制动系统是基于网络控制的电空制动系统。CCB-Ⅱ型制动机与微机显示屏一起来完成制动系统的诊断、自检、校准、故障记录等。CCB-Ⅱ型制动机主要由 LCDM 制动显示屏、EBV 电子制动阀、集成处理模块 IPM、继电器接口模块 RIM 和电空控制单元 EPCU 等组成，其中集成处理模块 IPM、EBV 电子制动阀及电空控制单元 EPCU之间采用 LonWorks 网络技术实现信息传递，集成处理模块 IPM 与
LCDM 制动显示屏之间采用 422 总线方式进行信息传递。机车微机控制系统 TCMS 与 CCB-Ⅱ型制动机之间，采用开关量方式，实现信息传递。自动开关 QA55 是制动系统 110V 电源的总保护开关。
1）CCB-Ⅱ制动机送入 TCMS 的信号： 801 动力切除信号，即 CCB-Ⅱ制动机要求 TCMS 控制牵引变流器禁止功率输出；803撒砂指令信号，即 CCB-Ⅱ制动机实施紧急制动时，要求 TCMS 根据机车运行方向，进行撒砂控制；805 CCB-Ⅱ制动机故障信号，要求 TCMS 进行制动故障显示；811WSP 故障信号，即空气防滑行保护系统出现故障，送入 TCMS 进行故障显示和记录；812 WSP Active信号，表示空气防滑行保护系统动作，并通知 TCMS 进行状态记录；1804 紧急制动信号，即 CCB-Ⅱ制动机实施紧急制动时送出的指令信号，通知 TCMS 控制牵引变流器禁止功率输出；821 弹停切除指令信号，送入 TCMS 进行状态记录和显示；822 撒砂功能切除指令信号，送入 TCMS 进行状态记录和显示；823 踏面清扫功能切除指令信号，送入 TCMS 进行状态记录和显示；824 升弓气路被切断的指令信号，送入 TCMS 进行状态记录和显示；825 制动缸压力被切除的指令信号，送入 TCMS 进行状态记录和显示；
2）TCMS 送入 CCB-Ⅱ的信号如下：831 机车零速信号，通知
CCB-Ⅱ制动机目前机车是在静态还是动态，只有在动态下CCB-Ⅱ制动机才会发出撒砂指令；
833 机车牵引指令，送入 WSP 防滑行保护系统；2804紧急制动信号，是由警惕装置动作而发的紧急制动信号；495 和 496 是微机 TCMS 根据司机钥匙开关指令，送给 LCDM 显示屏的电源指令信息，该指令通过中间继电器 KE15、KE16转换，提供给对应 LCDM 显示屏电源，并向 RIM 继电器接口模块提供哪端司机室显示屏被激活的信息；832 动力制动互锁信号，该指令信息用来实现机车空气制动与动力制动之间的电空互锁。
以上信号都是 CCB-Ⅱ制动机与 TCMS 之间的信息传递指令，用来实现整车微机控制系统与空气制动系统之间的逻辑控制，并通过微机显示屏进行制动系统的状态显示和信息记录。制动系统还设置了
WSP 防滑行保护系统，防止机车进行空气制动时，出现滑行或车轮抱死的情况。为此机车专门设置了个车轴速度传感器，向
WSP 防滑行保护系统提供车轴速度信息，并通过
WSP 发出的指令信息，控制与制动缸连通的双向阀
YV101H、YV101V～YV106H、YV106V，实现机车制动缸的减压、保压或维持正常。
7机车全自动过分相控制系统 全自动过分相检测装置 EV33 设有 4 个信号感应接收装置 T1、T2、T3 和 T4，用于进行分相区前后的信号检测。EV33 与微机 TCMS 之间有以下开关量的传递：信号 497 表示 EV33 状态正常；信号 498 表示机车通过分相区前的预告信号或者是通过分相区后的恢复信号；信号 499表示机车通过分相区前的强迫信号；信号 491 是 TCMS 送给 EV33 的机车Ⅰ端向前运行指令；信号 492 是 TCMS 送给 EV33 的机车Ⅱ端向前运行指令。
当机车运行的线路区段在分相区前后装有地面感应器时，机车全自动过分相检测装置将起作用。该装置通过向微机控制系统提供过分相区的信息：预告信号、恢复信号
499、强迫信号
498，保证机车每次通过分相区时，司机不需要做任何操纵，机车微机控制系统即可自动跳主断，待通过分相区后，又能自动合主断，并保证机车恢复至通过分相区前的运行状态。机车弓网自动保护装置控制系统
弓网自动保护装置 PDU1 和 PDU2，其中受电弓 AP1 受 PDU1 保护，受电弓 AP2 受 PDU2 保护。当机车运行中突然出现弓网故障时，弓网自动保护装置 PDU1 或 PDU2 将会动作，首先发出跳主断信号 448 或 449 给 TCMS，使真空断路器断开，同时切断机车受电弓主气路和升弓阀电源，使受电弓快速降弓，从而避免了带负载降弓时弓网间产生严重拉弧而损坏受电弓和接触网。
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