一、项目简介“大秦线-机车重载牵引适应性改造研究”项目是铁道部重大科研项目(项目合同编号：2005J001)，属铁路重载牵引技术领域，主要的研究内容包括：SS4改机车采用LOCOTROL-EB系统的总体集成技术，LOCOTROL-EB分布式动力控制系统的系统结构，LOCOTROL-EB系统与SS4改机车控制系统的功能接口、GSM-R系统与800MHz电台与SS4改机车的硬件和电气接口，长大重载组合列车自动过分相方案，SS4改机车同步控制配套改造实施方案和具体设计，提出现有SS4改机车适应重载牵引性能改进方案，结合机车同步控制系统改造，完成现有SS4改机车自动过分相、钩缓装置、制动机、无线通信等实施改造及试验。大秦线-机车重载牵引适应性改造研究项目具有创新性，前瞻性和紧迫性等特点。该项目的研究成功，实现了大秦线2万吨重载组合列车的开行，完成了大秦线年运量达到2.5亿吨的目标，并验证了LOCOTROL-EB系统对复杂线路情况的适应性，为LOCOTROL技术应用于国内其它运营线路或其它重载机车提供了范例。二、技术创新点1.SS4改进型电力机车无线同步操纵的集成技术创新国外铁路重载运输大都采用大功率交流传动的机车，而我国的SS4改进型电力机车为国产双节8轴直流传动电力机车，因此，对分步在长大列车不同断面的多台机车实现牵引、电制动、空气制动等操纵的同步，其技术复杂程度和控制精度要求更高。充分利用电力机车集成技术，以SS4改进型电力机车为平台，利用国产的800MHz无线数据传输技术和GSM-R组合列车通信技术为基础，对引进国外的LOCOTROL技术和CCBⅡ技术进行本地化应用以及再创新设计，使SS4改进型电力机车具有了机车无线同步操纵的功能，实现牵引20000t重载货物列车的安全运行。SS4改进型电力机车无线同步操纵的集成创新，其关键点主要如下：(1)无线传送的控制指令、状态与报警信息的确定。(2)系统连接前的主控机车和从控机车初始设置的确定。在SS4改进型电力机车中，重联机车的牵引/电制动同步操纵采用的是牵引/电制动调速信号，而在主控机车和从控机车中，传送的控制指令则是采用司机控制器的牵引/电制动级位信号，因此牵引/电制动级位控制回路的设计至关重要。(3)在控制电路对牵引风机自锁回路的设计，避免了从控机车自起牵引风机自锁回路无法解锁。(4)在无线分布式同步操纵中，SS4改进型电力机车大量的安全联锁和保护措施的设计。(5)分布式动力控制机车双端操纵的设计。2.SS4改进型电力机车自动过分相的集成技术创新针对大秦线机车的运用情况，以及车载自动过分相装置和LOCOTROL设备的特点和性能，通过机车的系统集成技术，使SS4改进型电力机车实现了自动过分相，解决了大电流干扰误动和机车进出分相区的平稳控制问题，消除了机车乘务员误操纵的安全隐患，确保了机车的运行安全。通过与国内其他已实现了自动过分相的机车比较，SS4改进型电力机车自动过分相的实现有如下特点：同时满足了SS4改进型电力机车的三种运行模式情况：单台机车运行、双台外重联机车运行和无线分布式组合列车运行。SS4改进型电力机车自动过分相控制逻辑是当机车进入分相区时，先经过8秒钟使得级位降到零，然后断开辅机，最后断开主断路器；当机车离开分相区后，先闭合主断路器，然后闭合劈相机，再闭合牵引风机，最后闭合制动风机，接着以1级/秒的速度恢复级位，解决了重载机车进出分相区的平稳控制问题。3.SS4改进型电力机车CCBⅡ制动机的集成创新在机车上装用CCBI制动机在中国尚属首次。CCBI制动机是美国NYAB公司开发的一种符合北美铁路AAR标准要求的制动机，其主要部件接口采用英制单位，而我国的SS4改进型电力机车接口采用国际制单位，两种制式单位接口存在差异，通过对CCBⅡ制动机英制单位接口适应性改造，使之能够适应机车接口，完成在机车上安装。CCBⅡ制动机部分性能与TB/T2056《电力机车制动机技术条件》存在差异，不能满足大秦线SS4G机车使用要求。通过对CCBⅡ制动机性能适应性改进创新，使之能够满足大秦线SS4G机车使用要求。对CCBⅡ制动机增设项目如下：通过在大闸增设过充位，从而增加制动机的低压过充功能：通过增设压力开关，使机车制动机补机制动缸紧急剧动后能够单缓，满足制动重联要求；通过增加EMV及IPM与机车监控系统接口，使机车制动机与机车监控系统协调配合。4.模块化结构设计(1)模块柜设计大秦线SS4改进型电力机车重载牵引适应性改造中，新增加了LOCOTROL设备、800MHz无线数据传输设备的主机、自动过分相装置中的主机、中间继电器、同步信号变压器、空调电源转换插座以及与各设备配套的自动开关等。虽然A节和B节安装的设备有区别，但考虑机车设备屏柜化、成套化的要求，新设计了模块柜，以便满足A节和B节设备安装的要求，并使机车内部结构紧凑，人员容易接近，维修方便。(2)新型空气管路柜设计CCBⅡ制动机接口与SS4G机车装用的DK-l制动机接口差异很大，通过对两种制动系统接口进行分析，新设计了制动柜。新设计的管路柜既保留了原DK-1制动机的辅助压缩机、电空间、辅助风缸、控制风缸、压力控制器、压力传感器和压力表等部件，又集成了CCBⅡ制动机的EPCU单元、压力开关和EMV、EPCU自动开关等主要部件，并保持与机车接口不变，使新旧空气管路柜能整体替换。三、应用情况通过对大秦线200台SS4改进型电力机车重载牵引适应性改造，2006年6月l日起，大秦线每天正式开行4对以上的2万吨重载组合列车。2006年7月7日起，大秦线每天正式开行15对以上的2万吨重载组合列车。改造后的SS4改进型电力机车的各项性能优良、可靠性高、运行故障率低，保证了正常的牵引任务。通过大量的组合列车投入运用，表明大秦线SS4改进型电力机车重载牵引适应性改造方案的可行性，实现了“大秦线开行20000t重载货物列车”的目标，为大秦线实现2.5亿吨运量乃至更高运量打下了坚实的技术基础。同时，也进一步验证了2万吨重载组合列车的可行性和适应性，使国内运营线路大幅提高运力成为可能。目前该项课题研究成果在铁道部引进的和谐号大功率交流传动重载货运机车上得到再创新应用。