概述
SS4G机车控制电路是由司机控制器、低压电器、主电路与辅助电路中的各电器电磁线圈及各电器的触头联锁等组成的有接点控制电路及电子电路。通过间接控制的方式对机车主、辅电路实现控制，使主、辅电路完成相应的功能。
有接点控制电路的控制作用主要是通过操纵司机控制器及主按键开关箱进行控制主令送出的。本设计主要针对部分有接点控制电路进行分析，并进行LCU电路改造及改进。
一、SS4G机车控制电路组成
SS4G机车控制电路根据各环节作用的不同，可分为以下几个环节：
1、控制电源;
2、整备控制电路;(原理图见附图三)
3、调速控制电路;(原理图见附图四)
4、保护控制电路;(原理图见附图五)
5、信号控制电路;
6、照明控制电路。
二、各环节作用概述
SS4G机车控制电源电路为机车控制电路提供直流110V稳压电源，具有后备电源;
整备控制电路完成机车动车前的各项准备性操作，主要由司机控制器的换向控制器及按键开关送出控制主令;
调速控制电路完成机车的动车及调速控制，主要由司机控制器的调速控制器送出控制主令;
保护控制电路完成与主电路、辅助电路有关的保护的执行控制，根据机车的使用情况和可能产生故障的严重程度，其保护结果有两种：一是跳主断路器，二是跳接触器;
信号控制电路完成机车整车或某些部件的工作状态的显示;
照明控制电路完成机车的内外照明及标志显示。
整备控制电路
一、受电弓的控制
受电弓控制电路分析
受电弓的升起是由压缩空气进入升弓气缸，推动气缸内的活塞而产生的。因此，受电弓受气路和电路两方面的控制(见下图)。
图6-1 受电弓气路控制示意图
图6-2 受电弓控制电路原理图
压缩空气的开通与关闭受电磁阀控制，具体控制过程如下：
(1)电源由602QA自动开关提供，经主台按键开关的电联锁接点570QS，使导线531有电。一路使保护阀287YV得电动作，开通了通向高压室门联锁阀的气路。若此时，门联锁已正常关闭，则门联锁阀动作，使高压室门闭锁，并开通通向受电弓升弓电磁阀的气路，为升弓作好准备;另一路经“前受电弓”按键开关403SK及受电弓隔离开关587QS，使导线533有电，若此时588QS在“单机”(“1”)位，导线533经588QS使导线549有电，再由导线549送入B节车，经B节车主断路器的辅助联锁4QF，使导线N534b有电，然后返送到A节车，A节车的1YV得电，受电弓升起。
如果此时588QS在“重联”(“0”)位，导线533经内重联插头后，使另一节车的N533b有电，再经另一节车的受电弓风压继电器515KF和内重联插头，使本车的534导线有电，受电弓升起。从而实现了只有当重联的两节车的高压室门都关好后，受电弓才能升起的设想，达到了保证人身安全的目的。
增加另一节机车主断路器的常闭联锁可以起如下作用：当B节车的515KF失效或因其它原因，只需A节车工作时，可以通过操作588QS，使其工作在单机位。同时588QS的另一组接点打开，切断控制B节车主断路器的合闸回路，使下一步合闸操作时，B节车的主断路器合不上，即B节车内无高压，以确保安全。若B节车的主断路器本身就处于闭合位，则主断路器的辅助联锁4QF常闭处于打开位，导线534无电，受电弓升不起，可确保安全。
(2)两台车重联时，导线532经重联中间继电器546KA，使导线W2532有电，经外重联电缆后，使另一台车的W2532有电，另一台车的受电弓升起。
(3)升后弓时，闭合“后受电弓”按键开关402SK，导线531经402SK使导线535有电，经内重联线的交叉重联，使另一节车的N532导线有电，促使另一车的受电弓升起。交叉重联线的联接方式见下图。
图6-3 受电弓重联环节
二、主断路器的控制
主断路器控制电路分析
主断路器控制电路图见下图
图6-4 主断路器控制电路原理图
1、主断路器的合闸控制
539KT是主断控制延时继电器，操作主断路器合闸前，导线531经562KA的常闭点，使539KT得电动作，其常开点闭合;
586QS是主断路器的隔离开关，正常操作时置“正常”位;
568KA是零位中间继电器，当全车所有司机控制器处于零位时，568KA得电动作，其常开点闭合;
567KA是劈相机中间继电器，操作起动劈相机前567KA处于失电状态，其常闭点闭合;
4KF为压力开关，当主断路器的风缸风压大于450kPa时其接点闭合。
前述条件都具备的情况下，主断路器合闸线路构成。
当按下“主断合”按键开关401SK后，110V控制电源由导线531经401SK、586QS、568KA、539KT、567KA、4KF使主断路器的合闸线圈4QFN得电动作，主断路器的动作机构在压缩空气推力的作用下合闸，从而完成主断路器的合闸操作。
主断路器合闸动作执行后，由于转动瓷瓶的动作，使联锁开关的状态变化，接在分闸控制回路中的4QF联锁闭合，为主断路器分闸作好准备。
在主断路器控制电路中，567KA常闭联锁的设置是为了避免过无电区后，由于不关闭“劈相机”按键，使劈相机处于单相合闸而堵转;539KT在合闸操作时，由562KA得电动作控制其常闭点打开，539KT失电，延时1s后，其常开点打开，切除合闸供电回路，避免主断路器合闸线圈4QFN及主接地继电器97、98KER恢复线圈长时间通电烧损，同时还可避免由于机车故障而可能产生的主断路器重合闸现象。
2、主断路器的分闸控制
人工分断
当按下“主断分”按键开关400SK时，导线556经400SK、4QF常开接点，使导线542有电，主断路器分闸线圈4QFF得电动作，促使主断路器分断。
故障自动分断
主断路器除具有人工分断功能外，还具有当机车某些部件或系统发生故障后，自动使主断路器分断的功能。工作原理见后图。
造成主断路器自动分断有以下几种情况：原边过流(网侧过流)、次边过流、牵引电机过流、辅助系统过流、主电路接地、辅助回路接地、零电压及紧急制动。
(1)原边过流
当原边过流继电器101KC检测到原边过流而动作时，导线531经101KC常开联锁使导线552有电，原边过流中间继电器565KA得电动作，其常开点闭合并自锁，导线53I经565KA的常开点，使导线544有电，促使主断路器分断。
(2)次边过流
变压器次边电流的检测信号送到电子柜，当电子柜判断出次边过流时，送出+110V的电压信号，这一信号直接作用于565KA，使565KA得电动作并自锁，最后使主断路器分断。
图6-5 主断路器自动分闸控制
(3)牵引电机过流
牵引电机的电枢电流检测信号，直接送入电子柜，由电子柜来判断电机是否过流及哪一台过流。若一旦判断出某台电机过流，则电子柜送出+110V的电压信号，作用于牵引电机过流中间继电器557KA，使557KA得电动作。557KA得电后一方面自锁，另一方面使导线544有电，促使主断路器分断。
(4)主回路接地
SS4G型机车每一转向架的主回路上设有一个接地继电器。当某一接地继电器动作时，其接点接通了531与544之间的回路，使导线544有电，主断路器分断。
(5)辅助系统过流
辅助系统过流是通过辅助系统过流继电器282KC来检测。当282KC检测到辅助系统过流时动作，其常开点闭合，接通了辅助系统过流中间继电器564KA的供电回路，导线550得电，564KA得电动作并自锁，导线531经564KA的常开点，使导线544有电，促使主断路器分断。
(6)辅助回路接地
当辅助回路接地时，辅助回路接地继电器285KE得电动作，导线531经285KE，使导线544有电，促使主断路器分断。
(7)零电压
检测机车是否处于零电压状态，是通过零电压继电器286KT来检测的。当机车处于零电压或机车失压超过2s以上时，286KT失电，其常闭点恢复到闭合位，导线546经286KT的常闭点，使导线551有电，零压中间继电器563KA得电动作，其常开点闭合;导线561经隔离二极管503V、零压隔离开关236QS及563KA的常开点,使导线544有电，促使主断路器分断。其中导线561受劈相机中间继电器567KA的控制，所以，零压保护只有当劈相机投入工作时才起作用。
(8)紧急制动
紧急制动的控制信号来自信号柜和紧急制动按钮，由导线912送入。导线912经隔离二级管504V，使导线544有电，促使主断路器分断。
故障保护的恢复控制
上述各种故障保护，其自锁的中间继电器，由恢复中间继电器562KA的常闭接点维持。故障消除后，闭合主断路器的同时，562KA线圈得电后又失电，所有保护中间继电器失电打开，故障及相应信号恢复。
三、劈相机的控制
劈相机控制电路分析
劈相机的控制是完成其它辅机控制的先决条件。通过方式选择开关591QS可以选择手动起动和自动起动两种方式“0”位为手动位，“1”位为自动位。
其控制电路见下图。
图6-6 劈相机控制电路图
1、手动控制
按下“劈相机”按键开关404SK，导线560经404SK与591QS，使导线564有电，劈相机中间继电器567KA得电动作，其常开点闭合。导线560经567KA的常开点，使导线561有电。
导线561经劈相机起动中间继电器566KA的常闭接点，使分相接触器213KM和劈相机起动延时继电器533KT得电动作，为劈相机的接触器201KM闭合作好了准备;
导线561经213KM的辅助接点，使导线572有电，经劈相机故障隔离开关242QS使201KM得电动作，劈相机的主回路构通，开始起动;
若起动正常，则劈相机的起动继电器283AK动作，其常开点闭合;
导线561经283AK，使导线568有电，劈相机起动中间继电器566KA得电动作，其常闭点打开，切断213KM和533KT的供电回路，甩掉劈相机起动电阻，使劈相机进入正常工作状态，同时，566KA的常开点闭合;
导线561经566KA的常开点，使566KA继续得电自锁;
导线561经533KT的常闭点，使导线577有电，为其它辅机正常工作作好准备。
至此，劈相机的控制顺利完成。当两节车重联时，通过重联线N564使另一节车的567KA得电动作。起动另一节车的劈相机。
2、自动控制
所谓自动控制是指司机操作主断路器合闸后，劈相机自动起动，无需人为操作劈相机以及其它辅机的按键开关。这一功能主要用于机车过分相区时，减少司机的操作步骤。
当主断路器闭合后，其辅助联锁的常闭点打开，导线565失电，劈相机自起延时继电器528KT失电，延时1s后其常闭点闭合，导线562经591QS和528KT的常闭点，使567KA得电动作，劈相机开始起动。以后的过程与手动控制完全一样。
3、劈相机故障时的控制
若劈相机故障，则将242QS打到“2”位，也就是用通风机1代替劈相机，此时，通风机1通过分相电容起动后代替劈相机的功能，使其它辅机依旧能正常工作。具体控制过程如下：
将242QS打到“2”位，将296QS打到电容位，随后的操作过程与起动劈相机相似。
4、“低压试验”控制及库内辅助电路三相电源试验
机车“低压试验”时，将242QS打在“0” (“试验”)位，闭合按键404SK，则567KA、566KA得电闭合，533KT失电打开，其常闭联锁接点闭合，577有电，即可进行其它辅机接触器操作试验。此时劈相机接触器201KM被切断，因此，可将辅助电路库用插座接上三相380V电压，直接起动压缩机和各通风机，而无需起动劈相机。
四、主压缩机的控制
主压缩机控制电路分析
SS4G型机车的主压缩机，供应全车所需的高压风。其控制电路如下图。
图6-7 主压缩机控制电路图
导线561当劈相机起动时有电，其经过压缩机故障隔离开关579QS及压缩机接触器203KM的常闭联锁使523KT线圈得电。523KT常开联锁闭合，导线供电给压缩机起动电空阀247YV，使压缩机做好无负荷起动的准备。
按下“压缩机”按键开关405SK，导线577经405SK、517KF(压力调节器，风压低于750kPa时闭合，风压高于900kPa时断开)、566KA、579QS，使压缩机接触器203KM得电动作，压缩机开始起动。
此时，203KM的常闭联锁切断523KT线圈的供电，使压缩机起动电空阀247YV失电，压缩机开始打风。机车运行过程中，压缩机自动接通电源进行打风。
若不想经风压调节器调节，则可按下 “强泵”按键开关408SK，导线577直接经408SK，使导线597得电，压缩机一直处于工作状态。这时，操作人员必须注意监听安全阀在1000kPa整定动作的冒气声，以便及时停止强泵工作。
如果压缩机故障，只要把579QS打到故障位即可。
当两节车重联时，另一节车的压缩机就通过重联线N597进行控制，此时，起作用的调节器是操纵车上的调节器，非操纵车上的调节器不再起作用。
当两台车重联时，通过外重联线W2597对另一台车上的压缩机进行控制，以实现四台压缩机同时工作。
五、牵引通风机的控制
牵引通风机控制电路分析
SS4G型机车的通风机控制除了正常的手动控制外，还有自动起动的控制环节。其控制原理图见后图。
1、手动控制
按下“通风机”按键开关406SK，导线577经406SK使导线578有电，再经566KA、242QS，通风机1隔离开关575QS，使通风机1接触器205KM得电动作，通风机1开始起动。同时，205KM的辅助常闭点打开，使535KT失电，延时3s后，535KT的常闭点闭合，则导线579经535KT，通风机2的隔离开关576QS，使通风机2的接触器206KM得电动作，通风机2开始起动。同时，206KM的常闭点打开，536KT失电，延时3s后，536KT的常闭点闭合，导线581经536KT，使导线678有电，然后，分别经584QS和599QS，使212KM和211KM同时得电动作，即油泵和变压器风机同时开始起动，直至正常工作。
2、自动控制
所谓自动控制是指司机的调速手轮转到1.5级以上时，通风机能够自动地起动，投入正常工作。
图6-8 牵引风机控制电路图
当调速手轮转到1.5级以上时，导线417得电，自起风机中间继电器549KA得电动作，此时，570QS在“l”位，406SK在非按下位。所以，导线577经406SK的常闭点，570QS、549KA的常开点为549KA提供电源，使其自锁。同时，导线603经549KA的另一对常开点和509V，使导线578有电，接下来的控制过程与手动控制完全一样。
当司机控制器调速手轮退到“0”位时，导线417不再从司机控制器中得电，而是通过自锁电路从导线577得电。所以，调速手轮回到“0”位时，通风机并不自动关闭。若要关闭通风机，必须操作一下406SK，切除549KA的供电回路，使其解锁，然后，再关闭406SK，也就关闭了通风机。此环节的设计可避免通风机频繁起动。
当两节车重联时，通过内重联线N578去控制另一节车的通风机工作。
当两台车重联时，通过外重联线W2578去控制另一台车的通风机工作，以便实现所有机车的同步工作。
六、制动风机的控制
制动风机控制电路分析
制动风机控制电路图如下。
图6-9 制动风机控制电路图
按下“制动风机”按键开关407SK，导线577经407SK、566KA及581QS，使制动风机1的接触器209KM得电动作，制动风机1开始起动。其中，566KA是劈相机起动中间继电器， 581QS是制动风机1的隔离开关。当制动风机1故障或其它原因需要切除时，可以将581QS打到故障位。在制动风机1接触器209KM得电动作后，受其常闭辅助接点控制的526KT因209KM的常闭辅助接点打开而失电，延时3s后，526KT的常闭点闭合，导线589经526KT的常闭点、制动风机2的隔离开关582QS，使制动风机2的接触器210KM得电动作，制动风机2开始起动，并进入正常工作状态。两台制动风机控制完毕。
当两节机车重联时，通过内重联线N590控制另一节车的制动风机。当两台车重联时，通过外重联线W2590控制另一台车的制动风机。
第三节 调速控制电路
一、预备环节的控制
预备控制电路分析
机车在动车之前要完成预备环节的控制，预备完成的标志是预备中间继电器556KA得电动作。下面以司机控制器打到“牵引向前”位为例简述预备环节的控制。主司机控制器的凸轮展开图如下图。
1、位置转换开关的控制
当司机操作控制器后，位置转换开关将根据司机指令进行转换，实现机车运行状态的确定。
图6-10 主司机控制器凸轮展开图
司机控制器的控制电源取自机车110V控制电源。由导线464经604QA使导线465得电，司机给上电钥匙后导线401得电，并将电源送至司机控制器。
图6-11 线路接触器中继控制电路图
导线466经线路接触器辅助联锁12 KM、22 KM、32 KM、42KM，使线路接触器中继线圈得电，为位置转换开关的动作做好准备。其中，要求线路接触器处于断开状态，以确保位置转换开关无电转换(二位置触头无灭弧装置，严禁带电操作)。线路接触器中继的控制电路图如上图。
司机控制器换向手柄置“前”位时，导线402、403、406得电。402送电源至调速控制器，403及406导线控制位置转换开关转至“向前”及“牵引”位。其控制过程如下。(位置转换开关的控制电路图见下图)
图6-12 位置转换开关控制电路图
导线403经558KA常开联锁(线路接触器断开时闭合)供电给位置转换开关的向前电空阀107YVF、108 YVF，电空阀得电后，位置转换开关转至“向前”位。
导线406经558KA、560KA(牵引制动转换中间继电器，受导线405控制，牵引时失电，制动时有电)，使107YVT、108YVT两个电磁阀得电，位置转换开关转到“牵引”位。
这样，就完成了牵引向前的位置转换开关控制。
2、风速延时控制
当通风机正常工作后，安装在风道中的风速继电器动作：导线561经519KF、520KF (牵引风速继电器1、2)，使牵引风速1、2中间继电器550KA、551KA得电动作。见下图。
图6-13 风速继电器控制电路图
图6-14 风速延时继电器控制电路图
导线406经560KA的常闭点，219QA和550KA，使导线516有电。然后，经551KA和220QA，使导线514有电，风速延时继电器530KT得电动作。
在这一环节里面，并接在550KA和551KA触点两端的573QS和574QS分别是牵引风速1和牵引风速2隔离开关的接点。当牵引风速继电器1或2动作不良时，将573QS或574QS打到故障位，短接550KA或551KA触点，以便机车继续运行。575QS和576QS分别是牵引风机1和牵引风机2隔离开关的接点，当某一牵引风机故障时，将相应的隔离开关打到故障位，在切除故障风机的同时，也短接相应的风速环节。
3、预备环节控制
导线403经561KA常闭、107QPF(向前时闭合)、108QPF(向前时闭合)使导线427有电，经108QPT(牵引时闭合)、107QPT(牵引时闭合)，使导线429有电。
当司机控制器调速手轮处于低级位时(1.5级以下)，525KT一直处于闭合状态，所以，导线429经525KT、567KA(此时劈相机已工作)和560KA，使导线432有电，再经4QF(主断路器已合上)，使556KA得电动作。
当司机控制器调速手轮处于高级位时(1.5级以上)，525KT延时25s后，其常闭点打开，导线429必须经530KT，使导线432有电，然后，经4QF使556KA得电动作，表示预备完成。下图为预备环节控制电路图。
图6-15 预备中间继电器控制电路图
二、线路接触器的控制
线路接触器控制电路分析
1、零位控制
单节车时，控制过程如下：当主司机控制器调速手轮离开“0”位(机械“0”位)时，导线415得电，零位延时时间继电器532KT得电吸合。见下图。
当两节车重联时，通过N415去控制另一节车的532KT，达到两节机车零位同步控制的目的。当两台机车重联时，通过W2415控制另一台车的532KT，以达到所有重联机车零位同步控制的目的。
图6-16 零位时间继电器控制电路图
2、低级位延时控制
当627AC调速手轮转到1.5级以上时，导线417有电， 525KT得电，并开始延时。525KT是低级位延时时间继电器，是电子式的，得电后延时主要用于在机车低级位时免开通风机、进行调车作业以及在起动通风机的过程中快速起动机车的作用。
3、线路接触器控制
线路接触器是构通牵引电机主回路的主要电器，控制电路图见下图。
导线531经532KT(要求司机控制器调速手轮离开“0”位，532KT得电，其常开点闭合)、10QP、60QP，使导线501有电。其中，10QP、60QP是空载试验转换开关的辅助接点，打到运行位时，常开点闭合。
当机车处于牵引状态时，导线501经561KA的两对常闭接点，分别使导线496和497有电，导线496经575QS使导线481有电，然后，分别经19QS、29QS，使线路接触器12KM和22KM得电动作;而导线497经576QS，使导线485有电，然后，分别经39QS和49QS，使线路接触器32KM 和42KM得电动作，此时，牵引状态的电机主回路构成。19QS～49QS分别是牵引电机1～4 的隔离开关的辅助接点。575QS与576QS为牵引风机隔离开关，当某一牵引风机故障时，在隔离相应风机的同时，也隔离了牵引电机，避免牵引电机无风烧损。
当机车处于制动状态时，导线501一路经581QS、561KA常开点(制动时，其常开点闭合)，使导线496有电;另一路经582QS、561KA的常开点，使导线 497有电，接下来的环节与牵引时相同。581QS和582QS分别是制动风机1和制动风机2的隔离开关，当某一制动风机故障时，在隔离相应风机的同时，也隔离了牵引电机，避免烧坏制动电阻。
图6-17 线路接触器控制电路图
三、磁场削弱的控制
机车的速度给定信号由司机控制器通过电位器输出，当司机转动调速手轮时，速度给定及相应电流给定信号也随之改变，信号送入电子柜内，电子柜根据这一信号大小，对机车速度及电机电流实施控制，达到控制机车速度的目的。
当机车电机端电压基本达到额定电压，而牵引电流还未达到额定电流时，如需进一步提高运行速度，可以实施磁场削弱。
磁场削弱控制电路分析
SS4G型机车的磁削只有当调速手轮转到六级以上时才起作用，这是根据机车的牵引特性和磁削的基本原理而设置的一个环节。
当调速手轮转到六级以上时，导线401经627AC使导线410有电，此时，把627AC的转换手把打到I级削弱位，导线407有电，I级磁削的两个电磁阀17YV和47YV得电动作，受其控制的相应接触器闭合，电机完成I级削弱;若此时，把627AC的转换手把打到Ⅱ级，则导线408有电，而407失电。导线408分别经17KM和47KM，使导线458和459有电，Ⅱ级磁削的两个电磁阀18YV和48YV得电动作，相应的接触器闭合，电机完成Ⅱ级削弱;若把627AC的转换手把打到Ⅲ级位，则导线407和408得电，17YV、47YV、18YV、48YV都得电动作，磁削的所有接触器都闭合，电机完成Ⅲ级磁削。见下图。
图6-18 磁场削弱控制电路图