城市轨道交通列车牵引与制动系统(配实训工单)项目五 牵引与制动控制系统认知

所示，有两个位置：“0”位—关闭位置、
方向手柄 “1”位—激活司机台。
方式方向手柄用于选择驾驶方向 ，有向前、0、后退三个位置。
主控制手柄 运行方向必须在车辆运行前选择
主控手柄有零位、牵 ，并且到下一站前保持有效。
引、制动、快速制动 四个位置。
任务二 牵引与制动系统控制网络认知 18
任务目标
1.了解列车控制指令的传输原理 2.了解类车控制系统网络组成
城市轨道交通列车 牵引与制动系统
项目五 牵引与制动控制系统认知
2
01 02 03
任务一 牵引与制动控制系统操 作设备认知
任务二 牵引与制动系统控制网 络认知
任务三 牵引与制动系统控制模 式认知
项目引入
现代城市轨道交通车辆系统功 能越来越丰富的同时，对控制 系统控制逻辑与控制性能提出 了更高要求。尤其是牵引与制 动系统，是关乎车辆运行的重 要系统，具有下属设备众多、 系统控制一致性、时效性、安 全性要求高等特点。所以牵引 与制动系统的控制系统的重要 性愈加体现出来。
一、司机控制器的分类
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扳把式司机控制器
扳把式司机控制器的控制手柄 是扳把式档杆，其结构紧凑、操作 方便。但是，由于扳把式档杆回转 轴安装在操作面板以下，使其转动 角度有限，故不能细致地分割档位 。目前该种司机控制器在城市轨道 交通车辆中具有广泛的应用。
扳把式司机控制器
一、司机控制器的分类
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平推式司机控制器
一、列车控制指令的传输
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某型车辆制动指令传输方式
一、列车控制指令的传输
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数字制动指令传输
列车网络中，司机控制
器或列控系统车载设备发
出的牵引、制动请求信号
经中央装置转换成数字信
号传送至每个车辆的终端
装置，再经过车辆内部的
局部总线传递至控制单元
采用列车网络的制动指令传输
动，车的制动控制单元向牵引控制单元发出电制动请求信号，并根据返回信号控制本车的空气制动阀施
三层结构是列车级控制、车辆及控制、设备级控制三层。
二、列车通信网络
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MVB和WTB总线
MVB
MVB是将位于同一车辆或不同车辆中的标准设备连到列车通信网络的车辆 总线。它提供了两种连接：一是可编程设备之间的互联，二是将这些设备与它 们的传感器和执行机构互联。MVB能寻址至4095个设备，其中可有256个是能参 与信息通信的站。
钥匙式换向手柄司机控制器
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钥匙式 换向手柄 非钥匙式换 向手柄司机 控制器
一、司机控制器的分类
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平推式司机控制器
警惕装置的作用是避免司机在行车过 程中因为困倦或离岗而发生行车失控事故 。有警惕装置的司机控制器，要求司机在 行车过程中每隔一段时间触动警惕装置， 以保证精神集中及在岗；如果司机在规定 时间间隔内没有触动警惕装置，列车会进 行警报、甚至紧急制动，以避免事故发生 。目前，该中司机控制器已经广泛应用于 城市轨道车辆上。
TCMS作为整车控制系统，通过 信号采集模块，采集司机的操作 指令、列车各个工况下的状态等 信号，经过运算及逻辑处理，给 出操作列车各部件的控制指令， 通过MVB总线实现与牵引控制系 统、空气制动控制系统、辅助供 电系统、车门系统、广播和视频 监控系统和火灾报警系统等部件 的数据交换。
车辆控制系统关联关系
司机控制器的主要操作部件有主控制手柄、方向手柄、主控制器钥匙开关和警惕开关。属于凸轮 和辅助触头配合实现触点开闭控制的有触点电器。
四、司机控制器的结构与原理
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司机控制器结构 1-钥匙开关 2-钢丝绳 3-控制手柄 01 4-警惕开关 5-方向手柄 6-换向轴
7-换向凸轮 8-控制轴 9-控制凸轮 10-控制辅助触头组 11-换向辅助触头组 12-电连接器
85有警%惕装置
无警惕装置
一、司机控制器的分类
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手轮式司机控制器
手轮式司机控制器 手轮式司机控制器的速度控制手柄是以“手轮”形式存在的。手轮式司机控制器具有：能够输出无 级信号，信号变化连续、平稳、可靠；同轴传动，有效减少传动误差，传动精度高；能够实现大角度控 制，档位分割细致。但存在司机控制器体积偏大，结构不紧凑，电位器加装、调整困难等问题。
一、列车控制指令的传输
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网络 传输
硬导线 传输
空气管 路传输
列车网络传输是以列车控制系统TCMS控制并传输全列车各车 辆的制动信息，它不但负责将制动指令发生装置发出的制动指 令传送给列车中的所有车辆，还负责将各车的信息传递给司机 室。
硬导线传输是以贯穿全列车的电气制动指令线来传输牵引、制 动控制指令。在牵引、制动设备发生故障时（如网络传输故障 或控制计算机故障），可以通过硬导线（电缆线）作为备用传 输线向全车传递指令。
13-钥匙开关辅助触头组
电位器
在主控手柄底部连接一电位
05
器，当主控手柄由零位移向
牵引或制动位时，输出0-
20mA电流的司机指令，给
04
控制电路。
警惕开关
03
位于主控手柄的上端的两个半圆头开关 。正常工作时，司机必须用大拇指将两
个半圆合拢，只有停车时才放开。
02
主控制器钥匙开关
主控器钥匙用于激活司机台，如图5-10
三、列车网络控制系统组成
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拓扑结构
国内常见城市轨道交通车 辆TCMS采用分布式控制技术 ，划分为两级：列车控制级 、车辆控制级。列车控制级 总线和车辆控制级总线均采 用中距离介质的MVB多功能车 辆总线。中继模块REPs作为 列车级总线和车辆级总线的 网关，实现列车级总线到车 辆级总线的数据转发功能。
列车硬线作为网络 控制系统的备份。
⑥空调启动控制；⑦辅助供 电控制；⑧空压机控制及压 力保护；⑨限速管理；⑩受 电弓升降指示灯控制及高速 断路器开闭指示灯控制； ⑪蜂鸣器控制；⑫PIS相关
功能；⑬火灾报警监视； ⑭对车门监视功能；⑮紧
急牵引控制；⑯列车操作
模式管理。
三、列车网络控制系统组成
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关联关系
二、司机控制器信号产生原理
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数字指令
七线7位数字式制动指令形成原理
采用7根指令线，同样形成7级常用制动指令，如 上 表 。这样，级位越高的制动指令的形成需要更 多的指令线同时带电才有效，提高了抗干扰能力，同时也有利于用于简单的逻辑判断进行指令线传输 状态的故障诊断。
二、司机控制器信号产生原理
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平推式司机控制器的控制手柄操作 方式为平动。即通过控制手柄直线动作 进行车辆速度控制。该种司控器可以稳 定地进行无级凋速，司机在进行操作舒 适方便。但是由于这种司机控制器的传 动方式为齿轮齿条结构，所需安装空间 较大，此外其质量较重、结构较复杂、 制造成本较高。目前，平推式司机控制 器只少量应用于城市轨道车辆上。
空气管路传输则是以制动管的压缩空气作为介质来传输制动、 缓解信号。
制动指令传输装置分类
85% 网络传输
硬导线传输
空气管路传输
城市轨道交通车辆设备分撒布置于列车各车 辆，司机操作台布置在头车，以上设备之间 、司机与设备之间需要交换大量数据、传输 各种信息，因此必须建立某种连接。制动指 令传输装置可分成3层，即列车网络传输、 硬导线传输和空气管路传输。
不方便找到合适的操作位置，因而应用的不多，往往司机射在，制动控制器的手柄上再人为的加上便于建立
手感的参考定位机构，从某种程度上说也就失去了模拟指令的特点。此外，采用模拟式指令对指令传递
的设备性能要求较高。一旦设备性能不能满足要求，可能造成制动指令精度下降，影响制动效果。
三、司机控制器的布置
01
独立设置的牵引、制动手柄的司机控制器： 通常是制动手柄独立设置于司机室控制台， 位于司机左前方位置，便于司机左手操纵； 牵引手柄独立设置于司机室控制台，位于司 机右前方位置，便于司机右手操纵。
有警惕开关的司机控制器
二、司机控制器信号产生原理
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数字指令
三线7位数字式制动指令形成原理
所谓数字指令式是指由0和1组成的2进制数，1位2进制数可以表达2种信息；2位2进制数可以表达4 种信息；再用3位2进制数字进行组合时，可以形成8种不同组合，表达8种信息。
在制动控制上，0和1分别对应制动控制线的通断电，可以用3位2进制数字组合来代表0位及7级制 动，产生一个0位和7个制动级位，如 上 表 。如果采用更多的制动控制线，可以得到更多的制动级位。 按照动车组制动控制的经验，就操作方面来说，常用有7级制动已经基本能够满足制动操作需要。
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系统构成
列车控制系统包括 车载硬件、操作系 统、控制软件、便 携式维护工具组成 。主要包括通信管 理、数据采集、信 息显示、控制功能 、故障诊断及故障 记录。
组成设备
车辆控制模块 EGWM、数据记录 仪EDRM、中继器 REPs、远程输入输 出模块RIOM（数字 输入输出模块 (DXMe)、数字输入 模块 (DIMe)、模拟 输入输出模块 (AXMe)）、人机接 口单元HMI、以太网 交换机ECNN/EACN 和维护和调试设备 （PTU）。
加所需的空气制动力，同时还要向相关拖车的制动控制单元发送空气制动补足参考信号。
一、列车控制指令的传输
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模拟制动指令传输
PWM制动指令信号的占空比
模拟式制动指令由司机控制器的位置信息经调制或直接编码形成。 PWM脉宽调制器也是整个控制系统中非常重要的一个单元。它接收来自司机控制器产生的电气指 令式信号以及ATP发出的电气指令式信号，经逻辑判别及量值比较后，根据协议约定，选择有效电气 指令式信号，然后进行信号形式的变换，再经过继电器箱后送至贯通全车的牵引、制动指令直通传输 线初衷是为互联车辆设计的串行数据通信总线， 不排斥用于其他场合。这些互联车辆在每天作业中需要连挂和解编。WTB能够 满足UIC活页556的要求，它定义了由最多22个客车组成的UIC列车的通信要求 。WTB采用总线拓扑，可互联做多32个节点，长度最长至860m。
三、列车网络控制系统组成
任务一 牵引与制动控制系统操作设备认知 3
任务目标
1.了解司机控制器的分类与结构 2.了解司机控制器信号产生原理
任务引入
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司机控制器结构
一、司机控制器的分类
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根据换向手柄操作方式
85黏%着制动
非黏着制动
根据手柄操作方式
85手%轮式
平推式
扳把式
根据是否有机械锁机构
85有锁%机构式
无锁机构式
根据是否具有警惕装置
二、列车通信网络
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TCN应用范围
列车通信网络的基
本结构式两条总线组成
的三层结构。列车通信
网络包含了两种总线：
连接一个车辆内设备的
多功能车辆总线（MVB） ，总线能快速响应，工
列车通信网络结构
作速率为1.5M bit/s，介质为双绞线或光纤；连接列车各车辆的绞线式列车总线（WTB），总线能自己
组态，工作速率为1M bit/s，介质为屏蔽双绞线。
冗余方式
系统功能
为了提高故障情况 列车网络控制系统可以实现 下列车的可用性， 以下控制功能：①司机室激
网络控制系统采取 活控制；②方向控制；③空
了以下措施避免列 电联合制动控制；④保持制
车停运：
动控制；⑤牵引连锁控制；
（1）列车总线、车
辆总线均采用双通 道冗余；（2） EGWM 热 备 份 冗 余 ， 自动主权转移；（3）
数字式指令传输
七线7位数字式制动指令形成原理 数字式指令 传 输 ， 一种是 把 指令变换成标准电平的数字量，用数字通信方式把指令传送给列车网 络，这种方式需要安装转换电路或计算机。另一种是形成控制电压的开关量，经多条控制线送到列车 网络，由网络逐级内相应的信号处理板完成标准数字量的转换。
二、司机控制器信号产生原理
平推式司机控制器
一、司机控制器的分类
平推式司机控制器
平推式司机控制器的控制手柄操作 方式为平动。即通过控制手柄直线动作 进行车辆速度控制。该种司控器可以稳 定地进行无级凋速，司机在进行操作舒 适方便。但是由于这种司机控制器的传 动方式为齿轮齿条结构，所需安装空间 较大，此外其质量较重、结构较复杂、 制造成本较高。目前，平推式司机控制 器只少量应用于城市轨道车辆上。
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模拟指令
模拟指令式制动控制系统可以实现制动无级
操纵。它一般采用电压、电流、频率和脉冲宽度
等模拟电信号来反映司机制动控制器的级位信息
，传递制动指令，如左图所示。从原理上讲，因
为可以实现无极操作，模拟指令式制动控制系统
模拟式制动指令形成方式
比数字指令式制动控制系统使司机操纵更为方便 ，但纯粹的无极操纵不容易建立操纵者的条件反
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牵引、制动一体化手柄 ： 常见司机控制器 的制动手柄与牵引手柄是合在一起的牵引 制动手柄，也称为主手柄。该手柄一般设 置于司机室控制台，位于司机右前方位置 ，便于司机右手操纵。
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一体化手柄
四、司机控制器的结构与原理
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司机控制器结构 1-主控制手柄 2-方式/方向手柄 3-转换开关组 4-凸轮组 5-警惕开关