铁道车辆电气装置50年发展与展望.doc

２ 轴驱发电机供电
轴驱发电机供电系统由轴驱式交流感应子发电机 （ 与 蓄 电 池 组 组 成。 由 于 轴 Ｋ Ｆ Ｔ—１ 型 、 Ｋ Ｆ Ｔ—２ 型 ） 驱发电机发出的交流 电 随 车 速 和 负 载 而 变 化 ， 所以必 须设置电压自 动 调 整 装 置 。２ ２型及２ ５ Ｂ 型客车普遍 采用了 ３ｋＷ、 发电机 ５ｋＷ 感 应 子 发 电 机 供 电 装 置 ， 和整流装置安装在车下 ， 控制箱 （ Ｋ Ｐ—２ Ａ 型、 Ｋ Ｐ—２ Ｂ 型） 安 装 在 车 上 。Ｋ Ｆ Ｔ—１ 型 感 应 子 发 电 机 和 Ｋ Ｐ— 本文只对 ２ Ａ 型 控 制 箱 的 原 理 图 参 见 相 关 资 料， Ｋ Ｆ Ｔ—２ 型发电机 、 Ｋ Ｐ—２ Ｂ 型控制箱进行简介 。 Ｋ Ｆ Ｔ—２ 型 发 电 机 是 四 方 所 于 ２ ０ ０ ３年在原 工艺的基础上改进研制 的 ， 质 Ｋ Ｆ Ｔ—１ 型发电机结构 、 量减少了 ３ ， 各项性 能 参 数 均 有 提 高 ， 吊挂电机托 ７ｋ ｇ 架进行了优化 ， 可有效防止裂纹 。 Ｋ Ｐ—２ Ｂ 型感应子 客 车 发 电 机 控 制 箱 与 Ｋ Ｆ Ｔ—２ 型、 Ｋ Ｆ Ｔ—１ 型感应子发电 机 配 套 使 用 （ Ｋ Ｐ—２ Ａ 仅与 ， 主 要 由 主 整 流 器、 励 Ｋ Ｆ Ｔ—１ 型感应子 发 电 机 配 套 ） 磁整流电路 、 助磁回路 、 测量回路 、 稳压励磁调整电路 、 限流充电电路 、 过压 保 护 电 路 和 输 出 电 流 限 制 电 路 等 几部分组成 （ 见 图 １） ， 控制箱保证了在转速和负载发 生变化时感应子发电机输出电压和电流的稳定性 。
檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨 国已经开发了基于多质点系统物理模型的列车纵向动 力学计算软件 。 该软件可详细模拟上述各种因素以进 行高速列车的运行仿 真 研 究 ， 并且对非稳态工况的制 动计算有重要意义 ， 现已被国内各工程设计单位广泛 使用 。 此外 ， 该软件也 可 以 应 用 于 上 述 高 速 和 重 载 列 车制动系统的辅助设计 。
整流 、 逆变为三相交流电 ， 为供风系统 、 冷却系统 、 充电 机等供电 。 所有车型的充电机均将三相交流电转换为 低压直流电 ， 为蓄电池组充电 ， 并为控制系统及照明设 备等供电 。 四方车 辆 研 究 所 、 四方股份等共同研制 ２ ０ ０ ５年， 开发了高原客车 、 高原发电车供电系统 ， 解决了高原供 电系统的技术难题 ， 首创了安全可靠的高原铁路客车 电气系统和技术 ， 填补了世界高原铁路客车电气技术 的空白 。 四方股份又首创了 Ｄ ２ ０ ０ ６年， Ｃ６ ０ ０Ｖ 和 Ａ Ｃ３ ８ ０Ｖ 实时兼容供电技术及其 Ｐ 控制系统 ， 使双流 制 供 电 Ｌ Ｃ 技术实现了国内自主研发 ， 其原理参见文献 ［ ］ 。 １
参考文献 ：
［ ］ 高速铁路技术［ １ Ｍ］ ． 铁道科学研究院 高 速 铁 路 技 术 研 究 总 体 组 ． 北京 ： 中国铁道出版社 ， ２ ０ ０ ５． ［ ］ 铁道运输 高 速 化 的 仿 真 研 究 ［ ］ 中 国 工 程 科 学， ２ Ｊ ． ２ ０ ０ １， ３ 马大炜 ． （ ） ： ５ ７ ２ ７ ８． ［ 关于高速列车制动系统的思考［ ］ 铁 道 车 辆， ３］ Ｊ ． ２ ０ ０ ０， ３ ８ 马 大 炜． （ ） ： １ １ ２ １ ６． ［ ］ 林台平 ． 关于高速列车制动距离的研究［ ］ 中国铁道科 ４ Ｊ ． 马大炜 ， 学， （ ） ： １ ９ ９ ８， １ ９ １ ４ ０ ４ ７． ［ ］ 秋山芳弘 ． 世界的高速列车［ ダイヤモンド社 ， ５ Ｍ］ ． ２ ０ ０ ８ ． 三浦 男 ， ［ ］ 新干线 电 车 の プ レ キ シ ス テ ム の 经 纬 ［ ］ ６ Ｊ ． Ｒ ｍ， ２ ０ １ １ 望月旭 ． （ ） ５ ．
摘 要： 电气装置作为铁道车辆的关键 系 统 和 技 术 ， 在 满 足 乘 客 旅 行 安 全 舒 适 性 的 同 时， 自身也得到了长 ５ ０ 年来 ， 足的进步和发展 。 电气控制实现了从继电器控制到 Ｐ 信 息 化 的 飞 跃； 电源技术经历了轴驱供 Ｌ Ｃ 控制 以 及 高 度 智 能 化、 电、 发电车供电 、 机车供电的发展历程 ， 首创了安全可靠的高 原 客 车 和 高 原 发 电 车 供 电 系 统 和 技 术 ； 电压制式经历了 Ｄ Ｃ 直到交流传动动力分散型动车组采用的 Ａ 电气设备从基 本 的 ２ ４Ｖ、 Ｄ Ｃ４ ８Ｖ、 Ｄ Ｃ１ １ ０Ｖ、 Ａ Ｃ３ ８ ０Ｖ、 Ｄ Ｃ６ ０ ０Ｖ， Ｃ２ ５ｋ Ｖ； 照明 、 摇头电风扇到空调机组 、 电开水炉 、 压力保护设施等 车 内 外 设 施 ， 实现了节能环 保， 提 升 了 舒 适 安 全 性。文 章 主 要 阐述了铁道车辆电气装置的组成 、 原理 、 发展历程与展望 ， 包括轴驱发电机供电 、 柴油发电机组供电 、 机车 直 供 电 、 动车组 辅助供电等 。 关键词 ： 铁道车辆 ； 电气装置 ； 技术 ； 发展 ； 展望
＋ 中图分类号 ： Ｕ ２ ７ ０． ３ ８ １ 文献标志码 ： Ａ
１ 概述
铁道车辆的发展与社会需求 、 技术进步密切相关 。 铁道客车电气装置的 供 电 制 式 、 控制方式与是否有空 调机组 、 电加热器等装置 密 切 相 关 。 控 制 方 式 在 ２ ０ ０ ３ 年全面实现了从继电器控制到 Ｐ 电源 Ｌ Ｃ 控制 的 提 升 ； 技术作为电气装置的 核 心 技 术 ， 其发展历程则更是丰 富多样 。 非空调客车主要 包 括 ２ １ 型、 ２ ２ 型、 ２ ５ Ｂ 型车及进 口的 ２ 电气装置主要有照明装置 、 通风系统 、 广 ４ 型车 ， 播系统 、 轴温报警装置等 ， 母车上的轴驱发电机和蓄电 池组并联供电 ， 当发电机停止转动或低速转动时 ， 由蓄
（ 编辑 ： 李 萍）
·５ ４·
陈明惠 ， 何丹炉 ， 刘文平 ， 王永刚 ０ 年的回顾与展望 李国平 ， 铁道车辆电气装置 ５
于９ ０年 代， ２ ５ Ｇ 型、 ２ ５ Ｋ 型车分别定型于１ ９ ９ ２ 年、 １ ９ ９ ８年， ２ ５ Ｔ 型车 定型于 ２ ０ ０ ４ 年 。１ ９ ６ ６ 年、 １ ９ ７ ９ 年， 原四方机车车辆厂 （ 现南车青岛四方机车车辆股份有 限公司 ） 就已研制出用于广 九 铁 路 的 ２ ２ 型、 ２ ５型空调 发电车 （ 时称 Ｔ 及 空 调 客 车， 发电车柴油发 Ｚ 特种车） 电机组的装机容量 为 ３×２ 供电制式为３ ０ ０ｋＷ ， ＮＡ Ｃ ／ 。１ 原四方机车车辆厂又 ３ ８ ０Ｖ ２ ２ ０Ｖ、 ５ ０Ｈ ｚ ９ ８ ７ 年， 率先研制出柴油发 电 机 组 装 机 容 量 为 ３×３ 具 ０ ０ｋＷ 、 有自动并车功能的 大 功 率 发 电 车 （ Ｋ Ｄ 型、 ２路干线供 。１ 原浦镇 车 辆 厂 、 长 春 客 车 厂 研 制 了 ２× 电） ９ ８ ９年， 铁 ５ ０ ０ｋＷ ＭＴＵ 柴 油 机 组 大 功 率 发 电 车 。１ ９ ９ ６ 年， 道部组织原长客 、 四 方、 浦 镇、 唐山等主机厂在之前各 自研制的发电车基础上进行了电气原理图及主要关键 设备 （ 包括柴油发动机 、 发电机 、 控制柜 、 自动并车装置 等） 的统型 。 在电气化铁路发 展 初 期 ， 发电车很好地解决了空 调客车的供电问题 ， 与轴驱供电相比有诸多明显的优 点， 具有较好的机动性和广泛的适应性 ， 但随开行车次 的增加 ， 运行噪声和 燃 油 排 放 污 染 对 沿 途 的 影 响 也 凸 显出来 。 与此同时 ， 随着铁路电气化进程的加快普及 ， 并借鉴国外铁道客车供电 技 术 ， 中国 ２ ０世纪８ ０ 年 代， 铁路开始研究电力机车向客车供电技术 。 这既符合国 家能源政策 ， 又能为客车提供足够容量的电源 ， 改善旅 行条件 ， 同时增加列 车 编 组 ， 减 轻 列 车 自 重， 具有明显 的经济效益和社 会 效 益 。 基 于 当 时 的 变 流 技 术 水 平 ， 选择了机车集中整流 、 客车分散变流的方式 。 具 ２ ０ ０ ４ 年第 ５ 次铁路大提速开行的 ２ ５ Ｔ 型客 车 ， 有运行速度 高 （ ／ 、 长 交 路、 一站直达或仅大 １ ６ ０ｋ ｍ ｈ） 站停 （ 站停时间短 ） 等 特 点， 不 宜 加 挂 发 电 车， 因 此， 基 于前期的大量研究和 技 术 实 践 ， 在电气化区段开始采 用电力机车 供 电 ， 在非电气化区段采用 Ｄ Ｆ １ １ Ｇ型内燃 机车供电 。“ 代 表 机 车 供 电， Ｇ” Ｄ Ｆ １ １ Ｇ型机车可以为列 车提供 ２ 路独立供电 （ 、 ２×４ ０ ０ｋＷ ） ２种电源（ Ａ Ｃ３ ８ ０ 。 Ｖ或Ｄ Ｃ６ ０ ０Ｖ） 与此同时 ， ２ ０ ０ ４ 年开始开展 高 速 动 车 组 技 术 的 引 进、 消化吸收和再 创 新 工 作 。 辅 助 供 电 系 统 作 为 关 键 技术之一 ， 主要包括辅助变流器 、 蓄电池组 、 充电机等 。 Ｃ ＲＨ １、 Ｃ ＲＨ ３、 Ｃ ＲＨ ５型高速动车组及 Ｃ ＲＨ ６型城际 动车组 （ 辅助变流器 ２ ０ １ ２年 四 方 股 份 自 主 创 新 品 牌） 输入电源取自牵引变 流 器 的 中 间 直 流 回 路 ， 通过逆变 为 动 车 组 供 风 系 统、 散 热 系 统、 空 器输出三相交流电 ， 调机组 、 充电机等供 电 ； 其 优 点 是 实 现 了 轻 量 化， 同时 在过分相区时 ， 列车 利 用 其 轻 微 再 生 制 动 保 持 中 间 直 流电压不断电 。Ｃ ＲＨ ２ 型动车组辅助变流器输入电源 取自牵引变压器的辅助绕组 （ 单相 Ａ ， 经斩波 Ｃ４ ０ ０Ｖ）
铁道车辆 第 ５ １ 卷第 １ ２期２ ０ １ ３年１ ２月
文章编号 ： （ ） １ ０ ０ ２ ７ ６ ０ ２ ２ ０ １ ３ １ ２ ０ ０ ５ ４ ０ ８
铁道车辆电气装置 ５ ０ 年的回顾与展望
李国平１，陈明惠２，何丹炉３，刘文平４，王永刚５