地铁列车牵引系统

从接触网获得1500V直流电， 将其转化为三相交流电，来满足 列车牵引和车上其他的设备的用 电需求。
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高速断路器HSCB
➢ 低压控制高压的开关设 备。 其作用就是将电网与车 辆高压设备分开，利用 HSCB过电流(如短路) 后的快速响应特性来保 护直流侧设备。
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Байду номын сангаасVVF逆变器
外力。
➢ 这三个力作用于列车，并影响列车运行。在一般情况下不是同 时存在的。在牵引工况，牵引力、阻力同时存在；在惰行工况， 仅阻力存在；在制动工况，制动力、阻力同时存在。
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牵引力的形成
牵引电机的转矩通过输出轴，传动装置（联轴节，齿轮箱）最后 使车辆动轮获得扭矩M。假设我们把车辆吊起来离开钢轨，则扭矩作为 内力矩，只能使车轮发生旋转运动，而不能使车辆发生平衡运动。但 当车辆置于钢轨上使车轮和钢轨成为有压力的接触时，就产生车轮作 用于钢轨的可以控制的力F，而F所引起的钢轨反作用于车轮的反作用 力FK就是使列车发生平移运动的外力（如图所示）。这种由钢轨沿列 车运行方向加于动轮轮周上的切向外力ΣFK就是列车的轮周牵引力， 简称列车牵引力。
➢ 为牵引系统在电制动时消耗过 高再生电压的耗能设备，保证 线网及列车的安全。因为在电 制动的情况下,当能量不能被电 网完全吸收时,多余的能量必须 转换为热能消耗在制动电阻上， 否则电网电压将抬高到不能承 受的水平。因此制动电阻的存 在确保了电网上的其它设备的 安全。
➢ 额定电阻值（20℃） 2.95Ω±5%
200级
齿轮传动比：
7.71(131/17)
轮径： 840mm（新） 805（半磨耗，计算用） 770（全磨耗）
最高转速： 4780r/min
最高试验转速：
5740r/min
转向： U-V-W正常相序时按照顺时针方向旋转（从牵引端看）
估计重量：
625Kg
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制动电阻
➢ 为了保证正常制动，制动力必须不超过粘着力
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第二部分
列车牵引系统设备 组成
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牵引系统设备组成
➢ 受电弓 ➢ 高速断路器HSCB ➢ VVVF牵引逆变器 ➢ 牵引控制单元DCU ➢ 牵引电机 ➢ 制动电阻 ➢ 司控器
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受电弓
➢ 组成： 1. 底座 2. 下臂 3. 下导杆 4. 上臂 5. 上导杆 6. 弓头 7. 张紧弹簧 8. 气压升弓装置 9. 导电桥线机构 10. 阻尼器 11. 托 12. 最低点位置指示器 13. 高位阻挡 ➢ 用途：
➢ 组成： 电源电流传感器 滤波电抗器 直流电压传感器 过电压释放晶闸管 过电压放电电阻 放电电阻, 滤波电容器 IGBT 模块 相电流传感器
➢ 作用： 牵引时，通过控制内部的IGBT模块的通断来 产生三相交流电源供牵引电机使用； 制动时，将感应电机产生的交流电整流成直流 电反馈给电网或制动电阻。
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• 当G 0时， 车辆加速运行； • 当G =0时， 车辆静止或匀速运行； • 当G0时， 车辆减速运行。
➢ 作用在车辆上的诸多外力按其性质可分为三类：
• 牵引力 FK—— 使列车运动并可以控制的外力； • 车辆阻力 W—— 在运行中产生的与列车运行方向相反的不可控制的力； • 制动力 B—— 与列车运行方向相反的并使列车减速或停止的可控制的
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第三部分
列车牵引控制
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整列车的牵引指令控制
➢ 车辆牵引指令中有对车辆各种状态的监控，一旦这些因素有一点不满足要求，牵引指 令线就会断开，列车将无法牵引，以此来进行保护。这其中除了信号系统相关的保护
外，还有车门状态监控、主风缸压力大小监控、停车制动状态监控、紧急制动状态监 控，如下图所示：
➢ 采用自然风冷的冷却方式
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司控器
➢ 司机控制器是用来操纵地铁车辆运行的主令控制器， 是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设 备。
➢ 司机控制器的面板上有控制手柄、换向手柄两种可操 作机构。控制手柄有：牵引区、0位、制动区、快速 制动位；换向手柄有：“向后”、“0”、“向前”三 个档位。
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黏着与黏着定律
由上面的图可以看出，车轮由于受到正压力而保持动轮与钢轨的接 触处的相对静止,这种现象称为“黏着”。黏着状态下的静摩擦力FK 也叫“黏着力”。
黏着类似于静力学里的静摩擦。当动轮的驱动转矩产生的切向力 F增大时，黏着力FK也随之增大，保持与F相等，实验证明，黏着力 最大值于动轮的正压力成正比，其比例常数被称为黏着系数。
防空转/防滑保护控制
列车加减速冲击限制保护
通信网路功能
故障诊断功能等
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牵引电机
➢ 基本参数
类型和冷却： 感应电机
自通风铜条鼠笼式三相
额定方式：
持续制
额定功率：
190kW
转 矩：
766 N·m
电机电压：
1100V
电机电流：
130A
额定频率：
综上所述，列车牵引力最大值在任何时候都不得超过车辆各动轮 与钢轨间粘着力的最大值的总和。这一原理称为粘着定律
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影响牵引力的两个因素
一是牵引装置传给轮对的转矩。它和牵引电 机的速度特性和扭转特性所决定的牵引特 性有关；
二是动轮与钢轨的相互作用，主要是轮轨间 的粘着系数以及动轮的荷重有关。当牵引 电机选定后，轮轨间的粘着就变成产生牵 引力的决定条件，牵引力不能大于轮轨粘 着力，否则动轮就会产生空转，列车不能 前进并造成轮对踏面和钢轨面擦伤的恶果。
列车牵引系统
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目录
➢ 列车牵引理论简述 ➢ 列车牵引系统设备组成 ➢ 列车牵引控制 ➢ 一号线车辆牵引系统简介
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第一部分
列车牵引理论简述
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列车受力分析
➢ 地铁车辆在运动过程中会受到各种外力的作用，影响它的运行 结果。我们把所有作用在车辆上外力的合力用G表示，根据动 力学原理:
• DCR为车门全关闭继电器，当车门全部关好后，DCR得电，其串在牵引回路中的
常开触点闭合，一旦车门中有一个未能关闭，继电器失电，触点断开，牵引指令 就法发送出去。
• MRPR2为主风缸压力继电器，是由列车管理系统TMS控制，当主风缸的压力高于 6bar时得电，其辅助触点闭合，一旦主风缸压力低于6bar，继电器失电，触点断 开，牵引封锁。
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牵引控制单元DCU
➢ DCU的主要功能
异步电动机控制 牵引控制单元DCU将机车控制级给 定值和控制指令转换成VVVF逆变 器用的控制信号，对VVVF逆变器 和牵引电机进行控制，包括调节、 保护、逆变器脉冲模式的产生等。
对VVVF逆变器和牵引电机进行保 护控制
电制动（ED-BRAKE）进行调整、 保护和逆变器脉冲模式的产生，实 现在再生制动和电阻制动之间的平 滑过渡。
➢ 司机控制器的控制手柄0位、牵引最大位、制动最大 位、快速制动位有定位；在这些档位之间为无级调节； 通过转动同轴的驱动电位器用来调节输入到电子柜的 电压指令，从而达到调节机车牵引力和电阻制动的目 的；换向手柄在每个档位均定位，换向手柄稳定在相 应的档位中。
➢ 控制手柄、换向手柄和机械锁之间相互机械联锁。
• PKBR为停放制动继电器，列车在牵引前必须按停放制动缓解按钮缓解停放制动才 能让继电器得电来牵引，若停放制动不缓解，继电器不得电，将牵引封锁。
• EBR为紧急制动继电器，若列车处于紧急制动状态，继电器失电，列车将无法牵 引。
DLCOS
PKBRCOS
MPR2COS
110v
DCR
PKBR
VVVF
DCU
当F增大超过粘着力的极限值时，轮轨间的粘着被破坏，动轮因 无足够的水平支承力，就不能在钢轨上滚动，而开始在钢轨上滑动， 造成动轮空转，这时，钢轨对车轮的反作用力FK（牵引力）也因由静 摩擦力变为动摩擦力而急剧下降。随着轮轨间相对滑动速度的增加， 动磨擦系数越来越小，粘着力的下降更为严重。结果动轮以轴为中心 加速空转，车轮空转易造成传动装置和走行部的损坏，并使轨与轮接 触面擦伤。所以在运行中必须尽量避免。
80Hz
额定转速： 2370r/min
转差率： 转差率
1.4%-
极数： 4极
效率：
93%
功率因数：
84%
最大功率： 流 210A
牵引时：277kW,DC1350V 车速40km/h, 电
➢ 制动时： 455kW,DC1650V 车速80km/h, 电流 215A
绝缘等级： （IEC60349-2）
曲线阻力与许多因素有关，如：曲线半径、运行 速度、外轨超高、车重、轴距、踏面的磨耗程度 等。经验公式：
➢ 起动阻力： 起动阻力对地铁车辆而言起动性能好，影响 不大。对内燃机车是一主要阻力。
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制动力
➢ 制动力的形成：制动是车辆运行的重要性能，制动性能的好坏 在很大程度上限制了车辆的载重和列车的运行速度。地铁车辆 主要采用电制动，但是由于电制动的制动力和车辆运行速度之 间的关系是速度越低制动力越小，所以停车和紧急制动时还要 采用空气制动系统。空气制动又称摩擦制动。
➢ 列车运行时，增大制动力可缩短制动距离，提高行车的安全性， 但是，并不是制动力越大，制动效果越好。制动力也和实现牵 引力一样，必须遵守粘着定律。当制动力大于轮轨间的粘着力 时，就像牵引力一样，也会发生轮轨间的滑行，此时，车轮被 闸瓦抱死，车轮在钢轨上滑行。列车一旦滑行，首先是制动力 下降，其次会发生轮对踏面及轨面的擦伤。对此司机在驾驶列 车，尤其是天气不良，轮轨粘着状态不好时，要特别加以注意。