项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成

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城市轨道交通车辆电气
课程考核
总评成绩：100% ✓ 平时成绩占 60% （包括出勤情况、学习过程中的多次综合作业、实践练习等） ✓ 期末考试成绩占 40% （期末考试采用笔试闭卷的形式）
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项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成
• 基本任务：介绍城市轨道交通车辆电气控制系统的组成及功能， 系统主要电气部件的结构原理、技术参数、功能作用。 • 拓展任务：分析城市轨道交通车辆的运行工况、牵引力和制动 力的形成。 • 学习目标：
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
2. 功能 车门控制系统
• 通过列车信息显示系统，告知和提醒 驾驶员所有乘客车门的状态。
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
二、城市轨道交通车辆总体控制
1. 概念
在轨道交通运输中，采用电动机机械传动来满足车辆牵引的电气部分，称为 电力牵引传动控制系统。
2. 特点
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城市轨道交通车辆电气
课程内容
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
内容 城市轨道交通车辆电气控制系统构成 城市轨道交通车辆牵引传动系统 城市轨道交通车辆牵引与制动控制系统 城市轨道交通车辆辅助供电系统 城市轨道交通车辆车门控制系统 城市轨道交通电动列车管理服务系统 机动课 复习课 总课时
课时分配 15 15 10 10 15 10 3 2 80
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
• 定义：牵引电器 • 特点：工作环境和条件恶劣
电器外形箱状
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
受电弓
高速断路器
主接触器
线路滤波器
制动电阻器
平波电抗器
浪涌吸收器
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接地装置
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
绝缘性能
机械寿命 受电弓总重（绝缘子除外）/kg
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DCl500 DCl000～1800
DCl050 DCl600
DC460 120±10 100~140 不大于10 不大于15
≤90 额定550，最小/300，最大800
300（折叠高度 300+10） 175（463）/（1600） 1700 800（1050） 1550 升弓≤8，降弓≤7
交流50Hz，5.75kV干闪络电压1min； 交流50Hz，4.75kV湿闪络电压1min
15×103次 200
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
受电弓
高速断路器
主接触器
线路滤波器
制动电阻器
平波电抗器
浪涌吸收器
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接地装置
任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
城市轨道交通车辆电气
主讲人: 李 淼
教1楼302
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城市轨道交通车辆电气
课程的性质与作用
《城市轨道交通车辆电气》是城市轨道交通车辆专业的一 门重要的核心专业课，是本专业核心能力的支撑。
通过本课程的全面学习，熟练掌握车辆电气控制系统构 成，车辆牵引传动系统，车辆牵引与制动控制系统，辅助供 电系统，车辆车门控制系统及电动列车管理服务系统；
（二）高速断路器
• 高速断路器：high-speed circuit breaker
HSCB
• 安装位置：安装在含有受流装置车辆的底部高压箱内。
• 功能：正常状态下通断车辆主电路，在发生故障时执行保护指令，切断动力电源。
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•HSCB为主断路器，可在出现故障的情况下，断开牵引链与电源的连接； • 防止牵引链免受内部或外部故障的影响。
半永久
钩
车钩
车钩
• 例如：六节编组的列车编组形式为：
—A=B ※ C=B ※ C= A—
•八节编组的列车编组形式为： —A=B ※ C=B ※ C =B ※ C = A—
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车底电器的悬挂
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项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成
基本任务1 城市轨道交通车辆电气控制系统基础 基本任务2 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 拓展任务 城市轨道交通车辆运行工况与受力分析
拖车(TC)
动车（M’） 动车(M) PA箱（牵引和辅助逆变器箱）： 整合辅助逆变器(DC/AC)的牵引箱，装在C车， 箱内一半是辅逆，一半是VVVF牵引逆变器。
PH箱（高压箱）： 整合高压器的牵引箱，装在B车，箱内一半是 HSCB（高速断路器）高速开关及高压传感器， 一半是VVVF牵引逆变器。
图1-5 地铁车辆的主.要设备配置
项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成
基本任务1 城市轨道交通车辆电气控制系统基础 基本任务2 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 拓展任务 城市轨道交通车辆运行工况与受力分析
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项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成 【项目描述】
图1-1 城市轨道交通车辆控制原理示意图
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项目描述（1）：
一、主电路电器
（一）受电弓 1. 车辆的供电与受流
• 国家标准：
DC1500V——接触网 DC750V——第三轨
• 供电方式：
接触网供电——受电弓 接触轨供电——集电靴
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牵引网
用以供 牵引电 流返回 牵引变 电所的 导线
主变电站
牵引变电站
馈电线
回流线
由馈电线、接触网、轨道回 路及回流线组成的供电网络
（一）受电弓 3. 受电弓的工作原理
（3）紧急操作
• 当车辆有压缩空气，气压不足， 可手动升弓。
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
一、主电路电器
（一）受电弓 4. 受电弓的主要技术参数
受电弓主要技术参数有电气 数据、机械参数及几何尺寸参数。
适用场合：某公司A型车受电 弓，网压DCl500V，4M2T编组。
能够读懂车辆电气控制原理图，具有对常见电气故障进 行分析、判断和处理的能力，为从事城轨交通车辆检修与驾 驶、运用与管理工作打下坚实的基础，也是取得中级职业技 能证书的主要支撑课程之一。
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城市轨道交通车辆电气
课程特点
以职业能力标准为. 依据整合课程内容
城轨电动列车驾驶员职业所需知识、技能、 要求
图1-4 城市轨道交通.车辆单元车的总体控制
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
二、城市轨道交通车辆总体控制
• 电机的可逆性原理；
① 牵引工况：电动机； ② 电制动工况：发电机
图1-4 城市轨道交通车辆单元车的总体控制
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
三、城市轨道交通车辆电气部件与设备
2020/5/23
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项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成
【项目描述】
图1-1 城市轨道交通车辆控制原理示意图
➢ 城市轨道交通车辆控制原理：
• 动力电源电流由变电所送到接触网， 经受流器引流到车辆；
• 电流经过车辆牵引传动控制系统送入 牵引电动机，牵引电动机驱动车辆运行；
• 驾驶员通过操纵驾驶控制器改变牵引 电动机的运行速度和运行方式；
➢ 人机界面作用：驾驶员可随时了解整个列车的运行状态和各 主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。
➢ 人机界面组成：系统操作软件、微机控制系统、总线控制 ➢ 电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统ATO、
列车自动控制系统 ATC、 列车自动保护系统ATP、 列车自动监控系统 ATS、 列车通信控制TCC等全自动控制 ➢ 电气控制系统组成：主牵引传动系统、辅助电源系统、 牵引/制动控制系统、车门控制系统
① 熟悉城市轨道交通车辆电气控制原理； ② 掌握城市轨道交通车辆电气控制系统的组成； ③ 会进行城市轨道车辆受力分析和列车运行工况分析； ④ 会分析牵引力和制动力的形成； ⑤ 了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理； ⑥ 掌握牵引动力装置的结构和工作原理； ⑦ 掌握城市轨道交通车辆主要电器. 的结构原理。
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
三、城市轨道交通车辆电气部件与设备
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
三、城市轨道交通车辆电气部件与设备
列车编组：
列车是不同类型的车辆通过两个相对的同型号车钩相联而组成的车组。
• 其中，B车和C车为固定搭配，若再与A车相联则称为一个单元。
全自动车
半自动
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
一、主电路电器
（一）受电弓Baidu Nhomakorabea
2. 受电弓的结构组成
• 安装位置： 车体几何中心点最近的车顶上部。
• 工作方式：
当受电弓升起时，弓与网接触滑行， 从接触网受取电流，通过车顶母线传送 到车辆内部。
• 类型： 气动弓和电动弓
母线：用高导电率的铜、铝质材料制成， 用以传输电能，具有汇集和分配电力能 力的产品。
1.识图知识：电动列车车辆设备布置图、电动列车车辆综合线路图、 电动列车辅助系统原理图、电动列车气路系统原理图
2.电机知识 3.电动列车车辆知识:车辆驾驶操作知识、车辆制动系统知识、车辆转向架
知识、车辆电力电子器件知识、车辆电气机械控制知识、车辆 故障判断及应急处理知识 4.法律规章知识:《司机手册》、《电动列车驾驶员规范化作业标准》、相 关电动列车检查、运行、调试、故障处理与安全生产等规 程 规范。
• 电流经过车辆轮对、钢轨回到变电所， 形成闭合回路。
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
1. 组成框图
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
2. 功能 主牵引传动系统
• 主电路系统，是列车牵引动力 和电制动力得以实现的载体。
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
2. 功能 辅助供电系统
• 提供辅助供电。
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述
2. 功能 牵引/制动控制系统
• 列车实现牵引和制动控制相关功能的 控制电路系统。
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
称为牵引网
为便于检修和缩 小事故范围，将 接触网分成若干 段称为电分段
电分段
馈电线 接触网
经过电动列车的受电器向 电动列车供给电能的导电网
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主变电站 从牵引变 电所向接 触网输送 牵引电能 的导线
接触网
回流线 钢轨
列车行走时 ，利用走行 轨作为牵引 电流回流的 电路
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侧摩式接触轨（第三轨）
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动车转向架侧面都有受流器，直接搭在三轨上边， 中间扁六边形，就是与三轨接触的铜滑块。
先快后慢
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能
一、主电路电器
（一）受电弓 3. 受电弓的工作原理
（2）降弓过程
• 快速降弓封路 • 缓慢降弓封路
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图1-7 降弓风路示意图
• 快速降弓封路 • 缓慢降弓封路
• 快排阀
先快后慢
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
以牵引电动机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力进行 调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求。
3. 分类
根据电动机形式的不同，控制系统分为两类： • 直流牵引电动机的直流传动控制系统 • 交流牵引电动机的交流传动控制系统
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任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础
二、城市轨道交通车辆总体控制
• 弓头：
是弓与网相接触的部分； 由集流头9、接触带10、转轴、端角11和弹簧 盒组成。
• 升降弓装置12：
由传动风缸、拉伸弹簧及气路电磁阀组成。
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任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 一、主电路电器
（一）受电弓 3. 受电弓的工作原理
（1）升弓过程
图1-7 升弓风路示意图
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• 空气过滤器 • 节流阀
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图1-6 单臂受电弓的结构组成
受电弓的结构组成
• 基础框架1：
通过绝缘子3固定安装在车顶； 作为框架4、轴承、下部导杆等支承和安装。
• 框架4：
包括下部支杆5、下部导杆6、上部支杆7和上 部导杆8；
采用高强度冷拔无缝管制作。
• 高度止挡2：
安装在下部导杆侧下方的基础框架上； 用以限制受电弓的最大升弓高度。
➢ 城市轨道交通车辆最根本的任务：运输 ➢ 完成运输任务的关键：车辆的运行速度及其控制 ➢ 控制系统作用：根据运营系统给出的命令
对各功能子系统进行调控。 ➢ 控制系统类型: 牵引控制、制动控制 ➢ 控制系统控制方法：数学模型化、传统的PID调节、
人工智能原理的各种控制方法
2020/5/23
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项目描述（2）：
额定电压/V 电压范围/V 额定电流/A 最大启动电流(30s)/A 最大停车电流/A 标准静接触压力/N 静压力调节范围/N 滑板单向运动在工作高度范围内压力差/N 滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力差/N 运行速度（km／h） 传动装置压力/kPa 主要尺寸（带绝缘子的高度）/mm 最小/大工作高度/mm 最大升起高度/mm 碳滑板长度/mm 弓头宽度/mm 升/降弓时间/s