第五章 地铁与轻轨的设备与控制系统

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• (3)支承车体,承受并传递从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力, 并使轴重均匀分配。
• (4)保证车辆安全运行,能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲 线。
• (5)充分利用轮轨之间的粘着,传递牵引力和制动力,放大制动缸 所产生的制动力,使车辆具有良好的制动效果,以保证在规定的距离 之内停车。
• (6)转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装,使之具有良好的减 振特性,以缓和车辆和线路之间的相互作用,减小振动和冲击,减小 动应力,提高车辆运行平稳性和安全性。
直流电压等级主要有DC600V、DC750V、 DC825V和DC1500V等几种。
IEC(国际电工委员会)建议电压标准如表5-2 所示。
2)交流制:牵引供电系统向地铁及轻轨等牵 引设备提供的是一定电压及频率的交流电能 。一般多用于干线电气化铁路牵引供电。电 力牵引的发展历程中出现的交流制形式有单 相低频制、三相交流制及单相工频制。
二级电压制集中供电方式结构示意图
• 三级电压供电:需设置轨道交通系统高压 主变电所,即由区域变电所输出高压等级 (如1l0kV或220kV)对主变电所供电。再由 主变电所将高压等级降为中高压等级后, 分别向牵引变电所和降压变电所供电。
三电压制集中供电方式结构示意图
2)分散供电 根据地铁及城轨交通供电需要,在地铁沿
二、轨道交通车辆的基本结构
1.走行装置
• 1)转向架的基本作用及要求:
• (1)城市轨道交通车辆采用转向架结构可以增加车辆的载重、长 度与容积,提高列车运行速度,以满足铁路运输发展的需要。
• (2)保证在正常运行条件下,车体都能可靠地坐落在转向架上,通 过轴承装置使车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动。
线直接由城市电网引入多路电源构成供电系 统称为分散式供电。这种供电方式一般为 10KV电压等级。分散式供电要保证每个牵引 变电所和降压变电所均获得双路电源,要求 城市轨道沿线要有足够的电源引入点及备用 容量。
分散供电结构示意图
3)混合供电 混合供电是集中式和分散式两种供电方式
的结合,一般以集中式供电为主,个别地段 引入城市电网电源作为集中式供电的补充, 使供电系统更加完善和可靠。
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 2)直线电机轨道交通的驱动方式
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 2)直线电机轨道交通的驱动方式
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 3)直线电机轨道交通的特点
• (1) 噪声低。 • (2) 采用径向转向架,提高车辆过小半径曲线的能力,降
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 3.车钩牵引缓冲连结装置 • 轨道交通车辆的车钩缓冲装置主要有三种类型,即自动车
钩、半自动车钩和半永久牵引杆。 • 1)自动车钩
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 3.车钩牵引缓冲连结装置 • 1)自动车钩 • (1)钩头 • 钩头结构与连接、解钩作用原理。
1)牵引变电所的外部供电方式
通常要求每个牵引变电所必须有两个独 立电源供电,或者由两路非同杆架设的输电 线路供电,其中每路输电线应能承担牵引变 电所的全部负荷。两路电源互为备用或一主 一备,即一路可长期供电,另一路由于某种 原因只能作为短期备用。
据供电系统的分布状况,发电厂和地区变电 所的位置以及容量等因素,牵引变电所的供 电方式有以下几种: • 一边供电:牵引变电所的电能只能由电力
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 1.单轨交通车辆 • 2)悬挂式单轨交通的车辆
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 1.单轨交通车辆 • 2)悬挂式单轨交通的车辆
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 2.直线电机轨道交通车辆
• 1)直线电机的工件原理
• (2)盘形制动
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 4.制动系统 • 1)列车制动方式
• (3)再生制动
• 将牵引电动机变为发电机,不同的是,它将电能反馈回电 网使用,在经济上是合算的,但技术上比较复杂。
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构 • 4.制动系统
2)列车制动机 (1)空气制动机
风机、水泵、空调、自动扶梯、升降梯、加工 设备等提供电能。 • 提供地铁及轻轨交通通信信号设备运行所需电 能。 • 提供地铁及轻轨交通照明及其他生产生活用电 。
2.地铁及轻轨交通供配电系统的组成 • 城市电网一次电力系统
发电厂 传输线 区域变电站 • 牵引供电系统 牵引变电所 牵引网 • 动力照明供电系统 降压变电所 动力照明系统
混合供电结构示意图
三、牵引供电系统
牵引供电系统的主要功能是:将地方电力系 统的电源引入牵引供电系统的牵引变电所, 通过牵引变压器变压为适合牵引设备运行的 电压制式(交流电气化铁路:AC25kV,城市 轨道交通:DC750V、DC1500V或DC3000V等) ,向电力机车、地铁或轻轨提供连续电能。
城市电网一次电力系统和地铁轻轨供电系统
二、城市电网一次电力系统
城市电网一次电力系统是城市电网对地铁 及轻轨电力牵引系统内部的变电站的供电系 统,包括发电厂、传输线路和主变电站。
1.城市电网一次电力系统供电方式 一次电力系统的供电方式有集中、分散和
混合三种供电形式。采用何种形式一般视各 城市的情况而定。
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 1.走行装置 • 2)转向架的基本结构 • (1)转向架承载模块
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 1.走行装置 • 2)转向架的基本结构 • (2)转向架动力模块
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 1.走行装置 • 2)转向架的基本结构 • (3)转向架运动控制模块
系统中的一个方向送来。
牵引变电所一边供电方式示意图
• 两边供电:牵引变电所的电能由电力系统 中的两个方向送来。
牵引变电所两边供电方式示意图
• 环形供电:若干个发电厂、地区变电所通 过高压输电线连接成环形电力网,而牵引
变电所处于环形电力系统中的一段环路之 中。
2)牵引变电所的引入线方式 牵引变电所的引入线方式又称为牵引变电
• 单相低频交流制
在20世纪初,西欧一些国家如德国、奥地
利、瑞士、挪威、瑞典采用了单相低频交流
制供电,并得到了较大发展。单相低频交流
制的频率为16 2 3
Hz,电压也提高到11~15
kV。美
国也曾使用11KV或12.5KV,25KZ的低频交流
供电形式。
• 三相交流制
在牵引电流制的发展过程中,个别国家,如 瑞士、法国等,还采用了3.6 kV的三相交流制 ,电力机车牵引电动机采用三相交流异步电 动机。
第一节 轨道车辆设备
• 一、城市轨道交通车辆的概况
• 2.城市轨道交通车辆的种类
• 我国由建设部负责制定的《城市快速轨道交通工程项目建 设标准(试行本)》中将我国快速轨道交通车辆分为三种型 式。其中A型车、B型车是我们通称的地铁车辆,而C型车 是轻轨车辆。
• 3.列车编组
• 城市轨道交通车辆都是以车组的形式来满足运营要求的, 多者6~8辆一列,少者2辆一列,该车组一般是固定编组。 城市轨道交通车辆有动车和拖车之分,两者之间的共同点 是都可以乘坐旅客,其主要区别是动车上装有牵引电动机 等牵引动力装置,而拖车不带动力装置。
低过曲线时的尖啸声。 • (3) 由于省去了一系列的传动机构,降低了车辆的自重,
简化了结构。有可能采用小轮径,从而使车辆的轮廓尺 寸减少,由此可使地铁隧道的土建造价降低。 • (4)车辆的加减速可靠、磨耗少,爬坡能力强。
第二节供配电及牵引系统
一、概述 1.地铁及轻轨供配电系统的作用: • 提供地铁及轻轨运行所需电能即牵引用电。 • 提供地铁及轻轨机电设备运转所需电能。如为
• 单相工频交流制
现在匈牙利,电压为16 kV。1950年 法国试建了一条25 kV的单相工频交流电气化 铁道。随后日本,前苏联等相继都采用了工 频交流制,电压为20 kV。
我国干线电气化铁道建设一开始就采用 25KV的单相工频交流制供电形式。
2.牵引供电系统结构 牵引供电系统是由牵引变电所和牵引网组
成,牵引网是馈电线、接触网、钢轨与大地 、回流线的统称。
地铁轻轨牵引供电系统示意图
• 牵引变电站:对轨道交通某一供电区段提供牵引电 能的变电所。
• 接触网:分为架空线和接触轨两种受流方式,对轨 道交通列车供电的导线。
• 馈电线:从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导 线。
• 电分相:为了便于检修和缩小事故范围,将接触网 分成若干段的装置为电分相。
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构 • 4.制动系统
2)列车制动机 (2)电空制动机
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 1.单轨交通车辆 • 1)跨座式单轨交通的车辆
第一节 轨道车辆设备
• 三、新型城市轨道交通车辆
• 1.单轨交通车辆 • 1)跨座式单轨交通的车辆
1)集中供电 沿地铁城轨交通沿线,根据用电容量和线
路长短,建设专用的主变电站(所),这种 由主变电站(所)构成的供电方案称为集中 式供电。主变电所有两路独立的进线电源, 由主变电所变压为内部供电系统所需要的电 压等级(一般为10KV或35KV)。
集中供电结构示意图
• 二级电压供电:由区域变电所输出中高压 等级(l0kV或35kV),直接向牵引变电所和 降压变电所供电。由牵引变电所降压和整 流为直流牵引电压等级(如750V或l500V) ;由降压变电所降为380V动力电压等级。 再分别向接触网、电动车组供电或向动力 用电设备供电。
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 城市轨道交通车辆一般由车体、走行装置、牵引缓冲装置、 制动装置、受流装置、车辆内部装置和车辆电气装置等七 部分组成。
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 1.走行装置 • 走行装置是支撑车体,承担城市轨道交通车辆自重和载重
并在钢轨上行驶的部分。由两条或两条以上的轮对、轴承 装置、构架、摇枕弹簧减振装置和基础制动装置等配件组 成一个独立的结构称为转向架。
• 回流线:供牵引电流从钢轨返回牵引变电所的导线 。
• 钢轨:承载列车和导向的同时也被用来作为牵引电 流回流回路的一部分。
3.牵引变电站(所) 牵引变电站担负着电压变换和分配电能的
作用,由区域变电所或主变电所获取中压等 级电能,经降压与整流变换为可供地铁及轻 轨列车牵引用电。
地铁及轻轨交通牵引供电设施分布示意图
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 3.车钩牵引缓冲连结装置 • 2)半自动车钩 • 3)半永久牵引杆
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 4.制动系统 • 1)列车制动方式 • (1)闸瓦制动
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 4.制动系统 • 1)列车制动方式
第五章地铁与轻轨的设备 及控制系统
第一节 轨道车辆设备
第一节 轨道车辆设备
• 一、城市轨道交通车辆的概况
• 1.城市轨道交通车辆的特点 • 1)自行导向
第一节 轨道车辆设备
• 一、城市轨道交通车辆的概况
• 1.城市轨道交通车辆的特点 • 2)低运行阻力
• 3)成列运行 • 4)严格的外形尺寸限制
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 1.走行装置 • 2)转向架的基本结构 • (4)转向架制动模块
第一节 轨道车辆设备
• 二、轨道交通车辆的基本结构
• 2.车体 • 车体是供乘客乘坐和司机驾驶车辆的场所,是车辆的上部
结构。主要包括车体结构、内装饰、车内设备(车窗、车 门、座椅、立柱、扶手)和空调等。
1.牵引供电制式简介
牵引供电制式是指轨道交通的供电系统向
电动车辆或电力机车供电所采用的电流制、 电压制和列车供电方式。电力牵引的发展历 程中出现的牵引供电制式有直流和交流两种 制式。
1)直流制:电力网提供的高压、三相电在牵 引变电所降压、整流后变为一定电压等级的 直流电,向地铁及轻轨等牵引设备提供直流 电能。电压等级可以根据城市电网一次电力 系统、线路及牵引设备情况不同来确定。
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