城市轨道交通车辆电气控制项目一 城轨车辆电气控制系统构成[拓展任务]
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人工智能原理的各种控制方法
21:32:07
项目描述（2）：
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
21:32:09
（1）基本阻力
产生基本阻力的主要因素有：
① 滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦 ② 车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦 ③ 冲击和振动引起的阻力 ④ 空气阻力
公式： W =a+bv+cv2 (N/kN)
广州地铁： W = 27+0.0042V2（N/t） 天津轻轨：
拓展任务
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二、城轨车辆运行受力分析
拓展任务
城轨列车运行中若只考虑列车 沿轨道前进方向的作用力，直接影 响其运行的力有三种即：
机车牵引力、列车运行阻力、 列车制动力。
列 车
牵引：作用在列车上的力有机车牵引力F和列车运行阻力W，
运
其合力为F-W，列车启动加速。
行 的
惰行：作用在列车上的力只有列车运行阻力W，其合力为-W，
书面练习：
1）说明城市轨道交通车辆控制的原理。 2）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。 3）以A型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。
项目描述（1）：
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、
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图1-1 城市轨道交通车辆控制原理图
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一、城轨车辆轮轨间的作用
采用轮轨技术的城轨车辆其运行工况依赖于车轮和钢轨的相互作用力。ຫໍສະໝຸດ 齿轮 传动粘着 作用
牵引电动机
动轮
钢轨
列车平动
粘着与 蠕滑理论
21:32:07
粘着
正压力Pi作用下，车轮和钢轨的接触部 分紧压在一起，切向力Fi使车轮上的O’点向 左运动的趋势，车轮作用于钢轨的力fi’。
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拓展任务
城轨车辆 速度的形成
齿轮传动箱 牵引电机
车轮
车轴
图 5.1 牵引传动装置 21:32:09
阻力
拓展任务
列车运行阻力是：列车运行中由于各种原因自然 发生的与列车运行方向相反的外力。
它是：阻止列车发生运动或是使列车自然减速。 驾驶员不能控制。 根据阻力引起的原因分为：基本阻力、附加阻力
（2）附加阻力
拓展任务
列车上坡、曲线、起动等发生在特定的情况下的阻力。
① 坡道阻力Wi：由列车重力产生的沿坡道斜面的分力。 ② 曲线阻力：列车通过曲线时增加的阻力就是曲线阻力。
引起曲线阻力的原因有：车轮对于钢轨的横向及纵向滑动；轮 缘与外轨头内侧的摩擦；滚柱轴承的轴端摩擦；中心销及中心 销座因转向架的回转而发生的摩擦。
21:32:09
制动力形成
闸瓦压力K作用使闸瓦和踏面间产生滑 动摩擦力，用力偶（Bi、Bi‘）代替转矩 Mb ，切向力Bi将引起钢轨对车轮的静摩 擦反作用力bi，车轮作用于钢轨的力bi’
钢轨与车轮间的摩擦
制动 转矩
拓展任务
闸瓦
引起向左的静摩擦力bi（制动力） 大小：bi=Bi 方向：相反
1.
学习目标
2.
项目描述
3.
学习任务
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述
任务二 城市轨道交通车辆控制系统部件功能
4.
拓展任务
任务一 城市轨道交通车辆控制系统部件功能
学习目标：
1．掌握城市轨道交通车辆电气控制原理； 2．掌握牵引与电制动的控制原理； 3．会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况； 4．掌握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．了解城轨车辆电器结构原理。
式中：ν —动轮的前进速度 ω —动轮转动的角速度
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拓展任务
粘着系数
f P
max
i
影响粘着系数的决定因素
拓展任务
计算粘着系数
（1）动轮踏面与钢轨表面状态 （2）线路质量 （3）车辆运行速度和状态 （4）动车有关部件的状态
改善提高粘着系数措施
21:32:09
粘着定律
拓展任务
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21:32:07
实践练习：
课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业） 操作练习：
1）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。 2）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。
根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。 3）根据自己对牵引的了解，画出城轨车辆牵引系统能量转换过程图。
三
列车惯性运行。
种 工
制动：作用在列车上的力有机车制动力B和列车运行阻力W，
况
其合力为-（B+W），列车减速。
牵引力
拓展任务
影定响 机车牵•引•由力一钢是是轨由转沿传矩动列装车置运引行起方的向与加列于车动运轮行轮方向周相上同的的切外 因义素 力，是使列车•向 牵发二生外 引是运力力轮动。FK轨和就加相是速互列的车作力的用。轮驾周驶牵员引可力以控，制简。称列车
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。 ③ 起动阻力
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制动力
拓展任务
制动力：由制动装置引起的与列车运行方向相反的外力。
作用：使列车产生较大的减速度降速或制停列车或防溜。
驾驶员可以控制。
地铁车辆有两套制动系统：电制动（为主）
空气制动（摩擦制动）停车和紧急制动时采用
钢轨与车轮间的摩擦
引起向右的静摩擦力fi（轮周牵引力） 大小：fi=Fi 方向：相反
牵引 转矩
拓任展务任2 务
轴重
因正压力而保持轮轨接触处相 对静止的现象称为“粘着”
图1-20 动轮对受力分析
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蠕滑
在动轮正压力的作用下，轮轨接 触处产生弹性变形，形成椭圆形的接 触面。
微观看两接触面粗糙不平。切 向力的作用，动轮在钢轨上滚动时， 车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性 变形，接触面间出现微量滑动，即“ 蠕滑”。
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项目描述（2）：
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
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（1）基本阻力
产生基本阻力的主要因素有：
① 滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦 ② 车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦 ③ 冲击和振动引起的阻力 ④ 空气阻力
公式： W =a+bv+cv2 (N/kN)
广州地铁： W = 27+0.0042V2（N/t） 天津轻轨：
拓展任务
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二、城轨车辆运行受力分析
拓展任务
城轨列车运行中若只考虑列车 沿轨道前进方向的作用力，直接影 响其运行的力有三种即：
机车牵引力、列车运行阻力、 列车制动力。
列 车
牵引：作用在列车上的力有机车牵引力F和列车运行阻力W，
运
其合力为F-W，列车启动加速。
行 的
惰行：作用在列车上的力只有列车运行阻力W，其合力为-W，
书面练习：
1）说明城市轨道交通车辆控制的原理。 2）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。 3）以A型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。
项目描述（1）：
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、
21:32:07
图1-1 城市轨道交通车辆控制原理图
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一、城轨车辆轮轨间的作用
采用轮轨技术的城轨车辆其运行工况依赖于车轮和钢轨的相互作用力。ຫໍສະໝຸດ 齿轮 传动粘着 作用
牵引电动机
动轮
钢轨
列车平动
粘着与 蠕滑理论
21:32:07
粘着
正压力Pi作用下，车轮和钢轨的接触部 分紧压在一起，切向力Fi使车轮上的O’点向 左运动的趋势，车轮作用于钢轨的力fi’。
21:32:09
拓展任务
城轨车辆 速度的形成
齿轮传动箱 牵引电机
车轮
车轴
图 5.1 牵引传动装置 21:32:09
阻力
拓展任务
列车运行阻力是：列车运行中由于各种原因自然 发生的与列车运行方向相反的外力。
它是：阻止列车发生运动或是使列车自然减速。 驾驶员不能控制。 根据阻力引起的原因分为：基本阻力、附加阻力
（2）附加阻力
拓展任务
列车上坡、曲线、起动等发生在特定的情况下的阻力。
① 坡道阻力Wi：由列车重力产生的沿坡道斜面的分力。 ② 曲线阻力：列车通过曲线时增加的阻力就是曲线阻力。
引起曲线阻力的原因有：车轮对于钢轨的横向及纵向滑动；轮 缘与外轨头内侧的摩擦；滚柱轴承的轴端摩擦；中心销及中心 销座因转向架的回转而发生的摩擦。
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制动力形成
闸瓦压力K作用使闸瓦和踏面间产生滑 动摩擦力，用力偶（Bi、Bi‘）代替转矩 Mb ，切向力Bi将引起钢轨对车轮的静摩 擦反作用力bi，车轮作用于钢轨的力bi’
钢轨与车轮间的摩擦
制动 转矩
拓展任务
闸瓦
引起向左的静摩擦力bi（制动力） 大小：bi=Bi 方向：相反
1.
学习目标
2.
项目描述
3.
学习任务
任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述
任务二 城市轨道交通车辆控制系统部件功能
4.
拓展任务
任务一 城市轨道交通车辆控制系统部件功能
学习目标：
1．掌握城市轨道交通车辆电气控制原理； 2．掌握牵引与电制动的控制原理； 3．会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况； 4．掌握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．了解城轨车辆电器结构原理。
式中：ν —动轮的前进速度 ω —动轮转动的角速度
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拓展任务
粘着系数
f P
max
i
影响粘着系数的决定因素
拓展任务
计算粘着系数
（1）动轮踏面与钢轨表面状态 （2）线路质量 （3）车辆运行速度和状态 （4）动车有关部件的状态
改善提高粘着系数措施
21:32:09
粘着定律
拓展任务
21:32:09
21:32:07
实践练习：
课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业） 操作练习：
1）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。 2）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。
根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。 3）根据自己对牵引的了解，画出城轨车辆牵引系统能量转换过程图。
三
列车惯性运行。
种 工
制动：作用在列车上的力有机车制动力B和列车运行阻力W，
况
其合力为-（B+W），列车减速。
牵引力
拓展任务
影定响 机车牵•引•由力一钢是是轨由转沿传矩动列装车置运引行起方的向与加列于车动运轮行轮方向周相上同的的切外 因义素 力，是使列车•向 牵发二生外 引是运力力轮动。FK轨和就加相是速互列的车作力的用。轮驾周驶牵员引可力以控，制简。称列车
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。 ③ 起动阻力
21:32:09
制动力
拓展任务
制动力：由制动装置引起的与列车运行方向相反的外力。
作用：使列车产生较大的减速度降速或制停列车或防溜。
驾驶员可以控制。
地铁车辆有两套制动系统：电制动（为主）
空气制动（摩擦制动）停车和紧急制动时采用
钢轨与车轮间的摩擦
引起向右的静摩擦力fi（轮周牵引力） 大小：fi=Fi 方向：相反
牵引 转矩
拓任展务任2 务
轴重
因正压力而保持轮轨接触处相 对静止的现象称为“粘着”
图1-20 动轮对受力分析
21:32:09
蠕滑
在动轮正压力的作用下，轮轨接 触处产生弹性变形，形成椭圆形的接 触面。
微观看两接触面粗糙不平。切 向力的作用，动轮在钢轨上滚动时， 车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性 变形，接触面间出现微量滑动，即“ 蠕滑”。