大學(xué)生上崗培訓(xùn)講座-客車電氣的過去現(xiàn)在和發(fā)展

大學(xué)生上崗培訓(xùn)講座—客車電氣的過去、現(xiàn)在和發(fā)展第一節(jié)概 述一、客車電氣的組成客車電氣由電力拖動系統(tǒng)、客車供電和用電系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三大部分組成。(一)電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)—指利用電動機(jī)作為原動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械工作的方式。1．電力拖動的方式(1)交流電力拖動(用交流電動機(jī)拖動)特點：交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠、維護(hù)工作量小，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。但轉(zhuǎn)速不易平滑調(diào)節(jié)。應(yīng)用：空調(diào)客車的通風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等?？照{(diào)客車的通風(fēng)機(jī)，采用變極調(diào)速交流電動機(jī)來調(diào)節(jié)風(fēng)量，以適應(yīng)不同工況的需要[(n=60/p(1-s))]。變頻平滑調(diào)速的交流電動機(jī)雖應(yīng)用得越來越多，但由于技術(shù)復(fù)雜，成本高尚未在空調(diào)客車上運用，但是發(fā)展方向。(2)直流電力拖動：用直流電動機(jī)拖動。特點：直流電動機(jī)具有良好的起動、控制和調(diào)速性能，調(diào)速方便。但直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，因有機(jī)械觸點，電流換向時易產(chǎn)生火花，工作可靠性差，維護(hù)工作量大。應(yīng)用：從原民德進(jìn)口的24型空調(diào)客車的空調(diào)機(jī)組采用110V直流電力拖動，普通22型客車的電動水泵采用48V直流電力拖動等都屬于直流拖動的情形。（二）客車供電系統(tǒng)1．單獨供電三種情形：蓄電池供電；車軸發(fā)電機(jī)供電；小型柴油發(fā)電機(jī)供電。（1）蓄電池供電：把若干個蓄電池組合起來向負(fù)載供電。特點：設(shè)備簡單，使用方便，可靠性較好。但單位功率所占的體積和重量較大，放電電壓逐漸降低，需反復(fù)充電。國客車不易見到。（2）車軸發(fā)電機(jī)供電：車軸發(fā)電機(jī)與蓄電池并聯(lián)供電（介紹原理）。圖1車軸發(fā)電機(jī)供電原理圖特點：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，能適用多種供電制。但由于蓄電池組與負(fù)載共用一種電壓，使負(fù)載電壓過大，蓄電池充電電壓過小，致使蓄電池和負(fù)載壽命縮短。應(yīng)用：22型（含23型）、24型客車廣泛使用。（3）小型柴油發(fā)電機(jī)組供電：在客車底部裝設(shè)小型柴油發(fā)電機(jī)組向負(fù)載供電。特點：可減小機(jī)車牽引動力，提高供電電壓，減小蓄電池用量，便于長時間停站時利用市電。但要求機(jī)組工作可靠，噪聲和振動小，使用維護(hù)方便，適用于單獨或分開連掛且裝有空調(diào)裝置的客車。應(yīng)用：國產(chǎn)rw22型空調(diào)軟臥車、yw22B型宿營車和一些改造的普通22型客車。2．集中供電(1)接觸網(wǎng)集中供電：利用受電弓將單相工頻25kV的高壓，降壓、整流、濾波成DC600V直流電壓，輸入給各輛客車。特點：送電功率大，但由于輸電電壓高，對安全技術(shù)要求高。應(yīng)用：前聯(lián)早已應(yīng)用。我國經(jīng)過長期研究后，于98年3月開始了接觸網(wǎng)向空調(diào)客車供電的試驗，取得了成功，現(xiàn)運用在25T型車上。(2)柴油發(fā)電車供電：在發(fā)電車上裝設(shè)若干套柴油發(fā)電機(jī)組，通過兩路輸電線向各輛空調(diào)客車供電。特點：用電負(fù)載和控制器件可直接采用民用產(chǎn)品，輸出功率大，但輸電干線截面積較大，干線穿管難，對電力連接器插頭和插座間的接觸電阻要求高(小于0.0008Q)。3．混合供電因牽引動力不同，客車編組方式不同而產(chǎn)生的多種供電方式混雜的情形稱之。如空調(diào)裝置和電熱采暖由接觸網(wǎng)或發(fā)電車供電，照明由車軸發(fā)電機(jī)供電等。（三）電氣控制系統(tǒng)包括：制冷與空調(diào)裝置電控系統(tǒng)，柴油發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)，列車供電電控系統(tǒng)等。1．制冷與空調(diào)裝置電控系統(tǒng)按操作方式分：手動控制，自動控制。按操作地點分：本車控制，集中控制（遙控）。2．柴油發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)一般與柴油機(jī)整機(jī)配套，但考慮操作方便，在發(fā)電車可遙控，對機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)等進(jìn)行控制?？照{(diào)客車的電控系統(tǒng)一般為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，它只能控制信號有無，不能控制信號大小，難以滿足高精度的控制要求。用電子計算機(jī)進(jìn)行自動控制是必然的發(fā)展趨勢。二、客車電氣裝置的運用條件1、保證滿足行車安全要求。2、要求電氣裝置工作可靠，重量輕，尺寸和成本小，結(jié)構(gòu)簡單、牢固，使用壽命長，便于日常檢查和維修。3、滿足以下工作環(huán)境條件溫度變化圍：-50—+50℃相對濕度：20%—80%；海拔高度：0—3000m。第二節(jié)客車電氣的過去八十年代以前，由于長期閉關(guān)鎖國，我國的客車電氣比較落后，它表現(xiàn)在以下三個方面。一、客車供電系統(tǒng)方面七十年代以前，我國使用的鐵路客車主要是21型、老22型以與一些雜型客車，車上裝設(shè)的供電裝置是L型供電裝置，它由1型直流發(fā)電機(jī)（主要是LK5、L4、L5型）、附屬機(jī)具（含自動開閉器、蓄電池轉(zhuǎn)換器、電燈電阻和兩組蓄電池）組成。采用24V供電制，其工作圖2L型直流發(fā)電機(jī)供電裝置示意圖當(dāng)列車運行時，由固定在車軸上的皮帶輪通過皮帶帶動L型發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)的電流由電機(jī)正極出來，經(jīng)過自動開閉器主刷到電燈電阻器，經(jīng)其降壓后達(dá)額定電壓，供給電燈與其它負(fù)載使用，而后電流由導(dǎo)線回到發(fā)電機(jī)負(fù)極。此外部分電流通過另一路向蓄電池充電。當(dāng)列車低速運行或停車時，發(fā)電機(jī)端電壓下降，當(dāng)降到一定值時，自動開閉器主刷自動斷開，切斷了發(fā)電機(jī)與蓄電池組、電燈等負(fù)載的聯(lián)系，防止電池電流倒流進(jìn)發(fā)電機(jī)。電燈等負(fù)載由兩組蓄電池同時供給。供電裝置的穩(wěn)壓作用，主要通過調(diào)整皮帶的松緊度，當(dāng)轉(zhuǎn)速超高時通過皮打滑來實現(xiàn)的。這種L型供電裝置是三十年代的產(chǎn)品，它體積大，技術(shù)落后，輸出功率小，于1968年停止生產(chǎn)，原有的L型供電裝置，在七十年代末基本淘汰。七十年代初期，我國開始在新造22型客車使用交—直流供電裝置，并用它逐步取代L型供電裝置。交一直流供電裝置主要由」5型交流發(fā)電機(jī)、可控硅控制箱（KP—1、KP—1N、KP—2、KP—2A）或磁放大器控制箱（KFTZ—1、KFTZ—2、KFTZ—4）和TG型蓄電池組成。采用48V供電制，其工作原理如圖1所示。這種供電裝置功率較大，工作可靠，且重量輕，構(gòu)造簡單，檢修方便，很受現(xiàn)場工人歡迎，現(xiàn)在普通22型客車仍在運用。在照明設(shè)備和器具方面，也由七十年代前的白熾燈過渡到日光燈，逆變設(shè)備由集中式（GNB3-1.0型）過渡到分散式（BY—1、BY—2、BY—40W型），供電質(zhì)量和照明質(zhì)量都取得了一些進(jìn)步。此外，我國在58年開始研制了一些空調(diào)客車，如老25型空調(diào)客車、25.5干線空調(diào)客車等。這些客車采用柴油發(fā)電車集中供電，車上裝設(shè)兩套主機(jī)，一套輔機(jī)，柴油機(jī)為12V135Z型，發(fā)電機(jī)為TZH一200或TFH—200型，裝機(jī)容量為640kW，不能并網(wǎng)供電，在技術(shù)上相對落后。二、電力拖動系統(tǒng)方面八十年代以前普通客車普遍使用溫水采暖裝置（現(xiàn)在仍在運用），其強(qiáng)迫循環(huán)的動力設(shè)備是水泵，采用48V直流電動機(jī)拖動，拖動系統(tǒng)十分簡單（燃油爐溫水采暖系統(tǒng)稍為復(fù)雜）。八十年代以后，普通客車上的餐車普遍使用了電冰箱，部分新造的RW22型軟臥車、YW22型宿營車和部分各鐵路局自己加改的22型普通客車加裝了單元式空調(diào)機(jī)組，普遍采用了三相交流鼠籠異步電動機(jī)拖動，這種交流電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便而且工作可靠，它的應(yīng)用，提高了交流拖動技術(shù)在空調(diào)客車上的使用水平。八十年代從原民德進(jìn)口的24型單節(jié)空調(diào)客車，其空調(diào)機(jī)組采用直流電動機(jī)拖動，其直流電動機(jī)具有良好的起動、控制和調(diào)速性能，可以方便地根椐需要調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的通風(fēng)量和制冷量，從而提高客車的舒適性和節(jié)約能量。但直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，尤其是具有易磨損的電刷和整流子，其工作可靠性和維護(hù)工作量大，而且在電流換向時會產(chǎn)生火花，因而限制了它在客車上的使用。三、電控系統(tǒng)方面八十年代前客車電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)在普通客車上主要體現(xiàn)在對供電系統(tǒng)的控制上。老式L型供電裝置靠調(diào)整皮帶松緊度來穩(wěn)壓，靠蓄電池轉(zhuǎn)換器來保持兩組蓄電池電壓均衡，無限流充電功能和過壓保護(hù)功能，在技術(shù)上十分落后。八十年代普遍在普通客車上運用的可控硅式控制箱和磁放大器式控制箱，采用了大量的電子元件組成基本的電子控制電路，具有整流、穩(wěn)壓、限流充電、過壓保護(hù)四大功能，在電控技術(shù)的設(shè)計上和設(shè)備的制造技術(shù)上，都取得了較大的進(jìn)步。在老25型空調(diào)客車（含發(fā)電車）和八十年代生產(chǎn)的單節(jié)空調(diào)客車上，電控系統(tǒng)主要用來控制電機(jī)和機(jī)械裝置工作，其基本元件是繼電器、接觸器，稱作繼電器—接觸器控制系統(tǒng)，其作用比較可靠，但技術(shù)比較落后。第二節(jié)客車電氣的現(xiàn)在一、供電系統(tǒng)方面（一）普通客車普通22型客車仍在使用J5型車軸發(fā)電機(jī)供電裝置，由于這種供電裝置采用發(fā)電機(jī)對負(fù)載和蓄電池58伏并聯(lián)供電，使負(fù)載電壓過高（額定電壓50V）,蓄電池充電電壓不足（額定電壓60V）,停、開車時負(fù)載電壓變化大，使負(fù)載和蓄電池的使用壽命大為縮短。為解決上述問題，各鐵路科技院所和現(xiàn)場單位動了不少腦筋，進(jìn)行過一些技術(shù)革新，最富代表性和有成效的是由客車廠、電機(jī)廠和四方車輛研究所協(xié)作研制的雙電壓供電的雙電機(jī)分壓供電系統(tǒng)和雙繞組分壓供電系統(tǒng)，其基本工作原理如圖3所示。J1J22D+ 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1B+圖3雙電壓供電原理圖由雙電壓感應(yīng)子發(fā)電機(jī)提供主整流電壓U1、副整流電壓U2兩種電壓。主電壓在列車運行時向負(fù)載供電，其供電值接近負(fù)載電壓額定值；副電壓和主電壓疊加，向蓄電池充電，從而實現(xiàn)雙電壓分開供電，滿足了負(fù)載和蓄電池對供電電壓的不同要求。這套裝置于一九九零年十二月通過原鐵道部機(jī)車車輛工業(yè)總工司的技術(shù)鑒定，并投入了小批量的生產(chǎn)，現(xiàn)在少部分的車輛段擁有這種雙電壓供電裝置。由于22型普通客車已于前幾年停止生產(chǎn)，新型25型客車已成為我國目前的主型客車，因而雙電壓供電裝置沒有得到更大的發(fā)展。（二）空調(diào)客車目前我國的空調(diào)客車有單節(jié)空調(diào)客車和全列空調(diào)客車，分別采用以下兩種供電系統(tǒng)。1．小型柴油發(fā)電機(jī)組供電單節(jié)空調(diào)客車采用小型柴油發(fā)電機(jī)組供電（24型除外），最具代表性的有兩種，一種是裝設(shè)在客車廠生產(chǎn)的RW22型車上的CCK39型小型柴油發(fā)電機(jī)組；另一種是裝設(shè)在四方機(jī)車車輛工廠生產(chǎn)的YW22B型宿營車小型柴油發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)，兩種供電系統(tǒng)都使用由石家莊建筑機(jī)械廠引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)的F6L912或F4L912型風(fēng)冷柴油機(jī)作機(jī)組的動力，用T2s型同步發(fā)電機(jī)作機(jī)組的主機(jī)，控制電路有所不同，但都具有可控硅分流勵磁恒壓、柴油機(jī)的起動控制、柴油機(jī)加減速、柴油機(jī)安全檢測、柴油機(jī)故障報警與自動停機(jī)保護(hù)（如超速報警、缸溫超高報警、冷卻水溫超高報警和低油壓保警等）等基本功能。裝設(shè)小型柴油發(fā)電機(jī)組的單節(jié)空調(diào)客車如與大列空調(diào)客車連掛時，可以通過本車的供電選擇電路，溝通發(fā)電車與本車負(fù)載的通路。2．柴油發(fā)電車供電大列空調(diào)客車，幾乎都是由柴油發(fā)電車通過兩路輸電線向車的負(fù)載供電。目前在發(fā)電車上裝設(shè)的柴油發(fā)電機(jī)組有以下三種類型。（1）300瓶主柴油發(fā)電機(jī)組。采用KTA-1150-G2型康明斯發(fā)電機(jī)，1FC5系列無刷勵磁同步發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量3*300KV，用在25G、25K型空調(diào)發(fā)電車上。早期裝設(shè)這種機(jī)組的發(fā)電車稱舊式Cums發(fā)電車，由四方機(jī)車車輛工廠生產(chǎn)，不能并網(wǎng)供電。晚期生產(chǎn)的統(tǒng)型Cums發(fā)電車，由四方機(jī)車車輛工廠、浦鎮(zhèn)車輛工廠和唐山機(jī)車車輛工廠分別生產(chǎn)。（2）320鄴主柴油發(fā)電機(jī)組。采用MTU12V183TA12型柴油機(jī)和1FC5系列無刷勵磁同步發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量3*320KW，用在25A和某些25G型發(fā)電車上。(3)480鄴主柴油發(fā)電機(jī)組。采用MTU8V396TC13型柴油機(jī)，1FC5系列無刷勵磁同步發(fā)電機(jī)，裝機(jī)容量2*480KW,用于浦鎮(zhèn)車輛工廠生產(chǎn)的雙層空調(diào)發(fā)車上。目前大量運用的是康明斯發(fā)電車，發(fā)電車采用了美國原裝康明斯發(fā)動機(jī)或按美國技術(shù)生產(chǎn)的國產(chǎn)康明斯發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)與非康明斯發(fā)動機(jī)相比，具有以下特點：①采用了獨特的PT燃油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，靈活和適應(yīng)性好，稍加改變就能適應(yīng)較廣的功率和轉(zhuǎn)速圍，噴油壓力高達(dá)1.37MPa,燃油霧化好，在各種工況下都省油，噴油壓力和噴油時間穩(wěn)定,供油量大,但供燃燒用油僅占20%,其余80%經(jīng)噴油器流回油箱,有利于噴油器的冷卻,此外燃油泵體積小,重量輕,系統(tǒng)工作可靠，燃料經(jīng)濟(jì)性好，保養(yǎng)簡單，易于調(diào)整和維護(hù)；②采用技術(shù)先進(jìn)的電子調(diào)速器，它由電磁傳感器、調(diào)速控制器和執(zhí)行器三部分組成，傳感器安裝在飛輪齒圈上，由于齒輪的轉(zhuǎn)動，傳感器到齒輪間的磁阻發(fā)生變化，產(chǎn)生電脈沖信號來感受發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并把信號傳送到調(diào)速控制器，安裝在配電柜操縱盤的控制器將傳感器送來的電信號與預(yù)先整定好的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，向安裝在PT泵EFC空腔中的執(zhí)行器輸出控制電流，控制電流的變化將引起執(zhí)行器軸的轉(zhuǎn)動，以改變?nèi)加偷耐ǖ来笮?，從而改變流向噴油器的燃油壓力，最后改變?nèi)加土縼砜刂撇裼蜋C(jī)的轉(zhuǎn)速；③采用雙進(jìn)雙排的氣門設(shè)計，增加了進(jìn)、排氣的吞吐量；④采用大主軸頸、大凸輪、大平衡塊、大飛輪設(shè)計，前端有硅油減振器，使曲軸與凸輪軸具有良好的剛性和抗疲勞能力，確保機(jī)組運轉(zhuǎn)均衡和具有較長的使用壽命；⑤配氣與噴油傳動采用凸輪從動體設(shè)計，由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，提高了工作可靠性和使用周期。⑥采用了增壓和中冷裝置，提高進(jìn)氣的密度，讓進(jìn)氣與冷卻水進(jìn)行熱交換降低或升高進(jìn)氣的溫度，使發(fā)動機(jī)發(fā)出更大的功率；⑦所有運動部件均采用壓力潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保了各運動部件的良好潤滑；⑧冷卻水中加yDCA添加劑，以防水道機(jī)件表面的水垢形成與各種腐蝕。由于發(fā)動機(jī)采取了以上新技術(shù)，因而在很大程度上提高了發(fā)電車的技術(shù)水平。此外，發(fā)電車的主機(jī)采用了德國技術(shù)生產(chǎn)的1FC5系列無刷勵磁圖4無刷勵磁系統(tǒng)原理該發(fā)電機(jī)的主發(fā)電機(jī)采用轉(zhuǎn)極式，而勵磁機(jī)采用轉(zhuǎn)樞式，電機(jī)軸上裝有三相整流橋和保護(hù)壓敏電阻整流輪，主發(fā)電機(jī)的磁極與勵磁機(jī)的電樞同軸旋轉(zhuǎn)，因而取消了炭刷和滑環(huán)。主發(fā)電機(jī)的定子繞組裝有熱保護(hù)用的鉑電阻溫度傳感器，轉(zhuǎn)子繞組設(shè)有并聯(lián)運行的阻尼繞組，因此各臺無刷發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行時，其勵磁回路不需連接均壓線。同步發(fā)電機(jī)采用THYRIPART相復(fù)勵勵磁系統(tǒng)，并帶AVR自動電壓調(diào)節(jié)器與可控硅分流式自動勵磁穩(wěn)壓系統(tǒng)，對發(fā)電機(jī)可進(jìn)行復(fù)合控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載由空載至滿載，轉(zhuǎn)速由1480r/min至1545r/min變化時，發(fā)電機(jī)電壓可穩(wěn)定在400（1±0.5%）V圍，調(diào)壓精度高，動態(tài)特性好，供電質(zhì)量高.二、電力拖動系統(tǒng)方面電力拖動技術(shù)主要反映在空調(diào)客車上，單元空調(diào)機(jī)組上需要拖動的機(jī)械有一臺通風(fēng)機(jī)、兩臺全封閉式壓縮機(jī)、兩臺冷凝風(fēng)機(jī)。為在不同工況下調(diào)整通風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，通風(fēng)機(jī)設(shè)計成雙速控制，通過改變接線，變更通風(fēng)機(jī)電機(jī)的磁極對數(shù)（1對或者2對），可讓通風(fēng)機(jī)高速運轉(zhuǎn)或低速運轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)電機(jī)功率5.5KW,冷凝風(fēng)機(jī)電機(jī)功率1.1KW,都是采用交流直接起動。在拖動技術(shù)上都比較簡單。在發(fā)電車上需要拖動的機(jī)械主要是機(jī)房的冷卻風(fēng)扇和燃油泵。柴油機(jī)的循環(huán)水冷卻靠電動機(jī)驅(qū)動冷卻風(fēng)扇來實現(xiàn)，由于冷卻風(fēng)扇采用18.5KW三相交流異步電動機(jī)驅(qū)動,其消耗的功率和起動電流都較大,為限制起動電流,并滿足冷卻水溫對風(fēng)速的不同的要求,因而對異步電動機(jī)實行雙速控制.當(dāng)需要高速運轉(zhuǎn)冷卻時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)（1SA3）扳到高速位，通過延時繼電器（1"）由低速經(jīng)過一定時間（30S）轉(zhuǎn)到高速位運轉(zhuǎn)。燃油泵電機(jī)作為自下油箱向上油箱泵油之動力，其拖動電路也十分簡單。三、電氣控制系統(tǒng)方面按統(tǒng)型圖生產(chǎn)的康明斯發(fā)電車，在技術(shù)和功能上更趨完善，一般都具有外電源供電、本車發(fā)電機(jī)供電、發(fā)電機(jī)的測量和助磁、柴油機(jī)起動與調(diào)速、冷卻風(fēng)扇高低速控制、機(jī)組保護(hù)和報警指示、蓄電池充電、本車用電與列車供電集中控制等基本電路。但由于生產(chǎn)廠家不同，總線路圖也有所不同。如浦鎮(zhèn)廠和唐山廠按江劍湖廠圖紙生產(chǎn)的康明斯發(fā)電車，比四方廠生產(chǎn)的發(fā)電車增加了自動并車功能，柴油機(jī)的起動、測量電路（轉(zhuǎn)速、油溫、油壓、水溫測量）與四方廠生產(chǎn)的發(fā)電車也不同。統(tǒng)型發(fā)電車的一些關(guān)健電氣器件采用了進(jìn)口或引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的器件，如由開關(guān)廠引進(jìn)日本技術(shù)生產(chǎn)的DW914型框架式自動空氣開關(guān)，具有手動合閘和自動合閘功能和完善的保護(hù)與報警功能；電子調(diào)速器、同步調(diào)頻器、負(fù)載分配器等都是從美國進(jìn)口，因此發(fā)電車電控系統(tǒng)從整體上比過去的發(fā)電車先進(jìn)?？照{(diào)客車空調(diào)機(jī)組的電控線路，目前比較有代表性的是KLC—40型空調(diào)控制柜。這種控制柜有1T1與1T2兩種，但基本電原理是一樣的。有通風(fēng)控制（強(qiáng)、弱風(fēng)兩檔）、車溫手動控制（半冷、全冷、半暖、全暖共四檔）、車溫自動控制（也是四檔）、集中控制、機(jī)組的各種保護(hù)和控制（如過欠壓保護(hù)；壓縮機(jī)起動時間控制；制冷、采暖與通風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)；通風(fēng)機(jī)高低速互鎖；電加熱器溫度保護(hù)；壓縮機(jī)高低壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、低溫保護(hù)；其它設(shè)備的過載保護(hù)和短路保護(hù)）等基本電路，整個控制電路功能比較齊全，作用也比較可靠?？照{(diào)控制電路在老25G型車上以控制柜的形式單獨設(shè)置，在新型25型客車（如25T）上則和電源轉(zhuǎn)換和控制、照明控制、蓄電池欠壓保護(hù)等功能單元安裝在綜合控制柜。第四節(jié)客車電氣的的發(fā)展客車電氣的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩方面。一、客車供電系統(tǒng)的發(fā)展（一）柴油發(fā)電車的發(fā)展為適應(yīng)列車提速的要求，四方機(jī)車車輛工廠在25G型發(fā)電車的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了新型25K型提速空調(diào)發(fā)電車。目前該廠生產(chǎn)的的提速發(fā)電車按機(jī)型分為SFK158提速發(fā)電車和SFK168提速發(fā)電車。SFK158發(fā)電車柴油機(jī)為進(jìn)口美國康明斯KTA19—G2型柴油機(jī)，主機(jī)為1FC5無刷勵磁同步發(fā)電機(jī);SFK168發(fā)電車柴油機(jī)則為進(jìn)口德國MTU柴油機(jī)，主機(jī)為不06無刷勵磁同步發(fā)電機(jī)，有AC380V50Hz交流三相四線制和DC600V/AC380V兼容兩種供電制。DC600V/380V兼容發(fā)電車是為適應(yīng)鐵路電氣化發(fā)展的要求而研制的，空調(diào)列車在電氣化區(qū)段由電網(wǎng)取電，非電氣化區(qū)段由發(fā)電車供電，這樣在電氣化區(qū)段運行的空調(diào)列車，可以省掉一輛發(fā)電車，多拉一輛旅客列車，由此產(chǎn)生較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。該車在提速發(fā)電車的基礎(chǔ)上，研制加裝了DC600V整流設(shè)備，將發(fā)電車電壓等級提高到AC450V（三相橋式整流：450*1.35=600V）,兼容供電仍通過設(shè)于車端的電力連接器，分兩路向列車供電。后期生產(chǎn)的提速發(fā)電車，提高了裝修檔次，機(jī)室車窗改為可上開下開的的結(jié)構(gòu)，取消了燃油爐，增加了電采暖，廁所便器采用了氣動沖水密封便器，車端采用了密封風(fēng)檔，提高了連掛的密封性。另外一方面，根椐現(xiàn)有發(fā)電車供電控制方式，空調(diào)列車集控方式和車廂空調(diào)溫度設(shè)定方式落后的問題，鐵路局和四方廠展開了工業(yè)計算機(jī)在空調(diào)列車供電控制的應(yīng)用研究，并取得了實際進(jìn)展。現(xiàn)有發(fā)電車的供電控制方式依舊是七八十年代的控制模式，即由乘務(wù)人員手工對柴油發(fā)電機(jī)組的啟動、供電、并車、解列、停機(jī)進(jìn)行操作。盡管在此基礎(chǔ)上采用了美國原裝進(jìn)口的自動調(diào)頻調(diào)載裝置，三臺機(jī)組可并網(wǎng)供電，但由于所連掛的空調(diào)客車負(fù)載的不穩(wěn)定性，乘務(wù)人員很難與時根椐負(fù)載變化迅速作出反應(yīng)，故易出現(xiàn)機(jī)組超載或低載，這樣，既易損傷機(jī)器又不經(jīng)濟(jì)，而且其所有的控制均必須由人工來完成，其供電的可靠性，安全性勢必受到人為因素的影響。此外，現(xiàn)有發(fā)電車的集控系統(tǒng)只能由發(fā)電車發(fā)出指令控制各車廂空調(diào)機(jī)組的開停，各車廂空調(diào)機(jī)組負(fù)載等運行情況，只能由乘務(wù)人員進(jìn)行巡檢、調(diào)整、記錄。由于列車數(shù)量多，巡檢作業(yè)距離長，巡檢次數(shù)多，工作量大。另外，連接各車廂的集控線近50根，線多、接頭多，在列車編組或臨時摘掛時，集控線需相應(yīng)改接，作業(yè)量大且繁瑣，因此，現(xiàn)行列車真正使用集控的很少，大多仍采用單節(jié)車廂各自控制用電負(fù)載的開?！，F(xiàn)有空調(diào)列車各車廂溫度的設(shè)定，均由乘務(wù)人員進(jìn)行現(xiàn)車調(diào)整，若乘務(wù)人員巡檢調(diào)整不與時，就會造成車廂溫度偏高或偏低，影響空調(diào)客車的舒適性。同時，空調(diào)機(jī)組也不能處于最佳運行狀態(tài)，既浪費能源，又降低空調(diào)機(jī)組的壽命。改用工業(yè)計算機(jī)進(jìn)行控制后，通過PM—170數(shù)字指示表，對柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的運行參數(shù)，其中包括電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)等參數(shù)，進(jìn)行實時檢測和顯示，并將各項數(shù)椐通過接口輸入到計算機(jī)。604模塊作為柴油機(jī)的控制器，可設(shè)置手動或遙控方式工作，能啟動、停機(jī)、合分?jǐn)嚯娐?，并能自動檢測柴油發(fā)電機(jī)組的運行工況，進(jìn)行自動報警和聯(lián)鎖停機(jī)。通過液晶顯示窗口，隨時顯示當(dāng)前的運行工況，且可以根椐需要進(jìn)行編程、組態(tài)。作為系統(tǒng)核心部分的IPC主機(jī)，負(fù)責(zé)對整個機(jī)組運行、供電工況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)自動啟機(jī)、并網(wǎng)、停機(jī)、故障停機(jī)、負(fù)載轉(zhuǎn)移、解列，并通過連接的打印機(jī)，打印各項運行參數(shù)，從而實現(xiàn)自動化工作。配置的彩顯可直接觀測機(jī)組的運行狀況。此外，空調(diào)列車通過RS485通訊接口從設(shè)置集控系統(tǒng)的發(fā)電車取得各項指令，從而實現(xiàn)對各車廂空調(diào)機(jī)組的控制、檢測和故障報警。各車廂控制柜通過RS485通訊接口與時把本車廂的即時溫度、整定溫度、電壓、電流、與故障代碼傳入發(fā)電車微機(jī)控制系統(tǒng)，然后經(jīng)微機(jī)確認(rèn)，，適時發(fā)出指令，實現(xiàn)弱通風(fēng)、強(qiáng)通風(fēng)、半冷、全冷、半暖、全暖、停機(jī)等7種工況，且省去原集控的43芯連接線，只需兩根屏蔽線。各車廂的運行工況，只需在發(fā)電車即能檢測、控制并打印各項參數(shù)。（二）供電方式的發(fā)展1．接觸網(wǎng)供電方式的研制和運用概況近十多年來，我國主要鐵路干線的電氣化工程建設(shè)速度發(fā)展迅速，電氣化區(qū)段運行的的空調(diào)客車若繼續(xù)采用大功率發(fā)電車集中供電，不僅是一種極大的浪費，而且是我國客運列車供電技術(shù)落后的標(biāo)志。鐵路車輛供電技術(shù)要趕超世界先進(jìn)技術(shù)水平，首先應(yīng)該采用電力機(jī)車（接觸網(wǎng)）向空調(diào)列車供電這一模式。國外電氣化區(qū)段運行的列車均采用電網(wǎng)供電，傳統(tǒng)的鐵路客車每節(jié)車廂都裝有電池組和變流器，各節(jié)車廂供電系統(tǒng)獨立性好，編組靈活，德國ICELICE2列車的供電方式屬這種類型。高速列車系統(tǒng)中，按單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行列車編組，其供電方式隨布局結(jié)構(gòu)的改變而有所改變，變流器和電池組集中安裝在幾節(jié)車廂上，然后通過不同電壓制的列車母線向全列車或部分車廂供電，德國ICE3和法國TGV以與日本新干線列車的供電方式屬這種類型。我國空調(diào)列車采用什么樣的供電方式比較合理呢？在七五、八五期間曾作過詳細(xì)論證，并得出電化區(qū)段運行空調(diào)列車采用接觸網(wǎng)供電有很大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的結(jié)論。當(dāng)時，根椐我國鐵路客車容量大、列車編組長等特點，確定選用與德國ICE列車相類似的“高壓輸電，分散變流”的供電模式，確定列車供電電壓為單相50出、3000V，并組織科研力量進(jìn)行供電裝置的開發(fā)研制。在研制過程中發(fā)現(xiàn)這種供電方式雖具有列車干線數(shù)量少、導(dǎo)線截面小等特點，但需在客車加裝高壓箱、降壓變壓器、整流器、逆變器等設(shè)備，這些設(shè)備的體積和質(zhì)量較大，不利于客車軸重的輕型化，也不利于與現(xiàn)用客車供電系統(tǒng)兼容。因此在1997年11月開始研制首列接觸網(wǎng)供電列車時，對供電方式再次進(jìn)行分析比較，按20輛編組考慮，對用電量、電網(wǎng)電壓的波動圍、國逆變器的技術(shù)水平、電力機(jī)車承受列車供電裝置的體積、質(zhì)量與現(xiàn)用空調(diào)客車輸電干線的截流量等方面進(jìn)行了設(shè)計計算和校核。其結(jié)果表明：采用機(jī)車集中降壓、整流、DC600V輸電；客車分散變流方式比較符合國情，也可較為方便地實現(xiàn)與現(xiàn)用380V供電制式兼容。首列機(jī)車供電空調(diào)列車的研制由四方車輛研究所、株電力機(jī)車廠、部株電力機(jī)車研究所、客車廠、四方機(jī)車車輛廠、浦鎮(zhèn)車輛廠等單位組成聯(lián)合攻關(guān)小組，從1997年11月開始，用了11個月的時間研制成功。該列車由SS8型機(jī)車、20輛空調(diào)客車（15輛硬座車、3輛軟座車、1輛行車、1輛餐車）和1輛試驗用發(fā)電車組成。分別在鐵科院環(huán)形試驗線、武線進(jìn)行了供電系統(tǒng)地面試驗、樣車（SS8型機(jī)車、1輛硬座車、1輛軟座車、1輛餐車）連調(diào)試驗、20輛編組供電系統(tǒng)全性能試驗與全列編組試運行試驗。并于1998年10月1日編入

79/80次，在武昌—西間運行，性能基本穩(wěn)定。在逐漸成熟的基礎(chǔ)上，接觸網(wǎng)供電這種方式已經(jīng)開始得到廣泛的運用，目前適應(yīng)第五次提速的25T空調(diào)客車，采用的就是這種供電方式。2．系統(tǒng)原理簡介圖5接觸網(wǎng)供電（DC600V）供電原理圖機(jī)車供電空調(diào)列車供電系統(tǒng)采用DC600V/AC380V兼容方式。在電氣化區(qū)段，列車采用DC600V電力機(jī)車供電；在非電氣化區(qū)段，列車仍可采用發(fā)電車三相交流供電。新研制的客運（SS7、SS8、SS9）電力機(jī)車的列車輔助供電裝置將受電弓接受的25即單相高壓交流電降壓、整流、濾波成600V直流電。機(jī)車上安裝了兩套DC600V電源裝置，兩套裝置分兩路通過KC20D連接器向空調(diào)客車供電?？照{(diào)客車通過綜合控制柜自動（按車廂號分奇偶選擇）將其中一路600V直流電送入空調(diào)逆變電源裝置（簡稱逆變器）與DC110V電源裝置（簡稱充電器）?？照{(diào)逆變電源將600V直流電逆變成三相50Hz交流電，向空調(diào)裝置、電開水爐等三相交流用電負(fù)載供電。DC110V供電裝置將600V直流電變換成110V直流電，給蓄電池組充電的同時向照明、供電控制等負(fù)載供電?？褪译姛岵捎肈C600V直接加熱。25T型客車采用2X35kW逆變器，主要從兩方面考慮：一是25T型客車由于新增加了許多設(shè)備，單車負(fù)載容量較大；另一方面是為適應(yīng)新的運行方式，增加供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。兩個逆變器其中一個主要給空調(diào)機(jī)組供電，另一個給開水爐、伴熱器等交流負(fù)載供電，正常情況下，兩個逆變器相互獨立，互為熱備份。當(dāng)其中一個發(fā)生故障時，由另一個負(fù)責(zé)繼續(xù)向負(fù)載供電，但部分負(fù)載要減載運行（如空調(diào)機(jī)組轉(zhuǎn)入半冷或半熱工況）。客室電熱器、溫水器等電阻性負(fù)載，采用DC600V直接加熱的方式，一方面減輕了逆變器的冬季負(fù)載，另一方面減輕了電阻性負(fù)載引起的漏電流。由于電氣化區(qū)段每隔50km左右便有一個分相區(qū)（不同變壓器之間換相）即無電區(qū)，DC600V電源裝置在過分相區(qū)時停止輸出，因此逆變器也沒有三相交流輸出。為了避免照明負(fù)載的頻繁斷電，所以照明采用DC100V供電，在牽引區(qū)段，由充電器向照明負(fù)載供電，而過無電區(qū)時則由安裝在車下的蓄電池供電。同樣，為了保證空調(diào)等控制電路的控制電器不頻繁吸合和釋放，控制電路也采用DC110V供電。為了防止本車蓄電池過放電或故障，保證重要負(fù)載（如軸溫報警器等）的供電，全列蓄電池通過阻斷二極管并聯(lián)。尾燈、等設(shè)施從延續(xù)性的角度考慮仍采用DC48V供電。當(dāng)用DF11G燃機(jī)車供電時，由于DF11G燃機(jī)車在尾部有一個專門的輔助發(fā)電機(jī)，輸出三相AC380V電壓，兩個機(jī)車重連，各供一路給客車用電，因此與發(fā)電車供電相似，只是缺少一個備用機(jī)組。二、空調(diào)客車安全檢測的發(fā)展一KAX-1客車行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)（一）問題的提出隨著我國旅客列車提速圍越來越大，運行速度越來越高，途中?？空镜臏p少，確保旅客列車運行安全的任務(wù)十分艱巨。在運行中與時發(fā)現(xiàn)和防止故障的發(fā)生和擴(kuò)大，并采用相應(yīng)信息化檢修作業(yè)，成為目前保證旅客列車運行安全急需解決的問題。車輛運行中基礎(chǔ)制動系統(tǒng)的作用是否良好、車輛轉(zhuǎn)向架的性能是否惡化、車輛供電系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)、防滑器工作狀態(tài)是否正常、有無擦傷超限的車輪、空氣彈簧工作狀態(tài)、軸承溫度是否超限報警、配電室等重點防火部位有無火災(zāi)險情等等，這些涉與列車運行中安全的問題都必須在運行狀態(tài)下與時發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)對策，才能使旅客列車運行安全得到保證。KAX-1客車行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)用以對上述危與旅客列車運行安全的主要因素進(jìn)行實時監(jiān)測診斷、記錄和存儲、集中顯示和報警與故障定位指導(dǎo)維修。運行中車載監(jiān)測診斷系統(tǒng)還可以通過無線通信裝置與地面數(shù)據(jù)管理與專家系統(tǒng)雙向通信并和局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)客車運用狀態(tài)的信息化監(jiān)控和運用狀態(tài)的動態(tài)檢修與管理。（二）KAX-1客車行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)特點和組成1．系統(tǒng)特點（1）KAX-1客車行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)是集車載實時監(jiān)測診斷與記錄、無線通信、地面實時監(jiān)測終端與數(shù)據(jù)庫管理為一體的信息化客車行車安全監(jiān)控系統(tǒng)。(2)該系統(tǒng)監(jiān)測診斷重點主要針對目前客車故障多發(fā)部位、發(fā)生故障危與運行安全而人工難以檢測和判斷的部位以與只有在運行工況下才能檢測到的部位，即客車的走行部、基礎(chǔ)制動系統(tǒng)和車輛供電系統(tǒng)等。(3)列車級主機(jī)以QNX多任務(wù)實時操作系統(tǒng)為平臺。QNX多任務(wù)實時操作系統(tǒng)比目前常用的WINDOWS操作系統(tǒng)在實時性、穩(wěn)定性、可靠性等方面有很大的提高，并且具有模塊化程度高、剪裁自如、易于擴(kuò)展的特點。(4)各監(jiān)測功能級節(jié)點在盡量少裝傳感器的條件下，求得可解耦信息滿足基本監(jiān)測診斷要求，并簡化系統(tǒng)以方便現(xiàn)場檢修和提高系統(tǒng)功能價格比。(5)系統(tǒng)各功能級監(jiān)測單元硬件上為獨立模塊。系統(tǒng)以基本配置(車輛走行部動力學(xué)、基礎(chǔ)制動系統(tǒng)、車電、防滑器)為基礎(chǔ)，其余功能塊(軸溫、火警、車門、車廂顯示器、無線通信等)為可選件，系統(tǒng)組態(tài)靈活。(6)盡量采用了較為先進(jìn)成熟的技術(shù)，應(yīng)用軟硬件可靠性設(shè)計，功能級監(jiān)測節(jié)點的傳感器免標(biāo)定免維護(hù)。(7)地面數(shù)據(jù)庫與專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存檔、查詢、診斷、聯(lián)網(wǎng)功能為車輛應(yīng)用和管理部門提供了一個車輛應(yīng)用管理、動態(tài)質(zhì)量控制的信息化技術(shù)平臺。2．系統(tǒng)組成KAX-1客車行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)由三個分系統(tǒng)組成：車載安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和地面數(shù)據(jù)管理與專家系統(tǒng)。目前25T型客車和行郵車上只裝車載安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6車載安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)車載安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)為兩級層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的LONWORKS列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由連接同一列車上不同車廂的列車網(wǎng)絡(luò)（列車總線）TBUS和連接同一車廂不同功能級監(jiān)測診斷子系統(tǒng)的車廂網(wǎng)（車廂總線）VBUS所組成。本系統(tǒng)分為功能級和列車級兩級監(jiān)測診斷，如圖7所示。對于列車級監(jiān)測診斷系統(tǒng)來說，車廂級功能監(jiān)測診斷子系統(tǒng)是基本監(jiān)測診