演講：城市軌道交通車輛牽引與供電系統(tǒng).ppt

1、項目5：城市軌道交通車輛牽引與供電系統(tǒng),制作：高鐵二班 余春麗、盧雨琪、喻慧婕、周玉玲,城市軌道交通車輛牽引傳動系統(tǒng)的構(gòu)成,牽引傳動裝置,接觸網(wǎng)（第三軌） 受流器 變流裝置 牽引電機 齒輪傳動箱 輪對 列車運行,城市軌道交通車輛牽引與供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，其電力牽引系統(tǒng)是以城市電網(wǎng)的電力為動力源，將電能轉(zhuǎn)為機械能，牽引列車運行的一種城市軌道交通牽引動力形式。城市軌道交通車輛供電系統(tǒng)是由電力系統(tǒng)經(jīng)高壓輸電網(wǎng)、主變電所降壓、配電網(wǎng)絡和牽引變電所降壓等環(huán)節(jié)，向城市軌道交通列車輸送電力的全部供電系統(tǒng)。,介紹,電力牽引系統(tǒng)工作原理及能量傳遞過程,城市軌道交通車輛電氣傳動及控制方式,牽

2、引電動機,旋轉(zhuǎn)電動機,線性電動機,直流電動機,交流電動機,變壓變頻控制,凸輪變阻,斬波調(diào)阻,變阻控制,斬波調(diào)壓控制,（一）受流器的形式 1.受電弓形式 直流1500V供電采用架空線接觸網(wǎng)式，車輛采用受電弓受流 2.集電靴形式 集電靴是安裝在車輛轉(zhuǎn)向架上，為列車從剛性供電進行動態(tài)取流，滿足列車電力需求的一套動態(tài)受流設備。,受流設備,1.受電弓結(jié)構(gòu),受電弓,安裝位置： 車體幾何中心點最近的車頂上部。,工作方式： 當受電弓升起時，弓與網(wǎng)接觸滑行，從接觸網(wǎng)受取電流，通過車頂母線傳送到車輛內(nèi)部。,類型： 氣動弓和電動弓,母線：用高導電率的銅、鋁質(zhì)材料制成，用以傳輸電能，具有匯集和分配電力能力的產(chǎn)品。,受

3、電弓的結(jié)構(gòu)組成,圖1-6 單臂受電弓的結(jié)構(gòu)組成,基礎框架1： 通過絕緣子3固定安裝在車頂； 作為框架4、軸承、下部導桿等支承和安裝。,框架4： 包括下部支桿5、下部導桿6、上部支桿7和上部導桿8； 采用高強度冷拔無縫管制作。,高度止擋2： 安裝在下部導桿側(cè)下方的基礎框架上； 用以限制受電弓的最大升弓高度。,弓頭： 是弓與網(wǎng)相接觸的部分； 由集流頭9、接觸帶10、轉(zhuǎn)軸、端角11和彈簧盒組成。,升降弓裝置12： 由傳動風缸、拉伸彈簧及氣路電磁閥組成。,詳情請翻開書p131,集電靴,集電靴部件的主要作用,1.集電靴的設置要使機車在通過三軌電區(qū)時不發(fā)生瞬間斷電現(xiàn)象，即兩電氣連通的集電靴間的最小距離要大

4、于三軌斷電區(qū)的長度。 2.由于三軌在道岔和車站站臺換邊布置，因此要求車輛的兩側(cè)都要設置集電靴。,集電靴的設置要求,牽引電動機是城市軌道交通車輛得以實現(xiàn)牽引機點及電制動的動力機械。牽引電動機懸掛在車輛轉(zhuǎn)向架或車軸上，并借助傳動裝置驅(qū)動車輛前進。 牽引電動機分為旋轉(zhuǎn)電動機和線性電動機兩大類。旋轉(zhuǎn)電動機有直流電動機和交流電動機。線性電動機即直線牽引電動機，是異步感應電動機的簡稱,牽引電動機,直流電動機,直流電動機由定子轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。,直流電動機各部分的作用,定子的作用是用來產(chǎn)生磁場，提供磁路和作為電機的機械支撐,轉(zhuǎn)子部分是用來產(chǎn)生感應電勢和電磁轉(zhuǎn)矩從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的主要部件,轉(zhuǎn)子通過軸承與定子

5、保持相對位置，使兩者之間有一個空氣隙,直流電動機工作原理：,拓展,友情提示：本知識點涉及高中物理知識個，感興趣的同學可以上網(wǎng)搜索更加詳細的直流電動機系統(tǒng)知識,直流牽引電動機的調(diào)速有兩種基本形式：變阻控制和斬波調(diào)壓控制 1.變阻控制：通過調(diào)節(jié)串入電動機回路以改變直流牽引電動機端電壓來達到調(diào)速目的 2.斬波調(diào)壓控制：通過接在電網(wǎng)與牽引電動機之間斬波器的導通與關斷來改變牽引電動機端電壓，實現(xiàn)調(diào)速,直流電動機的調(diào)速方式,變阻控制 調(diào)節(jié)電阻的方法又可分為兩類，即采用有觸點組合式凸輪開關調(diào)阻和無觸點斬波調(diào)阻。,有觸點開關調(diào)阻,斬波調(diào)阻,斬波調(diào)壓,直流斬波電路原理,直流斬波電壓波形,不懂把，我也不懂！,交流

6、電動機,1 軸承 2 前端蓋 3 轉(zhuǎn)軸 4 接線盒 5 吊環(huán) 6 定子鐵心 7 轉(zhuǎn)子 8 定子繞組 9 機座 10 后端蓋 11 風罩 12 風扇,封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu),定子,鐵心：由內(nèi)周有槽 的硅鋼片疊成。,三相繞組,A -X B -Y C- Z,機座：鑄鋼或鑄鐵,氣隙：定子和轉(zhuǎn)子之間必須有一個氣隙,交流電動機沒有轉(zhuǎn)向器，構(gòu)造簡單，運行可靠，效率較高，維護很少，價格低廉；轉(zhuǎn)子堅固，定子繞組沿圓周均勻分布，電動機體積小，能夠獲得較大的單位質(zhì)量功率；其機械特性較硬，具有較好的防空轉(zhuǎn)性能，使黏著利用提高；且微電子技術的發(fā)展使異步電動機的調(diào)壓變頻調(diào)速得以順利實現(xiàn)。,交流電動機的特點,前方高能

7、,直線電動機的構(gòu)成及工作原理,事件管理器（EV） SVPWM信號,驅(qū)動電路,牽引逆變器,直線電動機,MVBC01,USB接口,512KBRAM 512KBFLASH,TMS320F2812內(nèi)核,EPROM,I/O 控制電路,A/D電流檢測,故障檢測控制電路,MVB,PTU,直線電機的結(jié)構(gòu) 直線電機的結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中電機內(nèi)部的定子相當于現(xiàn)在直線步進電機的初級，而其轉(zhuǎn)子則相當于其直線步進電機的次級，每當其初級進行通入電流之后，則就會在其直線電機的初次級之間的氣隙當中產(chǎn)生行波式磁場，在行波式的磁場與次級永磁體的相互作用之下產(chǎn)生了電機驅(qū)動力

8、，從而實現(xiàn)了其運動部件的直線運動能力。 直線電機的工作原理 設想把一臺旋轉(zhuǎn)運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開，并且展平，這就形成了一臺直線型的感應圖步進電機。 初級做得很長，延伸到運動所需要達到的理想位置，也可以把次級做得很長；既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初級移動 通入交流電后在定子中產(chǎn)生的磁通，根據(jù)楞次定律，在動體的金屬板上感應出渦流。設引起渦流的感應電壓為E，金屬板上有電感L和電阻R，渦流電流和磁通密度將按費來明法則產(chǎn)生連續(xù)的推力F。,直線電機的特點 高速響應由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷

9、。 位精度高線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)引起的傳動誤差減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。 傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時提高了其傳動剛度。 速度快、加減速過程短 行程長度不受限制在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。 動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。 效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗。,城市軌道交通車輛的控制電路，是低電壓小功率電路，分為有接點的直流電路和無接點的電子電路

10、。有接點的直流電路由主控制器、繼電器、電氣控制的低壓部分、聯(lián)鎖接點組成；無接點的電子電路由微機及各種電子單元組成，如列車牽引系統(tǒng)控制單元、制動控制單元、空調(diào)控制單元等。,列車控制系統(tǒng)工作原理,控制系統(tǒng)的作用是控制牽引系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)各個電器的動作，通過司機或檢修人員控制車輛的運行。主電路、輔助電路、控制電路在電氣設備方面互相隔離，分別裝置在操縱臺和各種設備箱、電器柜中，但又通過電磁或機械傳動等方式，互相聯(lián)系、互相配合動作，形成完整統(tǒng)一的車輛電氣系統(tǒng)，以實現(xiàn)整個列車的正常運行。,控制系統(tǒng)的組成及作用,1.主電路控制2.輔助電路控制3.列車照明控制4.車鉤監(jiān)控5.空調(diào)控制系統(tǒng)6.列車門控系統(tǒng)7.列車

11、運行自動控制系統(tǒng),為主電路提供回流通路，使電流經(jīng)輪對到達鋼軌，構(gòu)成完整的回路 防止電流通過軸承噪聲軸承內(nèi)潤滑油層的電腐蝕； 提高軸承的使用壽命,接地裝置,安裝位置：安裝于轉(zhuǎn)向架軸端，分別在A車轉(zhuǎn)向架的第2軸的右側(cè)和第3軸左側(cè)軸端各安裝了一個，分別在B車和C車的轉(zhuǎn)向架第1、3 軸的左側(cè)軸端各安裝了一個，在第2、4軸的右側(cè)軸端各安裝了一個。,接地裝置主要由接觸盤、碳刷架、彈簧支撐組成。,控制電路電器,駕駛控制器,城軌車輛司機控制器為凸輪觸點式控制器。,駕駛控制器結(jié)構(gòu),駕駛控制器的結(jié)構(gòu),1.主控制手柄 2.方式/方向手柄 3.主控器鑰匙 4.警惕開關 5.電位器 6.轉(zhuǎn)換開關組 7.凸輪組,位于主控

12、手柄的上端的兩個半圓頭開關。正常工作時，司機必須用大拇指將兩個半圓合攏，只有停車時才放開。人工駕駛時只有按下警惕開關，操作主控器手柄，列車才能啟動。若松開警惕開關3秒鐘（在彈簧作用下兩個半圓頭分開），列車立即進入緊急制動狀態(tài)。,主控制手柄,主控手柄有零位、牽引、制動、快速制動四個位置。 “0”位機械零位。 “牽引”位向前推動手柄（遠離司機），牽引給定值可無 級輸入，最前端位置為“100%牽引位”。 “制動”位向內(nèi)拉動手柄（拉向司機），制動給定值可無 級輸入，在“100%制動位”有一阻滯，最里端 位置為“緊急（快速）制動位”，快速制動帶 有限位凹槽。,方式/方向手柄,方式方向手柄用于選擇駕駛方向

13、，有向前、0、后退三個位置。 運行方向必須在車輛運行前選擇，并且到下一站前保持有效。 “ATC”列車自動控制位：通過系統(tǒng)操作或手動控制向前運行。 在制動位上通過操作主控器手柄，可擺脫“ATC”的指令進行制動。 “ 0 ”位置：沒有駕駛模式被激活。 “后退”位置：人工倒車模式。 方式/方向手柄與主控制手柄間存在機械連鎖。 只有當主控器手柄在“0”位，方式/方向手柄才進行向前或向后位置轉(zhuǎn)換。只有當選擇好方向，即方式/方向手柄在非零位，主控器手柄才可進行牽引或制動操作。一旦方式/方向手柄在非允許情況下改變了方向手柄的位置，則系統(tǒng)自動啟動緊急制動。,3.主控器鑰匙,主控器鑰匙用于激活司機臺，有兩個位置

14、： “0”位置：關閉位置，只能在此位置取出或插入鑰匙。 主控器鑰匙零位時，主控器手柄和方式/方向手 柄被鎖死，不能操作且都處于零位。 “1”位置：激活司機臺。司機可進一步操作其它開關激活車輛。 一旦主控器手柄和方式方向手柄處于非零位，則主控器鑰匙被鎖死不能回零位。只有當主控器手柄和方式/方向手柄雙零位時，主控器鑰匙開關才能從“1”位移回“0”位。,駕駛控制器,司機室司機臺,輔助電路電器,主要包括：空氣壓縮機裝置、照明和空調(diào)等。,城軌列車的每個單元，即A、B和C 車車頂上都安裝了兩個相同的空調(diào)裝置（A/C），該空調(diào)裝置一般不能用來取曖。,空調(diào)裝置把空氣吸入到安裝在車頂板上部的風道里，空氣在風道里

15、按整車長度均勻分配，并通過安裝在車頂上的空氣隔柵吹入客室。 A 車除了有客室通風系統(tǒng)，還安裝了單獨的司機室通風單元，司機室通風單元與風道系統(tǒng)相連，由人工控制。,新鮮空氣通過四個橫向的隔柵（新風入口）進入A/C 單元，與從客室來的循環(huán)空氣混合。循環(huán)空氣通過空調(diào)單元端部的返回入風口進入空調(diào)?；旌峡諝饨?jīng)處理后，經(jīng)空氣分配風道強迫進入客室。,空調(diào)裝置,空調(diào)裝置,空調(diào)裝置,空調(diào)裝置,空調(diào)裝置,客室空調(diào)送回風口分布圖,空調(diào)機組的主要部件及其分布見下圖所示：,07:23:54,客室空調(diào)控制器,客室空調(diào)控制柜,作用： 確保車內(nèi)有一個舒適的環(huán)境溫度和濕度，即使室外的溫度和濕度很高，空調(diào)裝置也能夠給旅客提供充足的

16、新鮮空氣。,空調(diào)壓縮機,空調(diào)蒸發(fā)風機,冷凝風機,蒸發(fā)器,1.空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,2個冷凝盤管、2個軸流風扇電機（即室外熱交換機） 作用：將室外風機吸入的新鮮空氣經(jīng)過盤管，實現(xiàn)內(nèi)部制冷劑的冷凝； 2個渦旋式壓縮機：吸入低溫的制冷劑將其壓縮為高溫高壓的制冷劑后送出； 2個干燥過濾器：用以吸收制冷劑中的水分，同時過濾制冷劑中的雜質(zhì)，避 免制冷系統(tǒng)出現(xiàn)臟堵； 1套蒸發(fā)器包括：1個帶有兩個熱力膨脹閥的蒸發(fā)器盤管、1套風扇及其驅(qū)動 電機、1個壓力開關、1個供風溫度傳感器、1個空氣過濾器 作用：將制冷劑與混合空氣進行熱交換。 1個基于微處理器的溫度控制器 控制板：通過數(shù)字輸入/輸出和MVB 總線與車輛信息系統(tǒng)

17、連接，用來報告 故障，啟動命令，啟動授權(quán)和自檢測結(jié)果。,07:23:54,2.空調(diào)系統(tǒng)的運行模式,通風（無制冷） 預制冷（只有循環(huán)空氣） 制冷-一般新鮮空氣模式 制冷-減少新鮮空氣模式 緊急通風（只有新鮮空氣） 試驗模式,通常的 三種,-空調(diào)系統(tǒng)啟動時，預制冷模式自動啟動，一直保持到發(fā)出駕駛指令，在這期間沒有新風被送入客室。,07:23:54,空調(diào)的控制,車鉤是用來實現(xiàn)機車和車輛或車輛和車輛之間的連掛，傳遞牽引力及沖擊力，并使車輛之間保持一定距離的連接狀態(tài)的車鉤 車輛部件。車鉤按開啟方式分為上作用式及下作用式兩種。通過車鉤鉤頭上部的提升機構(gòu)開啟的叫上作用式（一般貨車大都采用此式）；借助鉤頭下部

18、推頂杠桿的動作實現(xiàn)開啟的叫下作用式（客車采用）。車鉤按其結(jié)構(gòu)類型分為螺旋車鉤、密接式自動車鉤、自動車鉤及旋轉(zhuǎn)車鉤等。螺旋車鉤使用最早，但因缺點較多已被淘汰，密接式自動車鉤多為高速鐵路車輛所用。中國除在大秦鐵路重載單元列車上使用旋轉(zhuǎn)車鉤外，現(xiàn)一律采用自動車鉤。所謂自動車鉤，就是先將一個車鉤的提桿提起后，再用機車拉開車輛或與另一車輛車鉤碰撞時，能自動完成摘構(gòu)或掛鉤的動作的車鉤。中國鐵道部門1956年確定1、2號車鉤為標準型車鉤。但隨著列車速度的提高和牽引噸位的增加，又于1957、1965年先后設計制造了15號車鉤和13號車鉤。客車使用15號車鉤，貨車則逐步用13號車鉤代替2號車鉤,車鉤監(jiān)控,列車自動控制系統(tǒng),本小節(jié)其他相關案例 請閱讀課本P136-137,城市軌道交通供電系統(tǒng)是軌道交通的重要的組成部分年，它不但為列車提供牽引動力，而且還為地鐵運營服務的輔助設施，如照明、通風、空調(diào)、排水、通信、信號、防災報警、自動扶梯等提供電力。如果在地鐵運營期間供電一旦中斷，不僅列車運行癱瘓，還會導致現(xiàn)場及附近地區(qū)一起極大的混亂。所以城市軌道交通供電系統(tǒng)是確保城市軌道交通正常運營的