项目一-城市轨道交通车辆电气控制系统构成

城市轨道交通车辆电气主讲人:李淼教1楼302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；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。课程特点以职业能力标准为依据整合课程内容城市轨道交通车辆电气职业•岗位一城市轨道交通电动列车驾驶员•岗位二城轨交通车辆维修工•岗位三城轨交通车辆检查工•岗位四车辆段调度工作岗位•担当正线运营、站场调车及电动列车在检查、维修、调试等过程中列车操纵作业•城轨车辆故障（电器部件、车门、电机、控制系统等）维修•城轨车辆静态、动态试验•车辆段编制维修计划教学项目•项目一城市轨道交通车辆电气控制系统构成•项目二城轨交通车辆主传动系统•项目三城轨交通车辆控制系统•项目四城轨交通车辆辅助供电系统•项目五城轨交通车辆车门控制系统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。课程内容城市轨道交通车辆电气序号内容课时分配1城市轨道交通车辆电气控制系统构成152城市轨道交通车辆牵引传动系统153城市轨道交通车辆牵引与制动控制系统104城市轨道交通车辆辅助供电系统105城市轨道交通车辆车门控制系统156城市轨道交通电动列车管理服务系统107机动课38复习课2总课时80课程考核城市轨道交通车辆电气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）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：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。城市轨道交通车辆电气控制系统基础基本任务1城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能基本任务2项目一城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆运行工况与受力分析拓展任务【项目描述】项目一城市轨道交通车辆电气控制系统构成图1-1城市轨道交通车辆控制原理示意图项目描述（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、人工智能原理的各种控制方法17:30:03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17:30:03项目描述（2）：【项目描述】项目一城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆控制原理：图1-1城市轨道交通车辆控制原理示意图•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；•电流经过车辆轮对、钢轨回到变电所，形成闭合回路。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。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。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。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。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任务一城市轨道交通车辆电气控制系统基础图1-4城市轨道交通车辆单元车的总体控制二、城市轨道交通车辆总体控制任务一城市轨道交通车辆电气控制系统基础图1-4城市轨道交通车辆单元车的总体控制•电机的可逆性原理；①牵引工况：电动机；②电制动工况：发电机三、城市轨道交通车辆电气部件与设备任务一城市轨道交通车辆电气控制系统基础图1-5地铁车辆的主要设备配置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。拖车(TC)动车（M’）动车(M)三、城市轨道交通车辆电气部件与设备任务一城市轨道交通车辆电气控制系统基础列车编组：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。•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—全自动车钩半永久车钩半自动车钩三、城市轨道交通车辆电气部件与设备任务一城市轨道交通车辆电气控制系统基础车底电器的悬挂城市轨道交通车辆电气控制系统基础基本任务1城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能基本任务2项目一城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆运行工况与受力分析拓展任务城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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接地装置一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（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——集电靴牵引网由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络称为牵引网从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线用以供牵引电流返回牵引变电所的导线列车行走时，利用走行轨作为牵引电流回流的电路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经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网主变电站牵引变电站馈电线接触网钢轨回流线电分段接触网馈电线主变电站回流线侧摩式接触轨（第三轨）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。一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓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。•类型：气动弓和电动弓•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。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。受电弓的结构组成图1-6单臂受电弓的结构组成•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。•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。一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓3.受电弓的工作原理图1-7升弓风路示意图（1）升弓过程•空气过滤器•节流阀先快后慢一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓3.受电弓的工作原理图1-7降弓风路示意图（2）降弓过程•快速降弓封路•缓慢降弓封路•快排阀•快速降弓封路•缓慢降弓封路先快后慢一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（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。一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（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。额定电压/VDCl500电压范围/VDCl000～1800额定电流/ADCl050最大启动电流(30s)/ADCl600最大停车电流/ADC460标准静接触压力/N120±10静压力调节范围/N100~140滑板单向运动在工作高度范围内压力差/N不大于10滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力差/N不大于15运行速度（km／h）≤90传动装置压力/kPa额定550，最小/300，最大800主要尺寸（带绝缘子的高度）/mm300（折叠高度300+10）最小/大工作高度/mm175（463）/（1600）最大升起高度/mm1700碳滑板长度/mm800（1050）弓头宽度/mm1550升/降弓时间/s升弓≤8，降弓≤7绝缘性能交流50Hz，5.75kV干闪络电压1min；交流50Hz，4.75kV湿闪络电压1min机械寿命15×103次受电弓总重（绝缘子除外）/kg200一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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接地装置高速断路器一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（二）高速断路器•高速断路器：high-speedcircuitbreakerHSCB•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。•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。一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（二）高速断路器1.HSCB的主要性能指标（1）机械响应时间图1-9高速断路器机械响应时间与电流增长速率关系•从通过断路器的电流达到动作值，到主触头打开的时间。•电流增长率越大，机械响应时间越短。一、主电路电器任务二城市轨道交通车辆电气