动车组控制系统(1)

高速动车组技术第四章动车组控制系统胡汉春西南交通大学动车组技术概述2动车组技术概述动车组技术概述3按照“全面引进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的原则引进国外先进、成熟、经济、适用、可靠的时速200公里的设计、制造技术，满足我国铁路客运专线和既有线提速旅客运输要求，实现我国铁路动车组制造业的现代化。时速200公里动车组项目，铁道部组织有关铁路局通过招标采购，2004年10月先后与长春轨道客车股份有限公司、四方·庞巴迪·鲍尔铁路运输设备有限公司（BSP）和南车四方机车车辆股份有限公司签订了60列、20列和60列，共计140列动车组的采购合同。动车组技术概述4三种动车组均为200km/h速度级的动力分散交流传动动车组，适应中国铁路既有线上运营，并在中国铁路既有线指定区段及新建的客运专线上以200km/h速度级正常运行。动车组技术概述52005年11月铁道部又组织完成了与唐山机车车辆工厂签订的60列时速300公里动车组的采购项目合同，成功引进了西门子的高速动车组先进技术。同时，四方股份在2004年引进技术的基础上，也进行了动车组向时速300公里的提升。6动车组技术概述四方股份份BSP长客股引进消化吸收川崎重工E2-1000庞巴迪Regina阿尔斯通SM3西门子Velaro-E唐山工厂中国品牌项目阶段制造企业整车进口散件组装国内制造四方股份/川崎重工3列6列51列BSP/庞巴迪0020列长客股份/阿尔斯通3列6列51列唐山工厂/西门子3列057列动车组技术概述7动车组技术概述1.动车组技术特点机车牵引的旅客列车动车组旅客列车8••••高速高效经济灵活动车组技术概述2.动车集中和动力分散动车组动力分散动车组优点:•牵引功率大•轴重小•启动加速性能好•可靠性高•列车利用率高•编组灵活动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。9动力集中动力分散10动车组技术概述国外典型的高速动车组日本E2-1000法国AGV德国ICE11法国TGV动车组技术概述日本700系国外典型的高速动车组动车组技术概述12一、长客/阿尔斯通动车组（CRH5）该动车组由长春轨道客车股份有限公司与国外合作伙伴阿尔斯通公司提供，数量60列。长客动车组是以阿尔斯通公司为芬兰国铁VR提供的SM3动车组为原型车经改变设计而成的。动车组技术概述13原型车SM3阿尔斯通•设计时速220公里；•技术成熟、是欧洲广泛使用的Pendolino系列列车之一；•适合高寒地区使用。动车组技术概述141．原型车概况SM3型动车组由两个牵引单元六辆编组构成，是动力分散式摆式电动车组。倾摆系统采用液压作动器。动车组适应芬兰铁路的1524mm宽轨，车体宽度3200mm。每牵引单元采用4个牵引电机，体悬方式悬挂，编组牵引功率4000kw，轮周牵引力160kN，最高运营速度220km/h。六辆编组定员325人（包括两个残疾人座席）。阿尔斯通公司自1995年起已经为芬兰国铁（VR）生产了18列SM3动车组。动车组技术概述152．长客动车组在原型车基础上主要改动如下：编组结构从原型车的6辆变更为8辆，改变动力配置；平面布置作调整，增加紧急通风，采用TAVS-104Lanzaderas空调系统；新的流线型头部外观设计；采用新一代水冷IGBT的牵引和辅助设备，增加动车组功率，提高了冗余性；采用TCMS（列车监控系统）；动车组技术概述162．长客动车组在原型车基础上主要改动如下：在提供给西班牙铁路的TAVS－104Lanzaderas列车的转向架基础上取消摆式机构，将原钢簧的二系悬挂改为空气弹簧，改变齿轮传动比等后，以满足最高试验速度250km/h、运营速度200km/h要求；车内布置的调整，包括一车双卫，在二等车厢配备两个“蹲式”卫生间，在一等车厢配备一个“蹲式”和一个“坐式”卫生间；设可调排障器；司机座位居中；调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。动车组技术概述173．动车组主要结构及性能（1）动车组总体组成动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个动力单元组成。其中，一个动力单元由3个动车和1个拖车（M-M-T-M）组成；另一个动力单元由2个动车和2个拖车（T-T-M-M）组成。动车组技术概述185型动车组CRH5编组结构图序号12345678定员609393939342747419动车组技术概述5型动车组CRH5定员、平面布置图1辆一等车和7辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车）。全列车定员622人，定员布置如下表：驾驶动车平面布置图中间车平面布置图动车组技术概述203．动车组主要结构及性能（2）牵引传动系统动车组内包括两个基本动力单元，3动1拖动力单元和2动2拖动力单元。基本动力单元的牵引传动系统主要由1套网侧高压电气设备、1个牵引变压器、3／2个牵引变流器、6／4台三相交流异步牵引电动机等组成。全列共计2个受电弓，动车组正常时升单弓运行，另一个受电弓备用。动车组技术概述213．动车组主要结构及性能（3）网侧高压电气设备主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、高压电压互感器、接地保护开关等。受电弓（DSA250型）：每个基本动力单元1个，全列共计2个。单臂型，额定电流1000A，接触压力80±10N，弓头宽度1950mm，具有自动降弓功能适应接触网高度为5300～6500mm。动车组技术概述3．动车组主要结构及性能主断路器：一个基本动力单元1个，并另设一个以便对两个受电弓进行隔离，全列共计3个。主断路器为真空型，额定开断容量为440MVA，额定电流为1000A，额定断路电流为16000A，额定开断时间小于0．025～0．06s，电磁控制空气动作。避雷器：一个基本动力单元l个，全列共计2个。额定电压为31kV，限制电压为107kV。高压电流互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。额定电流800A，用于检测牵引变压器原边电流值。22动车组技术概述233．动车组主要结构及性能高压电压互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。安装在车顶上，用于对接触网电压和频率进行监控及各种控制。接地保护开关：一个基本动力单元1个，全列共计2个。与主断路器组合在一起，安装在车顶，为便于安全维护，接地开关装有联锁保护。动车组技术概述24二、四方/川崎动车组（CRH2）该动车组由南车四方机车车辆股份有限公司与国外合作伙伴川崎重工提供，数量60列。四方动车组是以日本新干线E2－1000型动车组为原型车经改变设计而成的。动车组技术概述原型车E2-1000川崎重工•设计时速315公里，运营时速275公里；•代表日本新干线最先进的动车组技术；•可满足中国铁路高速客运需要。25动车组技术概述261．原型车概况E2－1000型动力分散动车组是川崎重工等各车辆工厂同时制造的动车组，（10辆编组：8M2T）牵引总功率9600kw，设计速度315km/h，运营速度275km／h，目前已经批量生产了15列，分别用于东北新干线、长野新干线和上越新干线。动车组技术概述272．四方动车组在原型车基础上主要改动如下：编组结构从原型车10辆10M2T变更为8辆4M4T；相应地对动力配置进行了调整，牵引总功率降为4800kw；通过增加供热设备容量、设置防冻结加热器等以适应环境-25℃的要求；通过更改侧面下部两侧的车体断面形状，以适应中国限界的下部要求；受电弓改用DSA250型；不安装原型车上使用的主动式控制防摇控制装置、半主动式控制防摇控制装置、车体间减振器，但具备不需改造即可安装的条件；调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。动车组技术概述283．四方动车组主要结构及性能（1）动车组总体组成动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。每个动力单元由2个动车和2个拖车（T-M–M-T）组成。动车组技术概述292型动车组CRH2编组结构图序号12345678定员551008510055100516430动车组技术概述2型动车组CRH2定员、平面布置图1辆一等车和7辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车）。全列车定员610人，定员布置如下表：驾驶动车平面布置图中间车平面布置图动车组技术概述313．四方动车组主要结构及性能（2）牵引传动系统动车组以2动2拖为一个基本动力单元。一个基本动力单元的牵引传动系统主要由网测高压电气设备、1个牵引变压器、2个牵引变流器、8台三相交流异步牵引电动机等组成。全列共计2个受电弓、2个牵引变压器、4个牵引变流器、16台牵引电动机，列车正常时升单弓运行，另一个受电弓备用。动车组技术概述323．四方动车组主要结构及性能（3）网测高压电气设备主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。受电弓（DSA250型）：一个基本动力单元1个，全列共计2个。单臂型，额定电流1000A，接触压力为70±5N，弓头宽度1950mm，具有自动降弓功能，适应接触网高度为5300～6500mm，列车运营速度为200km／h。动车组技术概述3．四方动车组主要结构及性能主断路器（CB201C－G3型）：一个基本动力单元1个，全列共计2个。主断路器为真空型，额定开断容量为100MVA，额定电流为200A，额定断路电流为3400A，额定开断时间小于0．065，电磁控制空气操作。避雷器（LA204或LA205型）：一个基本动力单元1个，全列共计2个。额定电压为42kV（RMS），动作电压为57kV以下（V1mA，DC），限制电压为107kV。由氧化锌（ZnO）为主体的金属氧化物构成，是非线性高电阻的无间隙避雷器。33动车组技术概述343．四方动车组主要结构及性能高压电流互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。变流比为200／5A，用于检测牵引变压器原边电流值。接地保护开关（SH2052C型）：一个基本动力单元1个，全列共计2个。额定瞬时电流为6000A（15周），电磁控制空气操作，具有安全联锁。动车组技术概述35三、BSP动车组（CRH1）该动车组由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输设备有限公司（BSP）提供，数量级20列，国外合作伙伴是庞巴迪运输瑞典AB（BT）。BSP动车组是以庞巴迪公司为瑞典国家铁路和地方铁路开发的“Regina”动车组为原型车经改变设计而成的。动车组技术概述3.动车组的原型车选择原型车Regina庞巴迪•最高运营时速200公里；•在北欧地区使用广泛，运营数量大，技术成熟；•理想的中短途客运和城际交通用车。36动车组技术概述371．原型车概况Regina动车组为动力分散型动车组，最高运营速度180～200km／h，轨距1435mm，车宽3450mm，编组为2～3节车厢，用于网压E15kV的供电区域。庞巴迪公司自1998年12月至2003年底相继获得了瑞典国铁和地方铁路公司等用户／运营商的总共70列152辆的订单。动车组技术概述382．BSP动车组在原型车基础上主要改动如下：对原型车的编组结构和定员作变更，成为8辆一列编组，改变动力配置；调整车体尺寸车体宽度由原3450mm缩为3328mm。从而能适应中国限界，并还能适应香港九广铁路的眼界；适合中国网压的改进；地板高度增加100mm，使其距轨面高度为1250mm；车钩高度降低120mm，使车钩中心距轨面高度为880mm；调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。动车组技术概述393．BSP动车组主要结构及性能（1）动车组总体组成动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个2动1拖单元和一个1动1拖单元组成。动车组技术概述401型动车组CRH1编组结构图序号12345678定员72102102102161021027241动车组技术概述1型动车组CRH1定员、平面布置图2辆一等车和6辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车）。全列车定员670人，定员布置如下表：驾驶动车平面布置图中间车平面布置图动车组技术概述423．BSP动车组主要结构及性能（2）牵引传动系统动车组中有2动1拖和1动1拖两种基本动力单元。每个基本动力单元的牵引传动系统主要由网测高压电气设备、1个牵引变压器、l或2个牵引变流器、4或8台三相交流异步牵引电动机等组成。全列共计2个受电弓、3个牵引变压器、5个牵引变流器、