本書是城市軌道交通職業(yè)教育系列教材之一。主要內(nèi)容包括城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、車輛照明系統(tǒng)、牽引制動控制電路、列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、車門控制系統(tǒng)、車載ATP/ATO系統(tǒng)及乘客信息系統(tǒng)。介紹了典型城市軌道交通車輛中電氣系統(tǒng)內(nèi)各類電路及原理,對理解和掌握城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)有很大幫助。
本書可作為中高職業(yè)院校車輛專業(yè)的專業(yè)教材,還可供從事車輛運(yùn)用與檢修的專業(yè)技術(shù)人員閱讀參考。
前 言
城市公共交通交通工具不斷革新,城市軌道交通、有軌電車新技術(shù)不斷涌現(xiàn),從1890年12月18日世界上第一條真正的電氣化地鐵誕生以來,城市軌道交通成為現(xiàn)代城市必不可少的重要交通工具,是維持城市居民工作、學(xué)習(xí)和生活正常秩序的重要保障。
城市軌道交通普遍采用電氣化,由受流器接受來自接觸網(wǎng)的電能,再在控制系統(tǒng)的指揮下,經(jīng)主回路、牽引電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動列車所需機(jī)械能,并且在必要時(shí)使用車輛實(shí)施制動。為了不斷提高城市軌道交通地鐵輕軌車輛起動和制動性能,提高運(yùn)行速度,在車輛的傳動方式和控制上經(jīng)歷了幾次革命,由早先的直流傳動轉(zhuǎn)型成現(xiàn)代的交流傳動;控制上由邏輯電路發(fā)展到全微機(jī)控制,自動化程度大大提高。改善了車輛的運(yùn)行性能,減少了車輛的運(yùn)行的故障和提高了車輛運(yùn)行的可靠性,同時(shí)也較大地減少了司機(jī)和檢修工作人員的勞動強(qiáng)度。
城市軌道交通的牽引控制系統(tǒng)薈萃了電力電子、計(jì)算機(jī)檢測與控制、電機(jī)與電器制造等多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù),日益發(fā)展成具有智能化、模塊化、輕量化、節(jié)能型、免維修等特點(diǎn)。
本書編寫結(jié)合中高等職業(yè)教育的特點(diǎn),為城市軌道交通車輛專業(yè)學(xué)生介紹了必須掌握的車輛電氣系統(tǒng)專業(yè)知識。全書分九章,采用傳統(tǒng)章節(jié)的形式,系統(tǒng)、循序漸進(jìn)地介紹了車輛電氣系統(tǒng)及控制,包括電氣系統(tǒng)的概述、牽引系統(tǒng)的組成和原理、輔助供電系統(tǒng)的組成、設(shè)備及原理、車輛照明電路及控制、車門電路及控制、牽引制動控制電路、列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、車載ATP/ATO系統(tǒng)及控制、乘客信息系統(tǒng)的組成。本書為了達(dá)到更好的闡述效果,從多種車輛電氣系統(tǒng)中分別采用了各類代表性電路,并加以說明,幫助讀者更好地理解整個車輛的電氣系統(tǒng),使司機(jī)和檢修崗位方向的學(xué)習(xí)者打下良好的電氣系統(tǒng)知識基礎(chǔ),同時(shí)對部分電路故障分析及處理也作了相應(yīng)的介紹。
目前在城市軌道交通職業(yè)培訓(xùn)行業(yè)內(nèi),車輛電氣系統(tǒng)知識專業(yè)性強(qiáng),是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),介紹車輛電氣系統(tǒng)、車輛控制類的系統(tǒng)教材很少,少量的教材中涉及部分內(nèi)容,有些采用項(xiàng)目的方式介紹,對于系統(tǒng)理解和了解車輛電氣系統(tǒng)存在局限性,為了填補(bǔ)空缺,故編寫了本教材。由于時(shí)間、資料、水平有限,書中可能有一些不妥之處,敬請讀者指正。
編 者
2016.7
劉海梅,研究生學(xué)歷,正高級講師。長期從事教育教學(xué)工作和行政管理工作,對教育教學(xué)管理有較深研究,多篇論文在國家教育和管理類期刊發(fā)表,多篇論文獲省部級獎。被教育部和人社部授予“全國中等職業(yè)學(xué)校德育工作先進(jìn)個人”稱號,是省級技能鑒定評審專家、省技工院校職稱評審高評委、省技工院校省級督導(dǎo)員,湖北省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會職業(yè)素質(zhì)拓展教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任委員,湖北省鐵道學(xué)會理事。
目 錄
第一章 城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)概述 1
第一節(jié) 電氣系統(tǒng)簡介 1
第二節(jié) 電氣系統(tǒng)的發(fā)展 5
課后練習(xí)題 8
第二章 牽引系統(tǒng) 9
第一節(jié) 牽引系統(tǒng)概述 9
第二節(jié) 牽引系統(tǒng)主回路 11
第三節(jié) 牽引系統(tǒng)的工作原理 21
課后練習(xí)題 25
第三章 輔助供電系統(tǒng) 27
第一節(jié) 輔助供電系統(tǒng)概述 27
第二節(jié) 輔助逆變器 29
第三節(jié) 蓄電池充電器及蓄電池 34
第四節(jié) 高壓供電回路 37
第五節(jié) 中壓供電分配 41
第六節(jié) 擴(kuò)展供電回路 44
第七節(jié) 低壓供電分配 45
課后練習(xí)題 47
第四章 城市軌道交通車輛照明系統(tǒng) 49
第一節(jié) 內(nèi)部照明 49
第二節(jié) 外部照明 52
課后練習(xí)題 56
第五章 牽引/制動控制電路 57
第一節(jié) 司機(jī)室激活控制電路 57
第二節(jié) 受電弓控制電路 59
第三節(jié) 高速斷路器控制電路 63
第四節(jié) 列車方向控制電路 67
第五節(jié) 列車牽引/制動控制電路 68
課后練習(xí)題 74
第六章 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 75
第一節(jié) 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡介 75
第二節(jié) 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 81
課后練習(xí)題 84
第七章 車門控制系統(tǒng) 86
第一節(jié) 車門控制系統(tǒng)的電氣部件 86
第二節(jié) 車門控制原理 89
第三節(jié) 開關(guān)門控制電路 92
第四節(jié) 車門安全回路 96
第五節(jié) 非正常情況下車門的控制 98
課后練習(xí)題 100
第八章 車載ATP/ATO系統(tǒng) 101
第一節(jié) 車載ATP/ATO系統(tǒng)概述 101
第二節(jié) 車載ATP/ATO系統(tǒng)的控制 105
第三節(jié) 車載ATP/ATO系統(tǒng)與車輛控制系統(tǒng)的關(guān)系 108
課后練習(xí)題 110
第九章 乘客信息系統(tǒng) 111
第一節(jié) 乘客信息系統(tǒng)概述 111
第二節(jié) 列車廣播對講系統(tǒng) 115
第三節(jié) 多媒體播放系統(tǒng) 120
第四節(jié) 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 123
第五節(jié) 車載無線局域網(wǎng)及無線電系統(tǒng) 125
課后練習(xí)題 127
參考文獻(xiàn) 128
第一節(jié) 牽引系統(tǒng)概述
牽引系統(tǒng)是城市軌道交通車輛的核心部件,是列車動力的來源。它根據(jù)需要為列車提供牽引力和制動力,完成列車牽引和制動。牽引系統(tǒng)在“牽引”模式下,把接觸網(wǎng)提供的電能轉(zhuǎn)換成牽引電機(jī)使用的電能供給牽引電機(jī),牽引電機(jī)作為電動機(jī)工作,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,來實(shí)現(xiàn)列車的牽引功能;在“制動”模式下,牽引電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī),機(jī)械制動能量轉(zhuǎn)換成電能,重新反饋給接觸網(wǎng),供給其他列車使用或者通過制動電阻消耗掉,實(shí)現(xiàn)列車的制動功能。
一、牽引系統(tǒng)的分類
根據(jù)牽引系統(tǒng)不同的特點(diǎn),牽引系統(tǒng)可以從以下幾個方面進(jìn)行分類。
(1)根據(jù)城市軌道交通車輛使用的牽引電機(jī)的類型,城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)有直流傳動牽引系統(tǒng)和交流傳動牽引系統(tǒng)之分。這兩種傳動方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。隨著大功率逆變技術(shù)和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展,交流電機(jī)能夠通過變壓變頻技術(shù)來獲得直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。目前城市軌道交通車輛以交流傳動方式為主。
(2)根據(jù)供電控制方式,牽引系統(tǒng)有1C4M和1C2M兩種形式。1C4M牽引系統(tǒng)的一臺牽引逆變器向同一動車上的四臺牽引電機(jī)供電;1C2M牽引系統(tǒng)的一臺逆變器向同一轉(zhuǎn)向架上的兩臺牽引電機(jī)供電。有些地鐵列車牽引逆變器分成兩個相同的模塊,每個模塊給一個轉(zhuǎn)向架上的兩臺牽引電機(jī)供電,牽引逆變器采用此種供電模式的牽引系統(tǒng)也稱為1C4M牽引系統(tǒng)。
(3)根據(jù)控制單元控制原理的不同,牽引系統(tǒng)可以分為直接轉(zhuǎn)矩控制型和矢量控制型兩種。