本書(shū)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(chē)輛牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、車(chē)輛照明系統(tǒng)、牽引制動(dòng)控制電路、列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)、車(chē)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(chē)輛中電氣系統(tǒng)內(nèi)各類(lèi)電路及原理,對(duì)理解和掌握城市軌道交通車(chē)輛電氣系統(tǒng)有很大幫助。
本書(shū)可作為中高職業(yè)院校車(chē)輛專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)教材,還可供從事車(chē)輛運(yùn)用與檢修的專(zhuān)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(chē)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(lái),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(lái)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(dòng)列車(chē)所需機(jī)械能,并且在必要時(shí)使用車(chē)輛實(shí)施制動(dòng)。為了不斷提高城市軌道交通地鐵輕軌車(chē)輛起動(dòng)和制動(dòng)性能,提高運(yùn)行速度,在車(chē)輛的傳動(dòng)方式和控制上經(jīng)歷了幾次革命,由早先的直流傳動(dòng)轉(zhuǎn)型成現(xiàn)代的交流傳動(dòng);控制上由邏輯電路發(fā)展到全微機(jī)控制,自動(dòng)化程度大大提高。改善了車(chē)輛的運(yùn)行性能,減少了車(chē)輛的運(yùn)行的故障和提高了車(chē)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(dòng)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(cè)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(shū)編寫(xiě)結(jié)合中高等職業(yè)教育的特點(diǎn),為城市軌道交通車(chē)輛專(zhuān)業(yè)學(xué)生介紹了必須掌握的車(chē)輛電氣系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。全書(shū)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(chē)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(chē)輛照明電路及控制、車(chē)門(mén)電路及控制、牽引制動(dòng)控制電路、列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、車(chē)載ATP/ATO系統(tǒng)及控制、乘客信息系統(tǒng)的組成。本書(shū)為了達(dá)到更好的闡述效果,從多種車(chē)輛電氣系統(tǒng)中分別采用了各類(lèi)代表性電路,并加以說(shuō)明,幫助讀者更好地理解整個(gè)車(chē)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(shí)基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)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(chē)輛電氣系統(tǒng)知識(shí)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng),是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn),介紹車(chē)輛電氣系統(tǒng)、車(chē)輛控制類(lèi)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(duì)于系統(tǒng)理解和了解車(chē)輛電氣系統(tǒng)存在局限性,為了填補(bǔ)空缺,故編寫(xiě)了本教材。由于時(shí)間、資料、水平有限,書(shū)中可能有一些不妥之處,敬請(qǐng)讀者指正。
編 者
2016.7
劉海梅,研究生學(xué)歷,正高級(jí)講師。長(zhǎng)期從事教育教學(xué)工作和行政管理工作,對(duì)教育教學(xué)管理有較深研究,多篇論文在國(guó)家教育和管理類(lèi)期刊發(fā)表,多篇論文獲省部級(jí)獎(jiǎng)。被教育部和人社部授予“全國(guó)中等職業(yè)學(xué)校德育工作先進(jìn)個(gè)人”稱(chēng)號(hào),是省級(jí)技能鑒定評(píng)審專(zhuān)家、省技工院校職稱(chēng)評(píng)審高評(píng)委、省技工院校省級(jí)督導(dǎo)員,湖北省職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會(huì)職業(yè)素質(zhì)拓展教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員,湖北省鐵道學(xué)會(huì)理事。
目 錄
第一章 城市軌道交通車(chē)輛電氣系統(tǒng)概述 1
第一節(jié) 電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)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(chē)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(dòng)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(chē)方向控制電路 67
第五節(jié) 列車(chē)牽引/制動(dòng)控制電路 68
課后練習(xí)題 74
第六章 列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 75
第一節(jié) 列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 75
第二節(jié) 列車(chē)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(chē)門(mén)控制系統(tǒng) 86
第一節(jié) 車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)的電氣部件 86
第二節(jié) 車(chē)門(mén)控制原理 89
第三節(jié) 開(kāi)關(guān)門(mén)控制電路 92
第四節(jié) 車(chē)門(mén)安全回路 96
第五節(jié) 非正常情況下車(chē)門(mén)的控制 98
課后練習(xí)題 100
第八章 車(chē)載ATP/ATO系統(tǒng) 101
第一節(jié) 車(chē)載ATP/ATO系統(tǒng)概述 101
第二節(jié) 車(chē)載ATP/ATO系統(tǒng)的控制 105
第三節(jié) 車(chē)載ATP/ATO系統(tǒng)與車(chē)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(chē)廣播對(duì)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(chē)載無(wú)線局域網(wǎng)及無(wú)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(chē)輛的核心部件,是列車(chē)動(dòng)力的來(lái)源。它根據(jù)需要為列車(chē)提供牽引力和制動(dòng)力,完成列車(chē)牽引和制動(dòng)。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(dòng)機(jī)工作,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)的牽引功能;在“制動(dòng)”模式下,牽引電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī),機(jī)械制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能,重新反饋給接觸網(wǎng),供給其他列車(chē)使用或者通過(guò)制動(dòng)電阻消耗掉,實(shí)現(xiàn)列車(chē)的制動(dòng)功能。
一、牽引系統(tǒng)的分類(lèi)
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(gè)方面進(jìn)行分類(lèi)。
(1)根據(jù)城市軌道交通車(chē)輛使用的牽引電機(jī)的類(lèi)型,城市軌道交通車(chē)輛牽引系統(tǒng)有直流傳動(dòng)牽引系統(tǒng)和交流傳動(dòng)牽引系統(tǒng)之分。這兩種傳動(dòng)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。隨著大功率逆變技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展,交流電機(jī)能夠通過(guò)變壓變頻技術(shù)來(lái)獲得直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。目前城市軌道交通車(chē)輛以交流傳動(dòng)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(tái)牽引逆變器向同一動(dòng)車(chē)上的四臺(tái)牽引電機(jī)供電;1C2M牽引系統(tǒng)的一臺(tái)逆變器向同一轉(zhuǎn)向架上的兩臺(tái)牽引電機(jī)供電。有些地鐵列車(chē)牽引逆變器分成兩個(gè)相同的模塊,每個(gè)模塊給一個(gè)轉(zhuǎn)向架上的兩臺(tái)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(chēng)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。