城市轨道交通车辆电气控制系统构成ppt课件

1、1 城市轨道交通车辆电气城市轨道交通车辆电气课程的性质与作用课程的性质与作用u城市轨道交通车辆电气城市轨道交通车辆电气是城市轨道交通车辆专业的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。一门重要的核心专业课，是本专业核心能力的支撑。u 通过本课程的全面学习，熟练掌握通过本课程的全面学习，熟练掌握车辆电气控制系统构车辆电气控制系统构成成，车辆，车辆牵引传动系统牵引传动系统，车辆，车辆牵引与制动控制系统牵引与制动控制系统，辅助辅助供电系统，供电系统，车辆车辆车门控制系统车门控制系统及电动列车及电动列车管理服务系统管理服务系统；u 能够读懂车辆电气控制原理图，具有对常见电气

2、故障进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。业技能证书的主要支撑课程之一。2职业职业 岗位一岗位一 城市轨道交通电动列车驾驶员城市轨道交通电动列车驾驶员 岗位二岗位二 城轨交通车辆维修工城轨交通车辆维修工 岗位三岗位三 城轨交通车辆检查城轨交通车辆检查工工 岗位四岗位四 车辆段调度车辆段调度工作岗位工作岗位 担当正线运营、站场调车及电动列车在检查、维修、调试

3、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）维城轨车辆故障（电器部件、车门、电机、控制系统等）维修修 城轨车辆静态、动态试验城轨车辆静态、动态试验 车辆段编制维修计划车辆段编制维修计划教学项目教学项目 项目一项目一 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控制系统构成 项目二项目二 城轨交通车辆主传动系统城轨交通车辆主传动系统 项目三项目三 城轨交通车辆控制系统城轨交通车辆控制系统 项目四项目四 城轨交通车辆辅助供电系统城轨交通车辆辅助供电系统 项目五项目五 城轨交通车辆车门控制系统城轨

4、交通车辆车门控制系统以职业能力标准为依据整合课程内容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城市轨道交通车辆电气31.识图知识：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电动列车辅助系统原理图、电动列车气路系统原理图2. 2.电机知识电机知识3.3.电动列车车辆知识电动列车车辆知识: :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知识、车辆电力电子器件知识、车辆电气机械控制知识

5、、车辆故障判断及应急处理知识识、车辆故障判断及应急处理知识4.法律规章知识法律规章知识: :司机手册司机手册、电动列车驾驶员规范化作业标准电动列车驾驶员规范化作业标准、相、相 关电动列车检查、运行、调试、故障处理与安全生产等规关电动列车检查、运行、调试、故障处理与安全生产等规 程规范。程规范。4 城市轨道交通车辆电气城市轨道交通车辆电气序号序号内容内容课时分配课时分配1城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通车辆电气控制系统构成构成152城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引传动牵引传动系统系统153城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆牵引与制动控制牵引与制动控制系统系统104城市轨道交通车辆城市轨

6、道交通车辆辅助供电辅助供电系统系统105城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆车门控制车门控制系统系统156城市轨道交通电动列车城市轨道交通电动列车管理服务管理服务系统系统107机动课机动课38复习课复习课2总课时总课时805 城市轨道交通车辆电气城市轨道交通车辆电气n 总评成绩：总评成绩：100%100% 平时成绩占平时成绩占 60%60%（包括出勤情况、学习过程中的多次综合作业、实践练习等）（包括出勤情况、学习过程中的多次综合作业、实践练习等） 期末考试成绩占期末考试成绩占 40%40%（期末考试采用笔试闭卷的形式）（期末考试采用笔试闭卷的形式）6+ 基本任务基本任务：介绍城市轨道交通车辆电气控

7、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。+ 学习目标学习目标： 熟悉城市轨道交通车辆电气控制原理； 掌握城市轨道交通车辆电气控制系统的组成； 会进行城市轨道车辆受力分析和列车运行工况分析； 会分析牵引力和制动力的形成； 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； 掌握牵引动力装置的结构和工作原理； 掌握城市轨道交通车辆主要电器的结构原理。7城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通车辆电气控制系统基础基础基本任务基本任务1城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通车辆电气控制系统主要

8、部件主要部件功能功能基本任务基本任务2城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆运行工况运行工况与与受力分析受力分析拓展任务拓展任务8【项目描述】图图1-1 城市轨道交通车辆控制原理示意图城市轨道交通车辆控制原理示意图9城市城市轨道交通轨道交通车辆最车辆最根本的根本的任务任务：运输运输完成完成运输任务的运输任务的关键关键：车辆的运行速度及其控制车辆的运行速度及其控制控制系统作用控制系统作用：根据运营系统给出的命令根据运营系统给出的命令 对对各功能子各功能子系统进行调控。系统进行调控。控制系统类型控制系统类型: : 牵引控制、制动控制牵引控制、制动控制控制系统控制方法控制系统控制方法：数学模型化数学模型化

9、、传统的传统的PIDPID调节调节、 人工智能原理的各种控制方人工智能原理的各种控制方法法10人机界面作用人机界面作用：驾驶员驾驶员可可随时了解整个列车的运行状态和各随时了解整个列车的运行状态和各 主要主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。单元部件的工作状态，必要时人工干预。 人机界面组成人机界面组成：系统操作软件系统操作软件、微机控制系统微机控制系统、总线控制总线控制电气控制系统功能：实现列车自动电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统驾驶系统ATOATO、 列车自动控制系统列车自动控制系统 ATCATC、 列车自动保护系统列车自动保护系统ATPATP、 列车自动监控系统列车自动监控系统 A

10、TSATS、 列车通信控制列车通信控制TCCTCC等全自动控制等全自动控制电气控制系统组成电气控制系统组成：主牵引传动系统、辅助电源系统、主牵引传动系统、辅助电源系统、 牵引牵引/ /制动控制系统制动控制系统、车门控制系统车门控制系统11【项目描述】 城市轨道交通车辆控制原理：城市轨道交通车辆控制原理：图图1-1 城市轨道交通车辆控制原理示意图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，动力电源电流由变电所送到接触网，经受流器引流到车辆；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；牵引电动机，牵引

11、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，电流经过车辆轮对、钢轨回到变电所，形成闭合回路。形成闭合回路。12一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述1. 组成框图组成框图13一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述2. 功能功能主牵引传动系统主牵引传动系统 主电路系统，是列车牵引动力主电路系统，是列车牵引动力和电制动力得以实现的和电制动力得以实现的载体载体。14一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述

12、一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述2. 功能功能辅助供电系统辅助供电系统 提供提供辅助供电辅助供电。15一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述2. 功能功能牵引牵引/ /制动控制系统制动控制系统 列车实现列车实现牵引牵引和和制动控制制动控制相关功能的相关功能的控制电路系统。控制电路系统。16一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述2. 功能功能车门控制系统车门控制系统 通过列车信息显示系统，告知和提醒通过列车信息显示系统，告知和提醒驾驶员所有乘客驾驶员所有乘客车门的状态车门的状态。17二、城市轨道交通车辆总体控制二、城市轨道交

13、通车辆总体控制1. 概念概念 在轨道交通运输中，采用电动机在轨道交通运输中，采用电动机机械传动机械传动来满足车辆牵引的电气部分，称来满足车辆牵引的电气部分，称为电力牵引传动控制系统。为电力牵引传动控制系统。2. 特点特点 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速度和和牵引力牵引力进行进行调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求。调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求。3. 分类分类 根据电动机形式的不同，控制系统分为两类：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牵引电动机的直流传动控制系统直流传动控制系统 交流牵引电

14、动机的交流牵引电动机的交流传动控制系统交流传动控制系统18二、城市轨道交通车辆总体控制二、城市轨道交通车辆总体控制图图1-4 城市轨道交通车辆单元车的总体控制城市轨道交通车辆单元车的总体控制19二、城市轨道交通车辆总体控制二、城市轨道交通车辆总体控制图图1-4 城市轨道交通车辆单元车的总体控制城市轨道交通车辆单元车的总体控制 电机的电机的可逆性可逆性原理；原理； 牵引工况：牵引工况：电动机电动机； 电制动工况：电制动工况：发电机发电机20三、城市轨道交通车辆电气部件与设备三、城市轨道交通车辆电气部件与设备图图1-5 地铁车辆的主要设备配置地铁车辆的主要设备配置PA箱（牵引和辅助逆变器箱）：箱（

15、牵引和辅助逆变器箱）：整合辅助逆变器整合辅助逆变器(DC/AC)的牵引箱，装在的牵引箱，装在C车，车，箱内一半是辅逆，一半是箱内一半是辅逆，一半是VVVF牵引逆变器。牵引逆变器。PH箱（高压箱）：箱（高压箱）：整合高压器的牵引箱，装在整合高压器的牵引箱，装在B车，箱内一半是车，箱内一半是HSCB（高速断路器）高速开关及高压传感器，（高速断路器）高速开关及高压传感器，一半是一半是VVVF牵引逆变器。牵引逆变器。拖车(TC)动车（M） 动车(M)21三、城市轨道交通车辆电气部件与设备三、城市轨道交通车辆电气部件与设备22列车编组：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

16、车组。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，其中，B车和车和C车为固定搭配，若再与车为固定搭配，若再与A车相联则称为车相联则称为一个单元一个单元。 例如：六节编组的列车编组形式为：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全自动车全自动车钩钩半永久半永久车钩车钩半自动半自动车钩车钩三、城市轨道交通车辆电气部件与设备三、城市轨道交通车辆电气部件与设备23242526城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通车辆电气控制系统基础基础基本任务基本任务1城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通

17、车辆电气控制系统主要部件主要部件功能功能基本任务基本任务2城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆运行工况运行工况与与受力分析受力分析拓展任务拓展任务城市轨道交通车辆电气控制系统城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件主要部件功能功能27任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 定义：牵引电器定义：牵引电器 特点：工作环境和条件恶劣特点：工作环境和条件恶劣 电器外形电器外形箱状箱状28一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触

18、器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置29一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓1. 车辆的供电与受流车辆的供电与受流 国家标准：国家标准： DC1500V接触网接触网 DC750V第三轨第三轨 供电方式：供电方式： 接触接触网网供电供电受电弓受电弓 接触接触轨轨供电供电集电靴集电靴30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

19、 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 313233 动车转向架侧面都有受流器，直接搭在三轨上边，中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。间扁六边形，就是与三轨接触的铜滑块。34一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓2. 受电弓的结构组成受电弓的结构

20、组成 安装位置：安装位置： 车体几何中心点最近的车顶上部。车体几何中心点最近的车顶上部。 类型：类型： 气动弓气动弓和电动弓和电动弓 工作方式：工作方式： 当受电弓升起时，弓与网接触滑行，当受电弓升起时，弓与网接触滑行，从接触网受取电流，通过车顶从接触网受取电流，通过车顶母线母线传送传送到车辆内部。到车辆内部。母线母线：用高导电率的铜、铝质材料制成，：用高导电率的铜、铝质材料制成，用以传输用以传输电能电能，具有汇集和分配电力能，具有汇集和分配电力能力的产品。力的产品。3536受电弓的结构组成受电弓的结构组成图图1-6 单臂受电弓的结构组成单臂受电弓的结构组成 基础框架基础框架1： 通过通过绝缘

21、子绝缘子3固定安装在车顶；固定安装在车顶； 作为作为框架框架4、轴承、下部导杆等支承和安装。、轴承、下部导杆等支承和安装。 框架框架4： 包括包括下部支杆下部支杆5、下部导杆、下部导杆6、上部支杆、上部支杆7和和上上部导杆部导杆8； 采用高强度冷拔无缝管制作。采用高强度冷拔无缝管制作。 高度止挡高度止挡2： 安装在下部导杆侧下方的基础框架上；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。用以限制受电弓的最大升弓高度。 弓头：弓头： 是弓与网相接触的部分；是弓与网相接触的部分； 由由集流头集流头9、接触带接触带10、转轴、转轴、端角端角11和弹簧和弹簧盒组成。盒组成。 升降弓

22、装置升降弓装置12： 由传动风缸、拉伸弹簧及气路电磁阀组成。由传动风缸、拉伸弹簧及气路电磁阀组成。37一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓3. 受电弓的工作原理受电弓的工作原理图图1-7 升弓风路示意图升弓风路示意图（1）升弓过程）升弓过程38 空气过滤器空气过滤器 节流阀节流阀先快后慢先快后慢39一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓3. 受电弓的工作原理受电弓的工作原理图

23、图1-7 降弓风路示意图降弓风路示意图（2）降弓过程）降弓过程 快速降快速降弓封路弓封路 缓慢降缓慢降弓封路弓封路40 快排阀快排阀 快速降快速降弓封路弓封路 缓慢降缓慢降弓封路弓封路先快后慢先快后慢41一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓3. 受电弓的工作原理受电弓的工作原理（3）紧急操作）紧急操作 当车辆有压缩空气，气压不足，当车辆有压缩空气，气压不足，可手动升弓。可手动升弓。42一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆

24、电气控制系统主要部件功能（一）受电弓（一）受电弓4. 受电弓的主要技术参数受电弓的主要技术参数额定电压额定电压/V /VDCl500电压范围电压范围/V /VDCl0001800额定电流额定电流/A/ADCl050最大启动电流最大启动电流(30s)/A/ADCl600最大停车最大停车电流电流/A/ADC460标准静标准静接触压力接触压力/N/N 12010静压力静压力调节范围调节范围/N/N100140滑板单向运动在工作高度范围内压力滑板单向运动在工作高度范围内压力差差/N/N不大于不大于10滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力差差/N/N不大于

25、不大于15运行运行速度速度（kmkmh h）9090传动装置传动装置压力压力/ /kPakPa额定额定550，最小最小/300，最大，最大800主要尺寸（带绝缘子的高度主要尺寸（带绝缘子的高度）/mm/mm300（折叠高度折叠高度 300+10）最小最小/大大工作高度工作高度/mm/mm175175（463）/（1600）最大升起最大升起高度高度/mm/mm1700碳滑板碳滑板长度长度/mm/mm800（1050）弓头弓头宽度宽度/mm/mm1550升升/降弓降弓时间时间/s /s升弓升弓8，降弓降弓7绝缘性能绝缘性能交流交流50Hz，5.75kV干闪络电压干闪络电压1min；交流交流50Hz

26、，4.75kV湿闪络电压湿闪络电压1min机械寿命机械寿命15103次次受电弓总重（绝缘子除外受电弓总重（绝缘子除外）/kg/kg20043一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置高速断路器高速断路器44一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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（二）高速断路器 高速断路器

27、：高速断路器：high-speed circuit breaker HSCB 安装位置：安装在含有受流装置车辆的底部高压箱内。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。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。4546HSCB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；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。防止牵引链免受内部或外部故障的影响。47一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系

28、统主要部件功能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（二）高速断路器1. HSCB的主要性能指标的主要性能指标（1）机械响应时间）机械响应时间图图1-9 高速断路器机械响应时间与电流增长速率关系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，从通过断路器的电流达到动作值，到主触头打开的时间。到主触头打开的时间。电流增长率越大，机械响应时间电流增长率越大，机械响应时间越短。越短。48一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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（二）高速断路器1. HSCB的主

29、要性能指标的主要性能指标（2）分断能力）分断能力图图1-10 高速断路器砍断过程的电流、电压波形高速断路器砍断过程的电流、电压波形49一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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（二）高速断路器2. HSCB的主要特点的主要特点（1）对地有很高的绝缘等级；）对地有很高的绝缘等级；（2）分断能力强，响应时间短；）分断能力强，响应时间短；（3）不受气候条件的影响；）不受气候条件的影响；（4）使用寿命长；）使用寿命长；（5）易于维护。）易于维护。50一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通

30、车辆电气控制系统主要部件功能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（二）高速断路器3. HSCB的结构的结构图图1-11 高速断路器的结构外形高速断路器的结构外形51（1 1）触头系统）触头系统（2 2）灭弧机构）灭弧机构 （3 3）传动机构）传动机构 （4 4）自由脱扣机构）自由脱扣机构（5 5）最大电流释入器）最大电流释入器 （6 6）最小电压释入器）最小电压释入器（7 7）辅助开关）辅助开关-采用串封闭式导弧角。采用串封闭式导弧角。- 动、静触头（上海地铁车辆高速开关动、静触头（上海地铁车辆高速开关 是是双极串联形式），触头的接触形式采用线双极串联形式），触头的接触形式

31、采用线接触接触接触面大、磨损较小、制造方便接触面大、磨损较小、制造方便，触头制成单独成零件，便于更换。，触头制成单独成零件，便于更换。-用来操纵主触头闭合。用来操纵主触头闭合。 传动形式：手动传动传动形式：手动传动 电磁机构传动电磁机构传动-位于传动机构与主触头之间，用来位于传动机构与主触头之间，用来保证当电路发生短路时，传动机构保证当电路发生短路时，传动机构还起作用，高速开关能够可靠地开还起作用，高速开关能够可靠地开断电路。断电路。-即过载时通过拉杆作用于自由即过载时通过拉杆作用于自由脱扣机构而开断；短路时直接脱扣机构而开断；短路时直接撞击锁钩开断电路撞击锁钩开断电路。 通过电磁机构作用，通

32、过电磁机构作用，衔铁直接作用在锁钩上，衔铁直接作用在锁钩上，使锁钩释放，使锁钩释放， 在开断弹在开断弹簧作用下开断电路，正簧作用下开断电路，正常操作电压常操作电压DC110DC110伏，最伏，最低电压低电压7777伏。伏。-用于联锁、指示、控制作用。用于联锁、指示、控制作用。任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能52 HB（高速断路器）箱（高速断路器）箱53 HB（高速断路器）箱（高速断路器）箱54一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能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（

33、二）高速断路器4. HSCB的工作原理的工作原理图图1-12 高速断路器的结构原理高速断路器的结构原理55图图1-11 TSEl250-B-I1-11 TSEl250-B-I型高速开关结构原理型高速开关结构原理1-上接线端2-静触头3-动触头4-动触头臂5-弹性连接板6-下界限端7-过载跳闸（S）装置8-拉杆9-释放锁件10-转换机构11-转换轴12-短路快速跳闸（KS）衔铁13-撞击螺钉14-转换杆15-滚轴17-短路快速跳闸拉杆18、19-灭弧板任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能4. HSCB的工作原理的工作原理56任务二任务二

34、城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能5. HSCB的参数的参数类型类型电磁控制自然冷却的单极直流断路器电磁控制自然冷却的单极直流断路器额定电压额定电压1500V+20%额定电流额定电流1250A短时允许电流短时允许电流1400A，2h；2000A，2min；3000A，20s；额定分断能力额定分断能力35kAKS释放的分断时间释放的分断时间di/dt3KA/ms 5ms机械反应时间机械反应时间2ms机械寿命机械寿命20000次次控制电压控制电压DC110V电寿命电寿命1000次次分断频率（分断频率（1h）30次次57 BHB（母线高速断路器）箱（母线

35、高速断路器）箱Bus bar High-Speed Breaker58 BHB（母线高速断路器）箱（母线高速断路器）箱59 BHB（母线高速断路器）箱（母线高速断路器）箱60 BHB（母线高速断路器）箱（母线高速断路器）箱61 BHB（母线高速断路器）箱（母线高速断路器）箱62 BHB（母线高速断路器）箱（母线高速断路器）箱63一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置主

36、接触器主接触器64一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（三）主接触器（三）主接触器 一种用来频繁接通和切断主电路的一种用来频繁接通和切断主电路的自动切换电器。自动切换电器。能远距离自动控制，操作频率高，能远距离自动控制，操作频率高，通断电流较大。通断电流较大。65牵引逆变器原理图牵引逆变器原理图 K-IC：电源输入接触器：电源输入接触器K-CCC：预充电接触器：预充电接触器66a a、接通过程：、接通过程：电磁圈未通电时，衔铁在电磁圈未通电时，衔铁在反力弹簧作用下保持在反力弹簧作用下保持在释放位置。释放位置

37、。当电磁线圈得电当电磁线圈得电后，后，铁芯铁芯在电磁力作用下带动驱动杆克服反力在电磁力作用下带动驱动杆克服反力弹簧弹簧运动。运动。动触头动触头在驱动杆带动下，触头上部与在驱动杆带动下，触头上部与静触头点接触静触头点接触，随着驱动，随着驱动杆继续运动，触头上压力不断增加，动触头在静触头上边滚动边滑杆继续运动，触头上压力不断增加，动触头在静触头上边滚动边滑动，进行研磨，一直到电磁力与反力弹簧力平衡止，接触点移到触动，进行研磨，一直到电磁力与反力弹簧力平衡止，接触点移到触头下部，完成触头闭合，主接触器进入工作状态。头下部，完成触头闭合，主接触器进入工作状态。同时同时辅助触头辅助触头依靠驱动凹轮，依靠

38、驱动凹轮，同步打开或闭合。同步打开或闭合。任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能67 断开的过程则相反，断开的过程则相反，失电后失电后，电磁力小时，反力弹簧起作用，主，电磁力小时，反力弹簧起作用，主触头分断触头分断，同时辅助触头的状态也跟着变化。，同时辅助触头的状态也跟着变化。 主触头闭合的研磨过程，将其表面的氧化物或脏物擦掉，减小接触主触头闭合的研磨过程，将其表面的氧化物或脏物擦掉，减小接触电阻。电阻。 出头断开的反力可使触头分断时所产生的电弧不致损坏正常接触点。出头断开的反力可使触头分断时所产生的电弧不致损坏正常接触点。反力主要由弹簧

39、力产生，通常是园柱螺旋弹簧。反力主要由弹簧力产生，通常是园柱螺旋弹簧。 圆柱螺旋弹簧分为圆柱螺旋弹簧分为：拉伸弹簧拉伸弹簧、压缩弹簧压缩弹簧 b、断开过程任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能68额定电压额定电压/V /VDCDC1500最大最大工作电压工作电压/V /VDCDC1800额定绝缘额定绝缘电压电压/V /VDCDC1500额定电流额定电流/A/A600小时小时电流电流/A/A630短时电流短时电流(5S)/A800最大整断电流最大整断电流(15ms)/A2400闭合时间闭合时间/ms/ms约约l00开断开断时间时间/ms/m

40、s约约75机械寿命机械寿命310 6次次电寿命电寿命10 4 4次次触头触头压力压力/N/N5472控制电源控制电源/V /VDCDC110控制控制功率功率/W/W306 4任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能69一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置线路滤波器线路滤波器70一、主电路电器一、主电路电器 任务二

41、任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（四）线路滤波器（四）线路滤波器 包括线路滤波电抗器和电容器。包括线路滤波电抗器和电容器。 安装于主电路牵引变流器中。安装于主电路牵引变流器中。功能：功能：滤平输入电压滤平输入电压抑制过电压抑制过电压抑制谐波电流抑制谐波电流限制故障电流限制故障电流71 FL（滤波电抗器）箱（滤波电抗器）箱Filter Reactor72 FL（滤波电抗器）箱（滤波电抗器）箱73一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高

42、速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置制动电阻器制动电阻器74一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（五）制动电阻器（五）制动电阻器1. 功能功能 吸收发动机能量吸收发动机能量 电能转换为热能电能转换为热能 散逸至大气散逸至大气图图1-13 1-13 制动电阻器结构制动电阻器结构1- 1-底面板底面板 2-2-电阻排电阻排 3-3-绝缘板绝缘板 4-4-铜棒铜棒 5-5-热量显示盒热量显示盒 6-6-风道风道75要求要求: :良

43、好的热容量良好的热容量、耐振动耐振动、防腐蚀，在高温下不生成氧化层，特防腐蚀，在高温下不生成氧化层，特别要注意在正常使用周期内不断裂。别要注意在正常使用周期内不断裂。76车底制动电阻箱 作用:电阻制动时，制动电阻吸收未被消耗掉的电机发电能量，转换为热能散逸到大气中去。77一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置平波电抗器平波电抗器78一、主电路电器一、主电路电器 任务二

44、任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（六）平波电抗器（六）平波电抗器 带铁心的大电感。带铁心的大电感。 隔交通直隔交通直 应用：应用： 与牵引电动机支路串联，减小电流与牵引电动机支路串联，减小电流脉动。脉动。79一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置浪涌吸收器浪涌吸收器80一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二

45、城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（七）浪涌电压吸收器（避雷器）（七）浪涌电压吸收器（避雷器） 作用：作用： 防止来自车辆外部过电压（如雷击）对车辆电气设备的破坏。防止来自车辆外部过电压（如雷击）对车辆电气设备的破坏。 与被保护物并联与被保护物并联 出现过电压时放电出现过电压时放电 其其外壳用硅橡胶材料或外壳用硅橡胶材料或其它抗紫外线、不分解的其它抗紫外线、不分解的绝缘材料制成。绝缘材料制成。8182浪涌吸收器安装于浪涌吸收器安装于B B车车顶的受电弓侧。它包括一个火花间隙和一个非线性车车顶的受电弓侧。它包括一个火花间隙和一个非线性电阻，装配于一个

46、陶瓷壳内电阻，装配于一个陶瓷壳内。正常电压下火花间隙处于不通状态，出现大气过电压时击穿放电。将过电正常电压下火花间隙处于不通状态，出现大气过电压时击穿放电。将过电压限制在一定水平，保护设备。当过电压终止后，迅速恢复压限制在一定水平，保护设备。当过电压终止后，迅速恢复至至正常正常状态状态。击穿电压的幅值同击穿时机的关系曲线称为伏秒特性。击穿电压的幅值同击穿时机的关系曲线称为伏秒特性。 要可靠保护用电设备，避雷器的伏秒特性应要可靠保护用电设备，避雷器的伏秒特性应低于低于被保护绝缘的伏秒特性，即被保护绝缘的伏秒特性，即同一过电压下避雷器同一过电压下避雷器应应先击穿先击穿。一、主电路电器一、主电路电器

47、 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（七）浪涌电压吸收器（避雷器）（七）浪涌电压吸收器（避雷器）832 2浪涌吸收器主要技术参数浪涌吸收器主要技术参数（1 1）额定冲击释放电流、冲击电流、持续释放电流、短路电流；）额定冲击释放电流、冲击电流、持续释放电流、短路电流；（2 2）阀座电压、冲击释放电压、直流放电电压；）阀座电压、冲击释放电压、直流放电电压；（3 3）爬电距离、放电距离；）爬电距离、放电距离；（4 4）特性曲线。）特性曲线。标称电压标称电压/VDC l500最大电压最大电压/VDC 2000额定冲击释放电流额定冲击释放电流/

48、kA10冲击电流冲击电流/kA100短路电流短路电流/kA20阀座电压阀座电压/kV7.1爬电距离爬电距离/5mm163浪涌吸收器主要技术参数举例（使用车型：A型车，网压DCl500V）84一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能受电弓受电弓高速断路器高速断路器主接触器主接触器线路滤波器线路滤波器制动电阻器制动电阻器平波电抗器平波电抗器浪涌吸收器浪涌吸收器接地装置接地装置接地装置接地装置85一、主电路电器一、主电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功

49、能（八）接地装置（八）接地装置 为主电路提供回流通路，使电流经轮对到达钢轨，构成完整的回路；为主电路提供回流通路，使电流经轮对到达钢轨，构成完整的回路； 防止电流通过轴承噪声轴承内润滑油层的电腐蚀；防止电流通过轴承噪声轴承内润滑油层的电腐蚀； 提高轴承的使用寿命提高轴承的使用寿命。86安装位置安装位置：安装于转向架轴端，分别在安装于转向架轴端，分别在A车转向架的第车转向架的第2轴的右侧和第轴的右侧和第3轴左侧轴轴左侧轴端各安装了一个，分别在端各安装了一个，分别在B车和车和C车的转向架第车的转向架第1、3 轴的左侧轴端各轴的左侧轴端各安装了一个，在第安装了一个，在第2、4轴的右侧轴端各安装了一个

50、。轴的右侧轴端各安装了一个。接地装置主要由接触盘、碳刷架、弹簧支撑组成接地装置主要由接触盘、碳刷架、弹簧支撑组成。87二、控制电路电器二、控制电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能驾驶控制器驾驶控制器速度传感器速度传感器继电器继电器驾驶控制器驾驶控制器驾驶驾驶控制器装置控制器装置牵引控制牵引控制系统电器系统电器列车自动控制列车自动控制系统系统电器等电器等 控制电路电器88北京地铁北京地铁运营有限公司列车司机司机-廖明89二、控制电路电器二、控制电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控

51、制系统主要部件功能（一）驾驶控制器（一）驾驶控制器城轨车辆司机控制器为凸轮触点式控制器。城轨车辆司机控制器为凸轮触点式控制器。90凸轮组 警惕开关转换开关组 主控制手柄 方式/方向手柄 图1-14 司机控制器结构911.1.主控主控制制手柄手柄2.2.方式方式/ /方向手柄方向手柄3.3.主控器钥匙主控器钥匙4.4.警惕开关警惕开关5.5.电位器电位器6.6.转换开关组转换开关组7.7.凸轮组凸轮组 位于主控手柄的上端的两个半圆头开关。正常工作时，司机必须用大拇指将两个半圆合拢，只有停车时才放开。人工驾驶时只有按下警惕开关，操作主控器手柄，列车才能启动。若松开警惕开关3秒钟（在弹簧作用下两个半

52、圆头分开），列车立即进入紧急制动状态。-在主控手柄底部连接一电位器，当主控手柄由零位移向牵引或制动位时，输出0-20mA电流的司机指令，给控制电路。92主控手柄有主控手柄有零位、牵引、制动、快速制动零位、牵引、制动、快速制动四个位置。四个位置。“0 0”位位机械零位。机械零位。“牵引牵引”位位向前推动手柄（远离司机），牵引给定值可无向前推动手柄（远离司机），牵引给定值可无 级输入，最前端位置为级输入，最前端位置为“100%100%牵引位牵引位”。“制动制动”位位向内拉动手柄（拉向司机），制动给定值可无向内拉动手柄（拉向司机），制动给定值可无 级输入，在级输入，在“100%100%制动位制动位”

53、有一阻滞，最里端有一阻滞，最里端 位置为位置为“紧急（快速）制动位紧急（快速）制动位”，快速制动带，快速制动带 有限位凹槽。有限位凹槽。93方式方向手柄方式方向手柄用于选择驾驶方向用于选择驾驶方向，有有向前、向前、0 0、后退、后退三个位置。三个位置。运行方向必须在车辆运行前选择，并且到下一站前保持有效。运行方向必须在车辆运行前选择，并且到下一站前保持有效。“ATCATC”列车自动控制位列车自动控制位：通过系统操作或手动控制向前运行。通过系统操作或手动控制向前运行。 在制动位上通过操作主控器手柄，可摆脱在制动位上通过操作主控器手柄，可摆脱“ATCATC”的指令进行制动。的指令进行制动。“ 0

54、0 ”位置位置：没有驾驶模式被激活。没有驾驶模式被激活。“后退后退”位置位置：人工倒车模式。人工倒车模式。u方式方式/ /方向手柄与主控制手柄间存在机械连锁。方向手柄与主控制手柄间存在机械连锁。 只有当只有当主控器手柄在主控器手柄在“0 0”位位，方式，方式/ /方向手柄才进行方向手柄才进行向前或向后位置转换向前或向后位置转换。只有只有当选择好方向当选择好方向，即方式，即方式/ /方向手柄在方向手柄在非零位非零位，主控器手柄才可进行，主控器手柄才可进行牵引牵引或制动或制动操作。一旦方式操作。一旦方式/ /方向手柄在方向手柄在非允许非允许情况下改变了方向手柄的位置，情况下改变了方向手柄的位置，则

55、则系统自动启动紧急制动系统自动启动紧急制动。94 主控器钥匙用于激活司机台主控器钥匙用于激活司机台，有两个，有两个位置：位置：“0 0”位置：位置：关闭位置，只能在此位置取出或插入钥匙。关闭位置，只能在此位置取出或插入钥匙。 主控器钥匙零位时，主控器手柄和方式主控器钥匙零位时，主控器手柄和方式/ /方向手方向手 柄被锁死，不柄被锁死，不能操作且都处于零位。能操作且都处于零位。“1 1”位置：位置：激活司机台。司机可进一步操作其它开关激活车辆。激活司机台。司机可进一步操作其它开关激活车辆。 一旦主控器手柄和方式方向手柄处于非零位，则主控器钥匙被锁一旦主控器手柄和方式方向手柄处于非零位，则主控器钥

56、匙被锁死不能回零位。死不能回零位。只有当主控器手柄和方式只有当主控器手柄和方式/ /方向手柄双零位方向手柄双零位时，主控器钥匙开关才能从时，主控器钥匙开关才能从“1 1”位移回位移回“0 0”位。位。95二、控制电路电器二、控制电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能（一）驾驶控制器（一）驾驶控制器96司机室司机台司机室司机台97二、控制电路电器二、控制电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能驾驶控制器驾驶控制器速度传感器速度传感器继电器继电器速度传感器速度传感器驾驶

57、驾驶控制器装置控制器装置牵引控制牵引控制系统电器系统电器列车自动控制列车自动控制系统系统电器等电器等 控制电路电器98二、控制电路电器二、控制电路电器 （二）速度传感器（二）速度传感器任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能速度传感器安装于车辆轮轴上，它提供控制系统信号的选取，转换和传输。速度传感器安装于车辆轮轴上，它提供控制系统信号的选取，转换和传输。装于城市轨道交通车辆上的速度传感器要求性能可靠、精度要高、抗干扰性强。装于城市轨道交通车辆上的速度传感器要求性能可靠、精度要高、抗干扰性强。99二、控制电路电器二、控制电路电器 （二）速度传

58、感器（二）速度传感器任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 GEATC系统速度传感器；系统速度传感器； GL防滑速度传感器；防滑速度传感器； E接地装置。接地装置。 G防空转防滑行速度传感器；防空转防滑行速度传感器； E接地装置。接地装置。速度传感器防滑速度传感器接地装置防空转防滑速度传感器接地装置100101二、控制电路电器二、控制电路电器 （二）速度传感器（二）速度传感器任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能 作用：作用：用于城市轨道交通列车的速度检测用于城市轨道交通列车的速度检

59、测。 结构：结构：脉冲发生器脉冲发生器、磁轮磁轮、密封件密封件、外盖外盖。 工作工作原理原理：是磁电式传感器是磁电式传感器，利用电磁感应原理，不需要外加电源利用电磁感应原理，不需要外加电源， 可可将输入机械位移转换成线圈中的感应电势输出。将输入机械位移转换成线圈中的感应电势输出。 图1-19 转速传感器原理图 当齿轮随车轴旋转时，齿轮与软磁铁轭之间的气隙当齿轮随车轴旋转时，齿轮与软磁铁轭之间的气隙随之变化，从而导致气隙磁阻和穿过气隙的主磁通的变随之变化，从而导致气隙磁阻和穿过气隙的主磁通的变化，在线圈中感应出电动势。设每转一圈传感器发出化，在线圈中感应出电动势。设每转一圈传感器发出110110

60、个脉冲，其个脉冲，其频率频率为：为： f=Nn/60Hz式中：式中：n-转速（转速（rmin） N-齿数（齿数（110）102工作电压工作电压(Ug)12V至至20V DC信号输出电阻信号输出电阻1K轴出电压轴出电压峰值峰值UB2.5V，低值，低值06V负载电阻负载电阻22K静态输出电压静态输出电压7V1V额定工作电压额定工作电压15VDC频率范围频率范围1HZ5KHZ探头与磁轮间气隙探头与磁轮间气隙0.905%mm工作环境温度工作环境温度40+80（二）速度传感器（二）速度传感器103二、控制电路电器二、控制电路电器 任务二任务二 城市轨道交通车辆电气控制系统主要部件功能城市轨道交通车辆电气