铁道车辆电气装置

1、毕 业 论 文题 目： 铁道车辆电气装置 系 部： 轨道交通系 专 业： 机车车辆 班 级： 车辆三班 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012 年 05 月 02 日山东职业学院- 1 -目 录摘摘 要要.- 3 -第一章：绪第一章：绪 论论.- 4 -1.1 、绪论、绪论.- 4 -1.1.1 、车辆电气装置的组成.- 4 -1.1.2、车辆电气装置的运用条件.- 4 -1.1.3、车辆电气负载用电量.- 4 -1.1.4、供电方式.- 4 -第二章、车辆基础电气装置第二章、车辆基础电气装置.- 5 -2.1、接触网供电、接触网供电.- 5 -2.2、车辆蓄电池、车辆蓄电池.- 5 -2.

2、2.1、概述.- 5 -2.2.2、铅蓄电池.- 5 -2.2.3、镉镍蓄电池.- 6 -2.3、客车电开水炉、客车电开水炉.- 7 -2.4、塞拉门、塞拉门.- 7 -2.4.1、塞拉门的特点和分类.- 7 -2.4.2、机械结构.- 8 -2.5 空调装置结构及特点空调装置结构及特点.- 8 -山东职业学院- 2 -2.51 空调结构.- 8 -2.5.2 空调系统特点.- 9 -第三章、车辆电气服务和保护装置第三章、车辆电气服务和保护装置.- 11 -3.1、轴温报警器、轴温报警器.- 11 -3.2、列车报站系统、列车报站系统.- 12 -第四章、结论第四章、结论.- 13 -谢谢 辞

3、辞.- 14 -参考文献参考文献.- 15 -山东职业学院- 3 -摘 要铁路运输的发展在我国的运输业中起着重要作用，列车的电气装置更是车辆中不可或缺的一个部分。对车辆的各种电气装置的研究和改进，对车辆的正常运行和运输畅通性也有着重要作用。因此，对铁道车辆电气装置的研究已成为一项非常重要的课题，怎样安全而有效的为列车提供电能，正确选择不同的供电方式，如何根据列车的不同需要而选择不同类型的蓄电池就显得尤为重要了。列车要安全运行，切轴燃轴事故，就必须对轴温进行实时监测。轴温报警器能够起到对轴温监测、发出警报的作用，能够有效的避免因切轴、燃轴引起的事故，减少事故的发生，对于列车安全运行至关重要。开水

4、炉是铁路运输比不可少的部分，关系到旅客，特别是长途旅客的饮水问题。而塞拉门更是与高速列车的发展息息相关，塞拉门能够很好的解决高压条件下车门的密封与锁闭安全问题，对高速列车的发展有着重要的推动作用。而列车的显示器更是对旅客的旅行舒适度有着重要影响。关键词：车辆电气装置; 接触网; 蓄电池; 电开水炉; 轴温报警器; 列车信息显示器山东职业学院- 4 -第一章：绪 论1.1 、绪论1.1.1 、车辆电气装置的组成 铁道车辆电气装置主要由三大部分组成。一、铁道车辆电气负载。这一部分主要是照明用电、空调装置(HVAC)及一些制冷设备，还有满足旅客基本需求的饮食和卫生设备，以及显示器和各种专用电气设备，

5、如接触网检查用的不见断电源（UPS）等。二、各种供电装置。供电设备主要是不同类型的发电机和蓄电池。不同类型的发电机有着不同的输出电压和输出功率，现在运用较为广泛的是 KFT1 型感应子式发电机，他与KP2B 型可控硅控制箱配套，能够输出两种电压，既能满足蓄电池充电要求，又能够满足照明负荷用电要求。电池也由最早的酸性铅蓄电池TG 蓄电池碱性电池燃料电池的转变。而为了满足现代列车的需要，大容量供电装置开始运用于列车。三、车辆检测、监控装置。这部分主要是为了减轻列车乘务人员的工作量，提高旅客的舒适度，保证行车安全和机组正常运转而安装的各种检测、监控装置。如：轴温报警装置、开水炉、列车防滑电子控制等。

6、 1.1.2、车辆电气装置的运用条件列车行驶过程中首先要保证列车的行驶安全，然后再考虑设计、成本问题，对于全国通用的车辆，其电气装置应满足下列工作环境。温度变化范围 -40+40相对湿度 90%（25）海拔 1200m高海拔地区电气设备的要求更高，恶劣的自然条件对电气设备的性能影响很大。因此，在设计过程中，在考虑经济性的同时应该选择合适的材料，保证车辆的各部件正常运行，车辆正常工作。1.1.3、车辆电气负载用电量电气负载的需要功率、效率、功率因数和功率利用系数都是在决定供电系统的容量时必须考虑的。在正常工作条件下，电机的功率因数一般等于 0.750.85，电阻性负载功率因数等于 1，而具有空气

7、调节装置的旅客列车在夏季时，全列车负载的功率因数一般为 0.8，而冬季工况，则接近于 1。在所有电气负载用电量中，空调装置的用电量占了大部分。1.1.4、供电方式车辆供电系统主要是用于为车辆提供电能的自动化电气装置，分为单独供电、集中供电和混合供电三种。单独供电主要是采用蓄电池和小型柴油发电机组供电，设备简单，且可靠性好，但是损坏率高，维修工作量大。集中供电有柴油发电机供电和接触网供电两种，主要用于供电量大并且是固定编组的列车。柴油机用于非电气化区段，而接触网用于电气化区段。混合供电则常用于一些特殊的运输条件。车辆的供电方式的选择一般会根据车种、编组方式、电气负荷类型、功率要求等综合考虑而选择

8、。山东职业学院- 5 -第二章、车辆基础电气装置2.1、接触网供电接触网供电主要有机车供电、电源车供电、DC600V/AC380 兼容供电三种。机车供电：机车受电弓将接触网上的电能引入，通过交一直一交型电力机车系统的原理，先将从接触网获得的单相交流高电压经变压器降压后，再经整流器变换为平稳的直流电压，直流电压经逆变器变换为三相交流电压，供给机车轮对上的牵引电机或者其他电源负载。该供电方式中只有机车与接触网接触，其他列车不与接触网接触。电源车供电：电源车供电与机车供电相似，通过受电弓直接将电能输送至电源车，机动性好，不受机车摘挂的影响，能在电网断电的情况下维持较长的工作时间。但必须配工作人员，且

9、占一辆车，不经济。电源车供电的机车和电源车都与接触网相连接，这是与机车供电不同的地方。DC600V/AC380 兼容供电：这是基于我国的铁道电气化网尚未实现的一种供电模式。在电气化阶段机车 600V 直流供电，其工作情况与机车供电的工作情况相同。但是，到了非电气化区段，就采用大功率的发电车交流供电。其机车与接触网直接相连接，发电车也与接触网相连接。三种供电方式都是机车直接与接触网相连接，电源车供电中电源车与接触网连接，DC600V/AC380 兼容供电中发电车与接触网相连接。2.2、车辆蓄电池2.2.1、概述蓄电池是贮存化学能，放出电能的电气化学设备。车辆蓄电池按用途分为供电蓄电池和启动蓄电池

10、，当车辆停站或低速运行时，轴驱式发电机没有足够的电压，不能进行发电，这时车上的供电就主要由蓄电池供给。在铁路车辆上，蓄电池可以按用途和产生化学反应的不同分别分类。车辆蓄电池的作用主要是用于供电电源和柴油发电机的启动电源。我国沿用的供电电源使用的蓄电池是 TG 型酸性铅蓄电池或者 GN 型碱性镉镍蓄电池。2.2.2、铅蓄电池铅酸电池是车辆上应用广泛的一种非常重要的电池。其优点是放电时电动势较稳定，缺点是比能量（单位重量所蓄电能）小，对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好（尤其适于干式荷电贮存） 、造价较低，因而应用广泛。铅蓄电池的结构图

11、2-1：山东职业学院- 6 -图 2-1 铅蓄电池的结构 我国铁路客车上使用的酸性铅蓄电池为 TG 型，电解液为比重为 1.260 的稀硫酸。其充放电过程的化学原理：放电过程：PbO2 + 2e + HSO4- + 3H+ = PbSO4 + 2H2O充电过程：Pb + HSO4- = PbSO4 + H+ + 2e总反应： PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2H2O2.2.3、镉镍蓄电池与铅蓄蓄电池相比，镉镍蓄电池是碱性蓄电池，电解液通常选用 KOH 或者 NaOH,比重一般为 1.191.21，温度较低时，可适当增加其比重。主要特征：方形超高倍率镉镍碱性蓄电池

12、内阻小，结构紧凑，充放电性能好，适用于大功率放电、瞬间高倍率和超高倍率放电，工作时不产生腐蚀性气体。 具有优异的放电性能：电池可 1020C5A 短时放电使用。 电池耐过充过放，电流瞬时高达 2030C5A 不损坏电池。而且电池寿命长，电池寿命可长达 10 年以上。应用范围广：4055。主要用途： 镉镍蓄电池主要用于铁路机车（内燃机车、电力机车、空调发电车等）起动、电力配电系统分合闸电源、电力机车升降弓和刹车、以及车辆照明、通讯、信号装置. 另外，由于其优异的性能，如结构坚固、内阻小，使用寿命长，耐过充过放电，自放电小，使用温度范围宽（-20+40） 、可靠性高等特点，使得镉镍蓄电池适用于高倍

13、率（大功率）放电使用，因此被广泛应用于电力、通信、铁路、石油、航空、水利、煤炭、地山东职业学院- 7 -质、医疗、轨道交通、国防等领域等领域。2.3、客车电开水炉为满足旅客旅途的需求，提高客车舒适性。车辆内部设置有广阔的发展前景。目前铁路客车使用的电开水炉主要有电阻加热式和电磁我留热效应式两种。并且都具有特殊的使用环境和使用条件。诸如沿线水质问题，自动控制元器件质量问题都会给电开水炉控制系统带来麻烦。在现代铁路客车上，电开水炉的工作都采用电子控制。但是在列车行驶过程中，由于使用环境不稳定等原因，很容易产生故障。为了避免出现误动作，于是出现了单片微型机控制系统。这种系统程序由主程序和两个中断处理

14、程序组成。 。有点是结构简单、可靠性高和抗干扰能力强。南北方水质不同，电热管加热元件高温强度差，冷却后脆化严重，振动冲击造成的电热管脆断损坏，积增的水垢等等都是电磁开水炉需要攻克的难题。铁道部根据各部门相关要求，研制了 TCL-1 型交流 380V/220V 集中供电铁路空调客车用电磁开水炉（图 2-2） 。图 2-2 电开水炉工作原理图电开水炉的工作原理如上图所示，当电源接通时，电磁阀 Y 开启， ，水注入箱中，水位达到 V2 与 VCC 之间时，电热元件通电加热，到冷水位到达 V1 时，Y 关闭。当水箱中的水沸腾后，开水进入开水箱中，冷水箱水位下降，下降到 V2 时，Y 再次开启。这种过程

15、不断循环，当开水箱中的水位到达一定位置时，就停止加热。2.4、塞拉门2.4.1、塞拉门的特点和分类随着我国的客车运行速度越来越高，提速客车最高运行速度达到 160km/h，面临的问题也越来越多。高速度带来的空气阻力和车内负压加大，这就需要车辆具有较高的密封性。以保证列车的安全运行和乘客的舒适性。所谓塞拉门，就是车门在整个开关过程山东职业学院- 8 -中，有塞拉的动作；车门关闭时，车门外面与车体外皮相平；车门打开时，车门与车体重叠。塞拉门可以根据驱动方式、控制方式和门扇数量进行分类。塞拉门的分类可根据驱动方式、控制方式、门扇的数量、门扇的形状进行分类，分别可分为手动、气动、电动塞拉门，手控、气控

16、、电控，单页双页，平门、折门、弯门。2.4.2、机械结构图 2-3 塞拉门机械结构塞拉门的开关动力来源于门上的气缸，当风压在 450600MPa 并有电源的情况下，可以用电锁钥匙将门打开或关闭，由通过电控下的压缩空气推动气缸内的活塞与活塞杆，使活动摇臂带动连杆，推动在圆导轨上能左右运动的小车、导向运动装置及在活动摇臂上悬吊的门扇，按比例同步移动，达到开门和关门的目的。2.5 空调装置结构及特点 2.51 空调结构CRH2 型动车组车底安装的空调装置为每节车厢台、换气装置为每节车厢台。3、6 号车厢内设置有空气净化机。驾驶室设单独的空调装置及车内压力释放阀。CRH2 动车组的每节车厢均配置有独立

17、的空调系统，卫生间内设置直排车外的废排通道。供热方式采用装入空调系统的电加热装置。山东职业学院- 9 - 2台空调装置1台换气装置空气净化空气净化机机2台空调装置1台换气装置图 2-4 CRH2 型动车组独立的空调系统动车组空调系统的任务是将一定量的车外新鲜空气和车内空气混合后，经过过滤、冷却、减湿的处理，以一定的流速送入车内，并将车内一定量的污浊空气排出车外，实现对车厢空气环境的控制。动车组动车组空调系统组空调系统组成成通风系统通风系统空气冷却系空气冷却系统统空气加热系空气加热系统统空气加湿系空气加湿系统统自动控制系自动控制系统统2.5.2 空调系统特点1、高可靠性山东职业学院- 10 -

18、高速动车组空调系统必须具有高可靠性，除选用可连续工作的机组或零件外，还要考虑机组出现故障时，有备用机组可以代替工作。2、高舒适性 高速动车组的车内空气参数应符合卫生、舒适的标准。车内空间应有良好的气流组织，其温度场、速度场与压力场分布合理。3、适应车内外的压力波的变化 加装间歇或连续作用式的进、排气控制阀。保持车内30kPa的正压。4、适应高速车辆小型轻量化要求 为减少对线路的作用力，减少加、减速度所需的动力，应尽可能减轻自重。5、低噪音与震动 空调机组是客车的噪音源之一，产生噪音与振动的部件主要是离心式和轴流式风机。减少叶轮直径和降低转速都可以达到降低噪音的效果。山东职业学院- 11 -第三

19、章、车辆电气服务和保护装置3.1、轴温报警器列车运行过程中，轴温是一个很大的潜在危险，过高的轴温可能会导致燃轴及脱轨等事故，严重危及到旅客的安全。轴温检测装置能够随时了解到轴温状况，从而尽量避免轴温过高引起的切轴燃轴事故。轴温的产生：铁路客车运行时，客车车体自重和载重形成的重力通过轴向体和轴承等，传递到滚动的轮对轴颈上。在这种条件下，滚柱沿内外圈的滚动摩擦，润滑油和轴承零件间摩擦，滚柱端部与保持架以及内外圈突缘形成的摩擦，加上径向力和太阳辐射热的作用，导致轴承发热。热量产生中心在滚柱，因此滚柱的温度最高，其次是保持架，内外圈，轴箱和轮毂。客车轴箱体温度允许比周围环境空气温度高 3035 摄氏度

20、（滚动轴承轴箱体的剩余温度） 。如果温度过高，则会造成润滑油变稀，轴承零件变形，工作间隙发生变化，摩擦磨损加剧。轴温检测与报警装置的组成： 轴温检测与报警装置由温度传感器，显示器及连接电路构成，它们分别装在轮对、车厢内和转向架上。显示器是核心部分，它依次将各轴位传感器输出的物理变量接收、处理、判别和显示，在轴温达到预警界限时，显示器发出声光警报。数字温度传感器 与模拟量传感器相比，数字温度传感器具有抗干扰能力强、低功耗、高性能、选配微处理器容易等优点。 轴温检测的方法：最开始是靠人工去触摸轴温，但这种方法主要是依靠经验，不能满足现代列车的需求。还有一种是在列车线路上安装红外探测装置，但这种方法

21、不经济。第三种是在轴箱上安装金属片，当温度过高时，金属片接通，可发出报警声，但是这种方法无法做到精确测量。最后一种方法则是在列车上安装轴温监测和报警装置，用传感器的形式向乘务员报告。 轴温报警器的种类可按照采用的传感器来分类，包括变形型、温敏型和数字型。其中数字型温度传感器具有多种优点，是列车使用的最佳选择。也可按照处理信息的方式分为分立式和集中式，集中式与分立式最大的区别在于集中式可以集中检测，减少乘务员的劳动强度。山东职业学院- 12 -轴温数据监测记录仪：3.2、列车报站系统旅客在旅行过程中，为防止坐过站，十分关心列车的前方到站。尤其是夜间行车，列车播音室停止播音，只靠列车到站时列车员才

22、报站名，给广大旅客带来诸多不便。为使旅客能及时了解到自己目前所处位置及前方到站。全自动报站多媒体系统，能全天候自动通报站名、提示列车运行情况，平时可播放录像，歌曲及广告等信息。在列车将要到达车站前以声图并茂的方式自动介绍各个站点的著名旅游景点、交通和住宿情况，极大方便了旅客，改善了乘车环境，也为铁路运输带来了更好的经济效益。优点：社会效益1.通过降低广播系统的故障率，减少了因广播系统故障而造成的乘客投诉，改善了乘车秩序，对列车运营正点率的提高提供了保障，同时提高了企业服务品质和质量。2.通过降低广播系统的故障率，可以使司机将主要精力放在对列车的操作上面，减少司机由于广播系统故障分散精力而存在的行车安全隐患。经济效益1.减少了大批列广设备由于前期无法确定故障原因而进行返厂修理所造成的不必要的费用。每年可节约 8000 元。2.减轻了工人劳动强度、为提高乘客乘车的舒适度创造了有力的条件。缺点：1、列车广播有时不自动报站。2、列车广播错报站。3、列车跳站广播。4、列车广播连续报站。5、列车广