机车车辆与牵引系统

1、 第四章 机车车辆与牵引系统第一节 城市轨道交通车辆的构成 一、城市轨道交通车辆概况 （一）车辆的种类 A、B、C （二）车辆编组 -A=BC=CB=A- -A=BC=BC=BC=A- 二、城市轨道交通车辆构成 城市轨道交通车辆一般有车体、走行装置、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部装置和车辆电气装置。（一）车体(1)车体的特征城市轨道交通车辆是大城市公共交通或近郊客运所选择的特殊运输工具，因而其车体具有独特的特征：由于服务于市内及近郊的公共交通，车体的外观造型、色彩应协调于城市市容规划；车体内部布置是座位少、车门多且开度大，服务于乘客的设施较为简单。(2)车体的材料城市轨道交通车辆对

2、于车体材料的要求包括：具有一定的强度和刚度。(3)车体的构成图5-1车体构成图(4)车体的承载方式车体的承载方式一般有底架承载和整体承载两种方式。地铁车辆的车体是由底架、侧墙、车顶和端墙等部件组成的筒形结构共同承载，即采用整体承载方式。(5)车体的外形特点车体断面形状一般为类似矩形，有的为类似鼓形。（二）车钩缓冲装置(1)车钩1)车钩的分类。2)风管连接器。3)电气连接器。4)车钩对中装置。(2)缓冲装置缓冲装置可分为可再生缓冲器和不可再生缓冲器两种类型：可再生缓冲器有双作用环弹簧缓冲器、橡胶缓冲器、液压缓冲器和气液缓冲器等；压溃管是不可再生缓冲器。1)双作用环弹簧缓冲器由弹簧盒、弹簧前后座板

3、、外弹簧、内弹簧、端盖盒牵引杆等组成。图5-5双作用环弹簧缓冲器2)压溃管。 车钩的日检检查要求检查内容包括：检查全自动车钩钩头、橡胶托架、电缆和电缆夹、气管密封环、缓冲器标志环和各紧固件等，要求各项目正常、无明显损坏、无明显松动及遗落；检查半自动车钩、橡胶托架、电缆和电缆夹、缓冲器标志环和各紧固件等，要求各项目正常、无明显损坏、无明显松动及遗落；检查半永久车钩抱箍、橡胶托架、电缆和电缆夹和各紧固件等，要求各项目正常、无明显损坏、无明显松动及遗落。图5-6转向架(1)构架构架是转向架的基础，它把转向架的零部件组成一个整体，其作用有：承受、传递车体与轨道间的作用力；（三）车辆走行装置是转向架各组

4、成部件的安装基础。(2)轮对轴箱装置轮对是由一根车轴和两个同型号车轮过盈配合组装(见图5-7)成的。图5-7轮对图5-8车轮1)车轴。2)车轮。3)轴箱装置。图5-9轴箱装置示意图图5-10层叠式橡胶弹簧定位图5-11导柱定位(3)弹性悬挂装置弹性悬挂装置安装在轮对轴箱装置与构架之间(一系悬挂)和构架与车体之间(二系悬挂)。图5-12弹性悬挂装置示意图1)一系悬挂。2)二系悬挂。图5-13空气弹簧悬挂系统原理3)抗侧滚扭杆。图5-14扭杆弹簧简图4)减振器。(4)中央牵引装置1)基本作用。图5-15中央牵引装置2)结构特点。 转向架的日检检查(1)轮对的日检检查检查内容包括：检查车轴和踏面；检

5、查车轮注油孔螺堵，应无丢失。(2)轴箱的日检检查检查内容包括：检查外盖螺栓及油脂与油脂渗漏情况，应无松动、无渗漏；检查轴箱止挡，应正常。(3)轴箱拉杆的日检检查主要检查拉杆、端部螺栓及开口销，要求无变形、无松动、无丢失。(4)构架的日检检查主要检查构架内外侧、牵引电机悬挂座和牵引拉杆座，要求无裂纹、无锈蚀、无冲击损伤，附件完好。（四）制动装置(1)粘着制动以闸瓦制动为例，钢轨、车轮和闸瓦这三者之间有三种可供分析的状态：第一种是难以实现的理想的纯滚动状态；第二种是应极力避免的“滑行”状态；第三种是实际运用中的“粘着”状态。1)靠滚动着的车轮与钢轨接触点在接触瞬间的静摩擦阻力作为制动力，车轮沿钢轨

6、边滚动边减速停止。2)而第二种情况正好与第一种情况相反，即在轮闸瓦之间为静摩擦，车轮钢轨之间为动摩擦。3)实际上，车轮在钢轨上滚动时，轮轨接触处既非静止，亦非滑动，而是以滚动为主，略带滑动，俗称“连滚带滑”。(2)地铁车辆制动的种类和特点地铁车辆必须适应地铁运行的特点，地铁线路的站间距一般都在1km左右，由于站间距离短，列车的调速及制动都比较频繁。(3)地铁车辆的制动方式地铁车辆的制动方式一般有再生制动、电阻制动和空气摩擦制动三种，它们分别为第一、第二和第三优先级制动，并且还采取了程序制动措施。(4)制动控制方式有轨交通车辆的控制方式有气控制气、电控制气和电空控制等多种控制方式。1)气控制气。

7、2)电控制气。3)电空控制。(5)地铁列车制动系统目前，地铁列车一般采用模拟式电空制动系统。图5-16列车气路示意图图5-17制动控制单元工作原理图(6)制动系统部件1)空气压缩机。2)控制单元。3)制动微机控制单元。4)防滑系统。5)单元制动机。空气气路及制动系统检查(1)对空压机单元及空气干燥器的日检检查检查空压机及空气干燥器外观、紧固件及工作状况，要求外观正常、紧固件无松动。(2)对各类气管及阀的日检检查检查各类气管，要求无明显泄漏；检查可见阀门，要求阀门位置正确。(3)对单元制动机的日检检查检查锁紧片、橡皮保护套、闸瓦卡簧及其各螺栓，要求无异常；检查闸瓦，要求闸瓦未磨耗到限，或更换闸瓦

8、后检查其调整间隙。（五）车门(1)车门的基本要求世界各国轨道交通车辆的车门结构和类型多种多样，但根据城市轨道交通的特点，车门应满足以下设计要求：具有足够的数量和有效宽度;车门要均匀分布，方便乘客上、下车;车门附近有足够的空间;具有较高的工作可靠性，以确保乘客的安全。(2)车门的结构形式按照驱动系统动力来源的不同，地铁车辆的客室车门分为电动式车门和气动式车门。1)内藏嵌入式移门。2)外挂式移门。3)塞拉门。图5-2塞拉门4)外摆式车门。(3)车门的机械结构气动内藏嵌入式移门主要由驱动气缸、门控电磁阀、机械传动系统、行程开关和门叶等部分组成(见图5-3)。图5-3内藏嵌入式移门图5-4电动外挂式移

9、门(4)车门的电气控制客室车门的开关是由驾驶员按动驾驶员室左、右侧墙上的开关门按钮来完成的，该按钮开关上带有指示灯，可显示车门开、关的状态。 客室车门的日检检查检查内容主要是：检查客室车门外观、橡胶件和紧急手柄，要求完好，无明显损坏；测试车门开关功能，各门动作应基本一致。列车自动清洗机列车自动清洗机第二节 供配电与电力牵引系统一、供电系统概述（一）供电系统的功能（二）供电系统的组成主变电所、牵引变电系统、变配电系统三部分。变电所除具有变换电压的作用外，还具有集中电能、分配电能、控制电能以及调整电压的作用。牵引变电所牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个单相电源，然后通过馈电线分别供电给

10、牵引变电所两侧的接触网。 1、城市电网一次电力系统 (1)发电厂发电厂将其他形式的能源转换为电能。火电厂、水电厂、核电厂。 （2）传输电路 （3）区域变电所（主变电所） 2、城市轨道交通供电系统 （1）牵引供电系统 （2）动力供电系统（三）供电制式(1)直流制直流制是世界上早期电气化铁道普遍采用的方式。(2)低频单相交流制为了克服直流制的缺点，在20世纪初，西欧一些国家采用了低频单相交流制，并使该技术得到了较大的发展。(3)三相交流制在牵引电流制的发展过程中，个别国家(如瑞士、法国等)还采用了3.6kV的三相交流制，电力机车牵引电动机采用三相交流异步电动机。(4)工频单相交流制工频单相交流制是

11、电气化铁道发展中的一项先进的供电制式，该技术最早出现在匈牙利，电压为16kV。1)工频单相交流制的主要优点如下： 牵引供电系统结构简单。牵引变电所从电力系统获得电能并经过电压变换后，直接供给牵引网，不需要在变电所设置整流和变频设备，变电所结构大为简化。 牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，导线截面积减少，建设投资和运营费用显著降低。 交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。通过机车上变压器的调压，牵引电动机可以在全并联状态下工作，牵引电动机并联运转可以防止轮对空转的恶性发展，从而提高了运用粘着系数。 和直流制比较，交流制的地中电流

12、对地下金属的腐蚀作用小，一般可不设专门的防护装置。2)工频单相交流制存在的主要问题如下： 单相牵引负荷将会在电力系统中形成负序电流，当电力系统容量较小时，负序电流的影响尤为突出。 电力牵引负荷是感性负荷，功率因数低，特别是采用相控整流后，牵引电流变为非正弦波，出现较大的谐波电流，将使功率因数更低。 牵引网中的单相工频电流将对沿线通信线路造成较大的电磁干扰。 二、变电所 （一）变电所的分类 1、高压主变电所 2、牵引变电所 3、降压（动力）变电所牵引变电所牵引变电所的作用是将城市电网的交流电压(一般为110kV、35kV或10kV)降压并整流成为直流电压。图6-11牵引变电所主接线 （二）供电方式 1、二级电压供电 2、三级电压供电 （三）变电所位置设置 （四）主要电气设备 变压器、断路器、隔离开关、母线、熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器、整流器。 1、电气设备的功能 2、电气设备的图形与符号 3、电气设备的选择要求 （五）电气主接路 （六）主变电所 （七）牵引变电所 （八）降压变电所 （九）变电所附属设备 三、接触网 （一）接触网的功能与要求 （二）接触网结构类型 1、接触轨式 2、架空式 3、单轨铁路的接触网图6-13牵引网构成 四、地下迷路 （一）地下迷路及其影响 在直流牵引供电中，牵引电流并非全部由钢轨直接流回牵引变电所，而是有一部分由