《城市轨道交通车辆电气控制》课件 第1、2章 城市轨道交通车辆电气控制系统、城市轨道交通车辆牵引传动系统

城市轨道交通车辆电气控制

第

一

章城市轨道交通车辆电气控制系统项目描述（1）：城市轨道交通车辆最根本的任务：运输完成运输任务的关键：车辆的运行速度及其控制控制系统作用：根据运营系统给出的命令

对各功能子系统进行调控。控制系统类型:牵引控制、制动控制控制系统控制方法：数学模型化、传统的PID调节、

人工智能原理的各种控制方法

16:51:08人机界面作用：驾驶员可随时了解整个列车的运行状态和各主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。

人机界面组成：系统操作软件、微机控制系统、总线控制电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统ATO、列车自动控制系统ATC、列车自动保护系统ATP、列车自动监控系统ATS、

列车通信控制TCC等全自动控制电气控制系统组成：主牵引传动系统、辅助电源系统、

牵引/制动控制系统、车门控制系统

16:51:08项目描述（2）：第一节

城市轨道交通车辆电气控制系统基础一、城市轨道交通车辆电气控制系统概述16:51:08电气设备（高压电器，低压电器）主电路系统辅助电路系统电子与控制电路系统车辆电气学习任务图1-1城市轨道交通车辆控制原理图16:51:08二、城市轨道交通车辆总体控制电力牵引传动控制系统：定义：在轨道交通运输中，采用电动机传动来满足车辆牵引的电气部分。控制对象：牵引电机作用：对电动机的速度和牵引力进行调节分类：直流传动控制系统、交流传动控制系统

16:51:08图

地铁单元车辆的总体控制16:51:08三、城市轨道交通车辆电器部件与设备

图1庞巴迪公司与长客生产的地铁车辆的主要设备配置拖车(TC)动车（M’）

动车(M)16:51:08第二节

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控制系统部件一般称为牵引电器。定义：对城市轨道交通车辆以及其它的牵引设备进行切换、检测、控制、保护和调节的电器及装置。构成：主电路电器、控制电路电器、辅助电路电器特点：外型呈平整的箱状，且宽度小，安装时尽可能成列布置；

结构方面要便于更换触头、弹簧和其它被磨损零件。

操作次数频繁，零件的机械与电气强度方面，

要求有较大的安全系数，同时必须保证有最大的可靠性。16:51:08牵引电器结构特点：螺钉连接应有弹簧垫圈和紧锁螺帽，接触器等运动

的重心落在支撑点上；计算绕组、选择绝缘材料、润滑油要考虑温度变化；用电镀涂压的办法来防止零件表面的锈蚀；选择漏电间隙和绝缘距离时，应从可能最坏的表面

工作情况出发，保证牵引电器之间的绝缘可靠。16:51:08

（一）受电弓1.城轨交通车辆的供电与受流

地铁和轻轨速度不高，常采用直流供电。电压制式：发展趋向是IEC标准中600伏、750伏、1500伏中国国家标准《地铁直流供电系统》的规定是:

直流750伏（波动范围500～900伏）和

直流1500伏（波动范围1000～1800伏）。供电形式：接触网供电、接触轨供电受流形式：接触网受流、第三轨受流16:51:08一、主电路电器主要包括：受电弓、高速断路器、主接触器和牵引变流装置等。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2.受电弓的结构组成受电弓:

城市轨道交通车辆

的受流装置根据驱动动力分为:

气动弓和电动弓

1-基础框架2-高度止挡3-绝缘子4-框架5-下部支杆6-下部导杆7-上部支杆8-上部导杆9-集流头10-接触带11-端角12-升高和降低装置13-电流传送装置14-吊钩闭锁器图1-5单臂受电弓结构组成16:51:083．受电弓工作原理受电弓靠滑动接触受流，是移动设备与固定供电装置之间的连接环节。受电弓受流性能的基本要求是：集流头与接触网接触可靠，磨耗小；升降弓时对车顶设备不产生有害冲击；运行中受电弓动作轻巧，动态稳定性能好。受电弓的提升依靠升弓弹簧完成；降弓是通过传动风缸内部的降弓弹簧来实现；压缩空气在传动风缸的充气及排气决定了受电弓的升与降。（1）升弓过程：在列车及司机台激活的情况下，按下副司机台受电弓升弓按钮，相应的升弓电路工作，升弓电磁阀得电动作，打开风源至传动风缸的通路，传动风缸充气，将内部的降弓弹簧压缩，在升弓弹簧的作用下克服自身重力升起。16:51:08图1-6升弓风路示意图风路系统16:51:08（2）降弓过程

a)快速降弓风路b)缓慢降弓风路图1-7降弓风路示意图16:51:08（3）紧急操作当车辆有压缩空气，但气压不足(低于3bar)时，受电弓也可以手动升弓。16:51:08使用B车车厢设备柜中的脚踏泵，同时手动或电动控制电磁阀开通风路，人工踩压脚踏泵打风，至风压足以升起受电弓为止。额定电压/VDCl500电压范围/VDCl000～1800额定电流/ADCl050最大启动电流(30s)/ADCl600最大停车电流/ADC460标准静接触压力/N

120±10静压力调节范围/N100~140滑板单向运动在工作高度范围内压力差/N不大于10滑板在工作高度范围内同一高度上，升与降压力差/N不大于15运行速度（km／h）≤90传动装置压力/kPa额定550，最小/300，最大800主要尺寸（带绝缘子的高度）/mm300（折叠高度300+10）最小/大工作高度/mm175（463）/（1600）最大升起高度/mm1700碳滑板长度/mm800（1050）弓头宽度/mm1550升/降弓时间/s升弓≤8，降弓≤7绝缘性能交流50Hz，5.75kV干闪络电压1min；交流50Hz，4.75kV湿闪络电压1min机械寿命15×103次受电弓总重（绝缘子除外）/kg200

受电弓主要技术参数有电气数据、机械参数及几何尺寸参数。

适用场合：某公司A型车受电弓，网压DCl500V，4M2T编组。4．受电弓主要技术参数16:51:08（二）高速断路器（HSCB）

作用：在车辆发生故障时执行保护指令，切断动力电源。1．HSCB的主要性能指标及特点

主要性能指标有两个：

机械响应时间

、分断能力

（1）断路器的机械响应时间（Tm）：

指从通过断路器的电流达到动作值，

到主触头打开的时间。

电流增长率越大，机械响应时间越长。

高速断路器机械响应时间与电流增长速率关系16:51:08（2）分断能力

在相同的短路稳态电流情况下：电流增长率di／dt越大，则开断电流ίd越大，限制时间TL越短，总开关时间Ttot越短，I2d积分越大。16:51:08图

高速断路器开断过程电流、电压波形2.HSCB的主要特点:（1）对地有很高的绝缘等级。（2）分断能力强，响应时间短。（3）不受气候条件的影响。（4）长使用寿命。（5）易于维护。16:51:083．HSCB结构上海地铁1号线用AEG公司产TSEl250-B-I型高速开关，安装于B车上。主要包括：基架、短路快速跳闸装置（KS）、过载跳闸装置（S型）、合闸装置、灭弧栅。

图

高速开关结构外形16:51:08高速开关主要构件有：（1）触头系统（2）灭弧机构

（3）传动机构（4）自由脱扣机构（5）最大电流释入器（6）最小电压释入器（7）辅助开关---采用串封闭式导弧角。-------

动、静触头（上海地铁车辆高速开关

是双极串联形式），触头的接触形式采用线接触——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。---------用来操纵主触头闭合。

传动形式：手动传动

电磁机构传动--------位于传动机构与主触头之间，用来保证当电路发生短路时，传动机构还起作用，高速开关能够可靠地开断电路。-----即过载时通过拉杆作用于自由脱扣机构而开断；短路时直接撞击锁钩开断电路。

通过电磁机构作用，衔铁直接作用在锁钩上，使锁钩释放，

在开断弹簧作用下开断电路，正常操作电压DC110伏，最低电压77伏。------------用于联锁、指示、控制作用。16:51:08

4.HSCB的工作原理图TSEl250-B-I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16:51:085.高速断路器参数举例表类型电磁控制自然冷却的单极直流断路器额定电压1500V+20%额定电流1250A短时允许电流1400A，2h；2000A，2min；3000A，20s；额定分断能力35kAKS—释放的分断时间di/dt≥3KA/ms5ms机械反应时间2ms机械寿命20000次控制电压DC110V电寿命1000次分断频率（1h）30次16:51:08（三）主接触器作用：用来频繁地接通和切断主电路的自动切换电器。特点：能进行远距离自动控制，操作频率较高，通断电流较大。分类：

按通断电路电流种类：直流接触器、交流接触器

按主触头数目：单极接触器

、多极接触器

按主触头数目：电空接触器，电磁接触器16:51:081.电磁接触器结构组成电磁机构：包括铁芯、带驱动杆的螺旋线圈、盖板。主触头：用来通断电路，触头为球面镀银。

灭弧装置：包括吹弧线圈、带电离栅的灭弧罩辅助触头支架固定装置电离栅：将进入的电弧分割成一系列短弧，然后使电弧加速冷却，

吹弧线圈确保快速和有效的灭弧。直流接触器设计为模块结构，外壳材料阻燃、无毒、无环境污染。16:51:082.电磁接触器工作原理a、接通过程：电磁圈未通电时，衔铁在反力弹簧作用下保持在释放位置。当电磁线圈得电后，铁芯在电磁力作用下带动驱动杆克服反力弹簧运动。动触头在驱动杆带动下，触头上部与静触头点接触，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。同时辅助触头依靠驱动凹轮，同步打开或闭合。16:51:08

断开的过程则相反，失电后，电磁力小时，反力弹簧起作用，主触头分断，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。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：拉伸弹簧、压缩弹簧

b、断开过程16:51:083.BMS.15.06型直流电磁接触器技术参数额定电压/VDC1500最大工作电压/VDC1800额定绝缘电压/VDC1500额定电流/A600小时电流/A630短时电流(5S)/A800最大整断电流(15ms)/A2400闭合时间/ms约l00开断时间/ms约75机械寿命3×10

6次电寿命104次触头压力/N54~72控制电源/VDC110控制功率/W3016:51:08（四）线路滤波器

线路滤波器：包括线路滤波电抗器和线路滤波电容器；

位于主电路牵引变流器中。1．线路滤波器的作用：

（1）滤平输入电压。

（2）抑制电网侧发生的过电压减少其对逆变器的影响。

例如：变电所的操作过电压、雷击过电压等。

（3）抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。

（4）抑制电网侧传输到逆变器直流环节的谐波电流，

抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。

（5）限制变流器的故障电流。16:51:08

2．线路滤波电抗器：作用：保证电感在任何电流值时均恒定。要求：采用空心线圈结构。

电抗器的电感量须与线路电容器的电容量相匹配。

谐振频率与信号系统的调制频率有一定的差值。网压DCl500V的城轨车辆，逆变器容量在1000kVA以上的系统，电感量一般为5～8mH。16:51:083．线路滤波电容器

从功能上，由于它用于逆变系统的直流环节（DCLink），因此称作“支撑电容器”。

从性质上，由于要求它能承受很大的谐波电流，因此称作“直流脉冲电容器”。最大电流Imax最高达600A额定电压UN最高达6kV自感Lself≤40nH额定能量WN最高达18kJ介质损耗因数tanδ02×10最大峰值电流

最高达10kA最大浪涌电流

最高达100kA端子间直流试验电压UTT1.5UN,10s端子对外壳交流试验电压UTC2Ui+1000V,50Hz,10s（Ui为绝缘电压）自放电时间常数Ris·C≥10000s国外某公司支撑电容器系列产品主要参数举例表：16:51:08（五）制动电阻器16:51:08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。制动电阻器要求:良好的热容量、耐振动、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。16:51:08图

制动电阻器结构1-底面板2-电阻排3-绝缘板4-铜棒5-热量显示盒6-风道1．制动电阻器的主要技术指标（1）电阻值：20℃时的阻值与热态时的阻值。（2）电阻材料：材质及温度系数。（3）功率：等效持续功率与短时最大功率。（4）最高工作温度：一般600℃左右（5）冷却：多数采用强迫风冷，少数采用自然风冷(列车走行风)（6）保护：过热、过流、失风(若用强迫风冷)保护、IP等级（电阻箱外观保护等级）16:51:082．制动电阻器主要技术参数举例

某公司A型车，网压DCl500V，4M2T编组。20℃时的电阻值2×3.0Ω热态电阻2×3.5Ω材料AISI310S（不锈钢）短时功率2×750kW等效持续功率2×220kW冷却方法强迫风冷风量1.2m／s风压300Pa风机功率1.2kW、AC380V、50Hz最高工作温度600℃（电阻带处）16:51:08（六）平波电抗器平波电抗器是一个带铁心的大电感。16:51:08（六）平波电抗器工作原理：利用电感元件隔交通直的性质和电路的楞次定律，在牵引电机支路串联平波电抗器后，当整流器输出的脉动电流流过时，平波电抗器产生自感电势（

）阻止电流的变化。

作用：减小、敷平电流脉动。

选择：在一定的整流电压下，先规定好整流电流的脉动系数，然后计算出不同负载下对应的电感值，再选用合适的平波电抗器。平波电抗器是一个带铁心的大电感。16:51:08

电感Ld与整流电流Id的关系Ld＝f（Id）应为一双曲函数（如图1-20所示曲线1）；平波电抗器特性曲线：16:51:08

试验表明具有铁芯的电抗器可使IdLd的乘积近似常数，这样便使电流脉动系数近似不变（其特性曲线如1-20中曲线2）。（七）接地装置1.功能：为主电路提供回流通路，使电流经轮对到达钢轨，构成1500V完整的电路。同时防止电流通过轴承造成电腐蚀，提高轴承的使用寿命。2.安装：安装于转向架轴端，分别在A车转向架的第2轴的右侧和第3轴左侧轴端各安装了一个，分别在B车和C车的转向架第1、3轴的左侧轴端各安装了一个，在第2、4轴的右侧轴端各安装了一个。16:51:083．接地装置的外形与结构接地装置主要由接触盘、碳刷架、弹簧支撑组成。图

接地装置内部结构16:51:08二、控制电路电器驾驶控制器装置牵引控制系统电器列车自动控制系统电器等主要包括下面分别介绍：驾驶控制器、速度传感器、继电器、浪涌吸收器（一）驾驶控制器城轨车辆司机控制器为凸轮触点式控制器。16:51:08司机控制器及其相关位置凸轮组

警惕开关转换开关组主控制手柄方式/方向手柄16:51:08图

司机控制器结构驾驶控制器结构驾驶控制器的结构：1.主控制手柄2.方式/方向手柄3.主控器钥匙4.警惕开关5.电位器6.转换开关组7.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。16:51:081.主控制手柄主控手柄有零位、牵引、制动、快速制动四个位置。“0”位————机械零位。“牵引”位——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“100%牵引位”。“制动”位——向内拉动手柄（拉向司机），制动给定值可无

级输入，在“100%制动位”有一阻滞，最里端

位置为“紧急（快速）制动位”，快速制动带

有限位凹槽。16:51:082.方式/方向手柄方式方向手柄用于选择驾驶方向，有向前、0、后退三个位置。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。“ATC”列车自动控制位：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“ATC”的指令进行制动。“0”位置：没有驾驶模式被激活。“后退”位置：人工倒车模式。方式/方向手柄与主控制手柄间存在机械连锁。

只有当主控器手柄在“0”位，方式/方向手柄才进行向前或向后位置转换。只有当选择好方向，即方式/方向手柄在非零位，主控器手柄才可进行牵引或制动操作。一旦方式/方向手柄在非允许情况下改变了方向手柄的位置，则系统自动启动紧急制动。16:51:083.主控器钥匙

主控器钥匙用于激活司机台，有两个位置：“0”位置：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/方向手

柄被锁死，不能操作且都处于零位。“1”位置：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，则主控器钥匙被锁死不能回零位。只有当主控器手柄和方式/方向手柄双零位时，主控器钥匙开关才能从“1”位移回“0”位。16:51:08（二）速度传感器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。图

车辆速度传感器布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16:51:081．速度传感器的结构与工作原理作用：用于城市轨道交通列车的速度检测。结构：脉冲发生器、磁轮、密封件、外盖。工作原理：是磁电式传感器，利用电磁感应原理，不需要外加电源，

可将输入机械位移转换成线圈中的感应电势输出。

图

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110个脉冲，其频率为：f=Nn/60Hz式中：n----转速（r／min）

N----齿数（110）16:51:082．技术参数工作电压(Ug)12V至20VDC信号输出电阻1KΩ轴出电压峰值≥UB–2.5V，低值≤0．6V负载电阻≥2．2KΩ静态输出电压7V±1V额定工作电压15VDC频率范围1HZ～5KHZ探头与磁轮间气隙0.90±5%mm工作环境温度–40℃～+80℃16:51:08（三）继电器定义:是一种根据外界输入信号（电量或非电量）的变化，接通或断开小电流电路，以实现自动控制和保护功能的电器。作用：主要用来反映各种控制信号，其触点通常接在控制电路中，不直接控制主电路。特点：主要用来反映各种控制信号，其触点通常接在控制电路中，不直接控制主电路。图

电气设备柜中的继电器16:51:08继电器构成：测量机构、执行机构继电器分类：

按照工作原理分为:电磁继电器、感应继电器、

热继电器等

按输入信号性质分:电流继电器、电压继电器、压力继电器等

按输入信号性质分:有触点、无触点16:51:082．技术参数继电器的主要特征参数有:额定电压、吸合电压、释放电压，吸合时间、释放时间，线圈消耗功率，触点接触电阻、绝缘电阻，触点负荷和寿命等。型号

线圈电压

触点分配SH04.22E

DC110V

二常开、二常闭SH04.40E

DC110V

四常开SH8.44E

DC110V

四常开、四常闭SH8.62E

DC110V

六常开、二常闭SH8.80E

DC110V

八常开SH8.53E

DC110V

五常开、三常闭3．继电器举例上海地铁一号线车辆主要使用SH系列继电器。其命名为：16:51:08作用：浪涌吸收器用于防止来自城市轨道交通车辆外部的过电压（如雷击等）对车辆电气设备的破坏。

其外壳用硅橡胶材料或其它抗紫外线、不分解的绝缘材料制成。（四）浪涌吸收器（避雷器）图

浪涌吸收器1．结构原理浪涌吸收器安装于B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。将过电压限制在一定水平，保护设备。当过电压终止后，迅速恢复至正常状态。击穿电压的幅值同击穿时机的关系曲线称为伏秒特性。

要可靠保护用电设备，避雷器的伏秒特性应低于被保护绝缘的伏秒特性，即同一过电压下避雷器应先击穿。16:51:082．浪涌吸收器主要技术参数（1）额定冲击释放电流、冲击电流、持续释放电流、短路电流；（2）阀座电压、冲击释放电压、直流放电电压；（3）爬电距离、放电距离；（4）特性曲线。标称电压/VDCl500最大电压/VDC2000额定冲击释放电流/kA10冲击电流/kA100短路电流/kA20阀座电压/kV7.1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）16:51:08三、辅助电路电器主要包括：空气压缩机装置、照明和空调等。

城轨列车的每个单元，即A、B和C车车顶上都安装了两个相同的空调装置（A/C），该空调装置一般不能用来取暧。

空调装置把空气吸入到安装在车顶板上部的风道里，空气在风道里按整车长度均匀分配，并通过安装在车顶上的空气隔栅吹入客室。

A车除了有客室通风系统，还安装了单独的司机室通风单元，司机室通风单元与风道系统相连，由人工控制。

新鲜空气通过四个横向的隔栅（新风入口）进入A/C单元，与从客室来的循环空气混合。循环空气通过空调单元端部的返回入风口进入空调。混合空气经处理后，经空气分配风道强迫进入客室。图

车辆空调系统16:51:08客室空调送回风口分布图客室空调风道出口空调机组的主要部件及其分布见下图所示：16:51:08客室空调控制器客室空调控制柜作用：确保车内有一个舒适的环境温度和湿度，即使室外的温度和湿度很高，空调装置也能够给旅客提供充足的新鲜空气。空调压缩机空调蒸发风机冷凝风机蒸发器1.空调系统结构组成2个冷凝盘管、2个轴流风扇电机（即室外热交换机）

作用：将室外风机吸入的新鲜空气经过盘管，实现内部制冷剂的冷凝；2个涡旋式压缩机：吸入低温的制冷剂将其压缩为高温高压的制冷剂后送出；2个干燥过滤器：用以吸收制冷剂中的水分，同时过滤制冷剂中的杂质，避

免制冷系统出现脏堵；1套蒸发器包括：1个带有两个热力膨胀阀的蒸发器盘管、1套风扇及其驱动

电机、1个压力开关、1个供风温度传感器、1个空气过滤器

作用：将制冷剂与混合空气进行热交换。1个基于微处理器的温度控制器控制板：通过数字输入/输出和MVB总线与车辆信息系统连接，用来报告

故障，启动命令，启动授权和自检测结果。16:51:082.空调系统的运行模式⑴通风（无制冷）⑵预制冷（只有循环空气）⑶制冷--一般新鲜空气模式⑷制冷--减少新鲜空气模式⑸紧急通风（只有新鲜空气）⑹试验模式通常的三种-----空调系统启动时，预制冷模式自动启动，一直保持到发出驾驶指令，在这期间没有新风被送入客室。

来自客室的循环空气和吸入的新鲜空气混合后，通过相应的空气调节风门进入蒸发器模块，被风扇强迫吹过蒸发器盘管，利用制冷剂，空气热量被翅片吸收，使温度下降后即冷却空气送入客室。

可以在每辆车的控制板上选择。空调系统一启动，就开始系列试验，检查系统的正常工作。-------------车载供电系统故障时，例:如果车载380VAC供电系统故障，空调无法使用。为了保持向客室内供应新鲜空气，地板下的一个静止逆变器启动，由蓄电池供电，供风风扇工作，同时循环空气盖被关闭，只允许外部空气供向车内。

--16:51:08（三）空调单元制冷循环

制冷循环：列车制冷就是利用制冷剂由液体状态汽化为蒸汽状态过程中吸收热量，使得被冷却介质失去热量而降低温度，达到制冷的目的。制冷循环可以分成四个过程：即压缩过程、冷凝过程、节流过程和蒸发过程。空调系统（三）空调单元制冷循环

压缩过程：压缩机可同时对该单元的两台蒸发器供液。空调在制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体送到冷凝器。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

冷凝过程：高温高压的制冷剂气体由压缩机送到冷凝器。在冷凝器里面，高温高压的气体冷却成中温高压的液体，以便在蒸发过程中吸热。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

冷凝过程：制冷剂气体特点是在容积和压力高到一定值后变成液体。在制冷剂气体液化时放出的热量通过翅片管传给冷凝风机吸入的空气，空气受热后向上排出，使得冷凝过程可以持续。两个冷凝风机是同时启动的。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

节流过程：中温高压的制冷剂液体经干燥过滤器过滤干燥后输送给热力控制阀进入节流过程。干燥过滤器除去水分和杂质，防止系统管路和阀被污堵或腐蚀，液管上装有带含湿量指示器的视液镜。制冷剂液体流经干燥过滤器后进入热力控制阀。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

节流过程：中温高压的制冷剂液体经干燥过滤器过滤干燥后输送给热力控制阀进入节流过程。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

节流过程：制冷剂通过阀门时流动截面突然收缩，流体流速加快，压力下降，压力下降的大小取决于流动截面收缩的比例，控制好比例就能控制压力下降值。热力控制阀降低制冷剂压力后，使得该压力下的蒸发温度低于环境温度，并且通过控制流量控制制冷效果。

制冷循环空调系统（三）空调单元制冷循环

蒸发过程：中温高压的制冷剂液体经节流装置后进入蒸发器，通过蒸发器时充分吸热并汽化从而到达降低周围空气温度的目的，同时中温高压的制冷剂液体汽化成低温低压的气体。冷空气经鼓风机吹入风道；低温低压的制冷剂气体进入热力膨胀阀回流至空气压缩机重复制冷过程。

制冷循环项目小结1.城轨交通控制系统构成：

主、辅、控、门控系统2.车辆运行传动控制原理：能量转换与力的传递3.车辆电气主要部件的结构原理：

主电路电器、控制电路电器、辅助电路电器

思考题1.简述城市轨道交通车辆电气控制系统的组成。2.以A型车为例，列表说明城市轨道交通车辆电气设备布置。3.分析线路滤波器在城市轨道交通车辆控制系统中的作用。4.分析高速断路器的结构组成和工作原理。5.说明受流器的种类和作用。6.区分接触器和继电器的相同点和不同点。7.牵引电器一般分为哪三大部分?8.请详细说明受电弓受流性能的基本要求。9.衡量HSCB性能的主要指标有哪两个?10.继电器的主要技术参数有哪些?Thank

You!城市轨道交通车辆电气控制

第

二

章

城市轨道交通车辆牵引传动系统第一节

车辆电气牵引系统车辆牵引系统的基本组成如图所示。在系统的基本结构中主要有6部分设备，即：受流器；高压电器单元；牵引变压器；变流设备，主要是整流器或变流器；驱动设备，即牵引电动机和控制设备；转向架及车辆。1.受流器

受流器的功能是将电源引入车内。我国大部分城市的轨道交通车辆的受流器都采用受电弓，只有部分城市的地铁车辆采用第三轨受流器。另外，中低速磁悬浮列车也采用第三轨受流器。2.高压电器单元

高压电器单元将受流器从接触线路采集的电能引入车内，为牵引设备和其他设施提供动力并进行高压系统的控制、检测和保护。高压电器单元主要包括主断路器、避雷器、接地开关和检测保护装置等。第二节

直流牵引传动系统电力牵引控制定义：在轨道交通车辆中，用电动机驱动实现车辆牵引的传动控制方式（电传动系统）。作用：它是以牵引电机作为控制对象，通过控制系统对电动机的速度和牵引力进行调节，满足车辆牵引和制动特性的要求。类型：直流传动系统：采用直流（脉流）牵引电动机。

交流传动系统：采用交流（同步、异步）牵引电动机。电传动系统主电路定义：一般是指一个车辆单元的牵引动力电路。组成：受流器、牵引箱（PA）、牵引电机、制动电阻箱、电抗器、电气开关等。一．直流牵引电机的原理

1．直流牵引电机的结构与原理图2-2直流电动机结构（二）直流传动控制系统组成与控制原理

城市轨道交通车辆直流主传动结构组成直流传动调速控制基本形式：变阻控制

斩波调压控制1．变阻控制

——通过调节串入电机回路的电阻，改变直流牵引电动机端电压，实现调速目的。

调阻方法：凸轮调阻、斩波调阻。

凸轮调阻控制（1）

凸轮调阻控制的原理（2）

斩波调阻控制

斩波调阻控制2.斩波调压控制（电枢斩波控制）

利用接在电网与牵引电动机之间的斩波器，通过控制斩波器的导通与关断时间来改变牵引电动机的端电压。

斩波调压控制

结论：斩波调速是一种经济的调速手段。3．直流传动系统的电气制动原理：电气制动是利用电机的可逆性原理。分类：

1.电阻制动（能耗制动）：电气制动时牵引电机所产生的电能，利用电阻使之转化为热能耗散掉。2.再生制动（反馈制动）：电气制动时牵引电机所产生的电能重新反馈回电网中去加以利用。（1）电阻制动（能耗制动）（a）他励(b)串励

电阻制动原理

（2）再生制动（反馈制动）

采用GTO斩波装置，可以比较方便地实现再生制动。

再生制动原理（四）直流斩波控制方式主电路实例分析以某地铁车辆主电路为例分析其工作原理。该主电路的原理接线图包括两部分:主传动输入滤波电路、牵引/制动电路。1．主传动输入滤波电路组成：网侧电路滤波电路启动限流环节保护电路由单臂受电弓1Q1（安装在B车上）、避雷器1F1、高速断路器1Q3组成。作用是将接触网电压引入车内。

由波电容1C1及固定放电电阻R1和二次放电接触器1K17与电阻1R2、电感1L1组成。作用是为了克服浪涌电压及网压波动，同时将直流斩波器产生的谐波限制在主电路内

。

作用是限制主电路启动电流过大，建立稳定的馈电电压。构成:由差动电流继电器1U1、1Q2/1R4固定接地装置、避雷器1F1构成。作用：1U1和1Q2/1R4固定接地装置接在主电路的输入与接地端之间，用以对主电路进行过电流及接地保护，F1对主电路大气过电压进行保护。⑴牵引电路地铁车辆动车调速以调压调速为主、磁削调速为辅，即采用直流斩波调压调速，通过主极磁通削磁扩展调速范围。

牵引时四台牵引电机两串两并，电流路径（向前时）为：

第一、二电机支路

第三、四电机支路

磁场削弱电路馈电正端→1K9→第一牵引电机励磁绕组1M1→第二牵引电机励磁绕组1M2→电流互感器1U3→1K1→第一牵引电机1M1A1B2→第二牵引电机电枢绕组1M2B2A1→波器1A17、6→馈电负端→接地装置11K2→1K10→平波电抗器1L3→斩电枢绕组Q8-1Q11→车轴→钢轨回流。馈电正端→1K9→1K5→第三牵引电机电枢绕组1M3A1B2→第四牵引电机电枢绕组1M4B2A1→1K6→电流互感器1U4→第三牵引电机励磁绕组1M3→第四牵引电机励磁绕组1M4→1K10→平波电抗器1L3→斩波器1A17、6→馈电负端→接地装置1Q8-1Q11→车轴→钢轨回流。当速度达到36km/h，斩波器调节达到0.95时，闭合磁削接触器1K13，磁削电阻1R3-R4

并入第一、二电机的励磁绕组支路；闭合磁削接触器1K14，磁削电阻1R3-R6并入第三、四电机的励磁绕组支路，实现磁场削弱级调速，磁场削弱系数为50%。注意：电机励磁绕组上并联的电阻1R3-R3、1R3-R5为固定分路电阻，用以改善牵引电机的换向，其固定磁削率为93%。

主传动输入滤波电路1Q1—受电弓1Q3—高速断路器1F1—避雷器1L1—滤波电感1C1/R1—滤波电容1R1—启动限流电阻1R2—二次放电电阻1K17—二次放电接触器1U1—差动电流继电器1U2—电压互感器1Q2—接地端子1F2—快速熔断器1V1—防迂回二极管

1R4—接地电阻1Q4～1Q11—接地装置

主传动牵引--制动电路1K1～1K14—接触器1U3～1U4—电流互感器1M1～1M4—牵引电动机1A2—预励磁装置1L3—平波电抗器1R3/R3、R6—磁削电1R3/R4～R5—固定分路电阻1R3/R7～R9—制动电阻1A1—斩波器（V1～V2—GTO主晶闸管，V3～V4—制动晶闸管，V7～V8—制动电阻调节晶闸管，V9—串联制动二极管，V5—续流二极管，V11—短路保护晶闸管）

2．主传动牵引

—制动电路⑵电制动电路

路制动时电流路径为:负端接地装置→V5→受电弓→其他车辆→1L3→1K11→1M3励磁→1M4励磁→1K2→1M2电枢A1B2→1M1电枢B2A1→1K1

V7→1R3-R9→V3、V4→

V8→→

→1R3-R7→1R3-R8→V9→V1//V21R3-R5、R61U4→1K6→1M4电枢A1B2→1M3电枢B2A1→1K5→1M1励磁→1M2励磁→1U3

1R3-R3、R43．主要设备（1）牵引电机

（2）斩波器（1）牵引电机：

地铁车辆选用直流串励牵引电机特点：起动力矩大，

过载能力强，

调速平滑且范围广，

控制简单。型号CUCS5668h工作制持续制额定功率207kW额定电压750V额定电流305A额定转速1470r／min最大转速3140r／min绝缘等级H级通风量自通风量0.28m3／s磁场削弱系数β0／βmin：93％／50％齿轮传动比5.95：1

主要技术参数（2）斩波器

斩波器原理：

地铁车辆斩波器控制方法：

①启动牵引前期采用频率调制，设定很小的脉宽（即定ton），频率从60Hz起调至400Hz，之后转入脉宽调制（即调ton），对导通比α在0.05～0.95之间进行控制。

②

电制动时，V1、V2可关断晶闸管调节再生制动电流，V3、V4电阻制动晶闸管调节电阻制动电流，V7、V8配上电阻（1R3-R7、-R8、-R9）构成分级电阻制动调节电路。

两相一重相位差180°工作频率500HzGTO导通角0.05<α<0.95型号CSG2003—01最大可控制关断电流2000A最大截止电压4500VGTO正向正压降(2000A,125?):<3.5V最大不重复冲击电流(10ms)：13kA触发电流(25?)：<2.5可重复最大反向电压4500V电流增长率400A／μs环境温度范围–40～125?斩波器主要技术参数：GTO主要技术参数：斩波器冷却图2-25斩波器箱通风冷却示意图

斩波器箱内的热量一部分通过箱体表面散热，一部分通过热交换器排大气。由于箱内空气只在箱内循环，不与外部空气接触，因此能保持很高的清洁度。（一）交流牵引电机的原理分析

交流电动机的优点：

没有换向器、结构简单、成本低、

工作可靠、寿命长、维修与运行费用低、

防控转性能好。

目前城轨交通车辆普遍用交流异步牵引电动机。第三节

交流牵引传动系统1．三相异步电动机的转差率和转速三相异步电动机最基本的工作原理之一是在气隙中建立旋转和正弦分布的磁场。

旋转磁场的同步转速ns与电动机转子转速n之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率s：

式中：ƒ1—定子频率，Hz；p—电动机极对数；s—转差率。

异步电动机的转速为2．等效电路

异步电动机本质:

可看成一个具有旋转和短路的次级绕组的三相变压器。

二次电流I2为：

交流异步电动机等效回路3．特性根据每相等效电路，可求感应电机的各项特性。（1）电流

一次负载电流：

一次电流I1：式中：I0—励磁电流，A。（2）功率

由定子向转子输入的电磁功率P2：

转子铜损PCu2：转子输出的机械功率P0：

（3）转矩

电动机的输出机械功率：

当频率和电源电压恒定时，式T是转差率s的函数。转差率为s的异步电动机输出转矩T：4．转矩-转速曲线：转差率由1到0时，异步电动机的力矩、负载电流和一次电流的变化。

异步电动机的力矩、电流和转差率关系曲线电源的频率、电压变化时，电动机的电流和力矩相应变化曲线:（c）：不同定子电压下的转矩-转速曲线。（b）：若增加定子频率而电压保持恒定，转矩-转速曲线。（d）：电压/频率=常数时转矩-转速曲线。

异步电动机基本特性曲线的变化电源电压与频率之比保持恒定时改变频率，电动机的电流和力矩相应变化曲线:

结论：稳定状态下的转速要比最大力矩转速稍大。

异步电动机的力矩近似表示式：V/f恒定时异步电动机基本特性曲线的变化（二）交流异步电动机的转速控制

交流调速理论的重大突破：矢量控制理论矢量控制定义：交流电机模拟成直流电机来控制，通过坐标变换来实现电机定子电流的励磁分量和转矩分量的解藕

，然后分别独立调节，从而获得高性能的转矩和转速响应特性。矢量控制方式：磁场定向矢量控制/转差频率矢量控制

矢量控制关键：转子磁链的准确检测。

一般地，转子磁链检测可以采用直接法或间接法来实现。1．异步电动机的转速控制方法①V／ƒ恒定控制②恒功率控制③恒电压控制④恒转差频率控制V恒定而增加ƒ，则使ƒS与ƒ的平方成正比地增加。

转差率(ƒ–ƒS)／ƒ为恒定。电源电压恒定、转差率与电源频率成正比、输入电流基本恒定。

这种方式等效于直流电动机的削弱磁场控制。这是逆变电路的输出电压达到最大值后，仅仅改变逆变电路输出频率的控制方法。相当于直流串励电动机的自然特性。可以在较大的速度范围内输出恒定力矩。特性与直流串励电动机保持电枢和励磁电流恒定，调节电压改变速度的控制方法相同。

在低频时要适当加大电压，以保持气隙磁通不变。以上的方法只是用于开环控制系统。如果采用闭环系统，则可达到E／ƒ为常数，这样在包括低频在内的整个频率范围内都可得到恒磁通运行。2．矢量控制调速为改善异步电机的动态性能，产生了矢量控制理论。

矢量控制即接偶控制或矢量变换控制。矢量控制主要是把三相异步电机等效为二相异步电机。

矢量控制调速系统主要是对力矩与转子磁通的控制。

矢量控制逆变器分为电流型和电压型。

城市轨道交通车辆传动控制，多采用电压型逆变器。（1）矢量控制的优势

矢量控制的优点：

①

优化空转再粘着的控制性能；

②

提高轻负荷再生时的再生效率；

③

提高乘坐舒适性（无转矩冲击）；

④

提高匀速驾驶和ATO驾驶的精度。

项目传统V／ƒ控制矢量控制电压控制信息大小，频率大小，频率，位相电流控制实效值控制励磁电流，转矩电流独立控制转矩反应数百ms数十msＣＰＵ演算量小大表2-１传统V／ƒ控制与矢量控制的比较传统的V／ƒ控制属于标量控制。（2）矢量控制的基本原理直流电机中，若忽略电枢反应和磁场饱和，则输出转矩可被表示为：

式中，Ia为电枢电流；IL为励磁电流。直流电机的转矩控制

（3）感应电机的等效电路与电流矢量忽略转子漏感，转子磁链和气隙磁链相等。

定子电流可以表示为：

式中，

为流过电感lm’的定子电流励磁分量；

为流过转子回路的定子电流转矩分量。感应电机的稳态等效电路电流矢量：将磁链

的方向作为ｄ轴、将与ｄ轴垂直相交的方向作为ｑ軸，以这些为基准轴对电机电流进行矢量处理。磁链与电流矢量

（4）电流矢量的转矩控制在感应电机控制中：①发生的转矩与磁链和2次电流（转矩电流）之积成比例关系；②磁通与励磁电流成比例关系；矢量控制时的转矩

式中，

为比例常量，

为磁通，

为转矩电流，

为励磁电流。ｑ轴ｄ轴dIqImI电机电流励磁电流发生转扭矩小↓加速小发生转扭矩大↓加速大dI０qI００③②①０mIqITµ①②③一定转矩量励磁量转矩T电流矢量的转矩控制转矩电流（5）电压矢量控制（ａ）等效电路（ｂ）矢量图

电压、电流的矢量图转矩调节时电压矢量控制方法的原理分析

电压、电流的矢量图3.直接转矩控制调速

感应电机控制：最根本的实质是控制电磁转矩。

转矩控制方法：直接转矩控制、矢量控制，

区别:（1）直接转矩控制建立在定子磁场旋转坐标系中。

矢量控制建立在转子磁场旋转坐标系中。（2）矢量控制一般具有PWM逆变器和定子电流闭环。

直接转矩控制没有。相同：目的都是实现对磁链和转矩的解耦控制。

控制目

标均是空间矢量.

数学模型也都是建立在空间矢量的基础上。

直接转矩控制系统结构简单、控制方便。（三）交流主传动案例分析图2-431C4M单元车交流主传动系统原理电路图列车从受电弓P受流后，经过主熔断器F同时给两节车上的逆变器供电。1.工作原理：牵引时，电能传递路径为：电网直流1500V通过受电弓P、主熔断器F、隔离开关IES、高速断路器HSCB、线路接触器LIK及逆变器给牵引电机供电。在再生制动时以相反的路径使电网吸收电机反馈的能量。各环节电路及作用为：

（1）充电限流环节

（2）VVVF逆变器

（3）“软撬杠”保护环节

（4）“硬撬杠”保护环节

（5）其他保护环节由接触器CCK与电阻CCZ构成。在受电弓升起、高速断路器闭合后，为防止过大的充电电流冲击使滤波电容器受损，首先闭合CCK，待电容电压达到一定值后，闭合线路接触器LIK，将限流电阻CCZ短接。

即T7、D8构成的斩波器。斩波器的主要功能是用于电阻制动，用它来调节制动电流的大小。另一个功能是作过电压保护之用。

Rc是固定并联在滤波电容器LFC上的放电电阻。主电路断电后LFC两端电压在5min内降到50V以下。由此可以确定放电的时间常数及放电电阻值。IES是隔离／接地开关，在需要主电路接地时将它转换到接地位置。CBR为差动电流传感器，用以检测直流电路流人与流出的电流差，以检测接地等故障。SA为浪涌吸收器（避雷器），保护因雷击或因变电所的开关动作引起过电压对主电路器件的损害由T1、D1～T6、D6构成。其作用是在牵引工况将直流电能变换为电压和频率可调的交流电能供给牵引电机。TZ是晶闸管，FCZ是过电压保护电阻。当直流环节发生过电压，经斩波器放电后仍不能消除，则晶闸管TZ导通，直流电路通过FCZ放电。因为晶闸管只能触发导通，而不能用门极触发方式关断，因此TZ触发后必须立即断开高速断路器HSCB，否则会造成直流电路持续放电。2.“两动一拖（2M1T）”单元主电路原理

两动一拖(2M1T)单元车主电路结构框图PA箱逆变器主电路3．广州地铁一号线车辆主牵引系统案例分析（1）牵引／制动系统组成

牵引系统组成示意图（2）牵引系统基本参数线电压UN=1000～1800VDC输入线电流IN

=480A最大线电流(牵引)INDMAX

=692A最大线电流(制动)INBMAX=1171A最大输出/输出电流IAMAX

=1080A/IA=720A最大保护电流IMAX

=2900A输出电压UN=0～1050V输出频率ƒA=0～112HZGTO最大开关频率ƒP=450Hz制动斩波模块斩波频率ƒB=250Hz模块冷却方式强迫风冷模块冷却片风速VL=8m／S表

牵引逆变器VVVF技术参数表

牵引电机(1TB2010—0GA02)技术参数技术参数（单位）连续定额小时定额输出功率PM（kW）190210额定电压UN（V）10501050额定电流IN（A）132(1800min-1)144(1800min-1)额定转矩MN（Nm）10081114最大转速nMAX（rpm）35103510（3）基本工作原理

DCU通过列车线接受来自控制系统的牵引／制动力绝对值（以百分比的形式），与此同时还接受司机发出牵引或制动指令。当给定值给出后，经过以下条件的处理对牵引电机实施控制。

①

输入值设定：载荷校验、冲击限制、速度限制（牵引时）、线电流限制(牵引时)、欠压保护(制动时)、空转／滑行保护。

②

速度检测

③

电机控制

④

脉冲模式发生器

⑤

能量反馈

①

输入值设定：载荷校验冲击限制

速度限制（牵引时）线电流限制(牵引时)欠压保护(制动时)空转／滑行保护DCU根据相应动车的载荷状况来调整实际牵引／制动力。这是由于采用了动力分散型控制，为了保持车钩之间的相对运动最小，并且使整车达到相同的动态特性。给定值大小的变化速率必须符合冲击限制的规定，但在防滑／防空转功能激活的时候则不受此限制。

广州地铁一号线车辆规定了3个速度限制，速度控制的优先级高于电机控制。正常速度：80km／h

倒车速度：10km／h

慢行速度：3km／h在牵引工况时，线电流控制的优先级高于电机控制，出于功耗的考虑，该限制值为不超过每节动车720A。在制动时，网压一直受到检测，当网压降到1500V以下时，制动力矩随速度和网压作相应的减少，这时不足的制动力由气制动补充。空转／滑行保护通过比较拖车、动车之间的速度差异，以适当减少力矩设定值来实现。②

速度检测

每个牵引电机带一个速度传感器，输出两个通道，每个通道相差为90°的方波(电机每转为256个脉冲)，通过判断相差确定转向。每个牵引控制单元连接3个速度传感器。

在DCU中同样检测拖车的速度。在拖车的一个轴上装有一个编码速度传感器，该传感器是单通道(每周111个脉冲)。

在DCU中有两块电路板A305与A306（即中断处理与速度测量板），专门用来处理速度信号，速度值通过计算脉冲数，与参考时钟周期计算得到。③

电机控制：采用空间矢量控制磁场定向控制结构图④

脉冲模式发生器

脉冲模式发生器根据电机控制的三个输入变量：相控因数、定子频率和校正角，实时计算牵引逆变器中的GTO触发脉冲。

脉冲模式区域分布图⑤

能量反馈

在电机的能量反馈中，能量反馈到电网中，如果在电制动的情况下，能量不能被电网完全吸收，多余的能量必须转换为热能消耗在制动电阻上，否则电网电压将抬高到不能承受的水平。

制动斩波器的存在确保大部分的能量能反馈回电网，同时又保护了电网上的其他设备。（4）牵引控制单元DCU及逆变器保护监控单元UNAS①

牵引控制单元结构

②

牵引控制单元基本功能

③DCU基本工作原理

④UNAS基本功能

⑤DCU的PCB板功能描述牵引控制单元DCU和逆变器保护单元UNAS设计成一上下两层的机箱，共装有25块电子板。各电子板为标准的印刷电路板，使用多层板技术，电子板上的元件采用表面封装（SMD）或插装（DIL）。

DCU的A314和A315板、UNAS的A329和A330板的前面板上通过Hartm8接插件（48针）与外部电路联接。a．牵引系统的控制与调整；b．脉冲模式的产生与优化；c．VVVF与牵引电机的控制与保护；d．对列车状态的监测与保护e．再生制动与电阻制动的控制与调节f．电制动与气制动的自动转换及列车保压制动的实现；g．防滑／防空转保护及载荷调整；h．逆变器线路滤波电容器的充放电控制i．列车速度的获取与处理及自动计算

停车距离；j．列车牵引控制系统的故障诊断与存储k．为其它控制系统提供列车状态信号l．提供串行接口与PTU连接，

进行监测与控制；m．提供“黑匣子”功能n．提供“看门狗”功能。

DCU从列车线和外部控制系统(ATO)接收司机指令及RVC（牵引／制动参考值转换器）的指令参考值，接收本车的3个电机速度信号、拖车的一个转轴速度信号、各个模拟信号测量值，根据参考值和实际检测值进行计算，……负责VWF牵引逆变器的保护，与DCU一起组成车辆的牵引／制动控制系统。A303是中央控制板的[l1]

脉冲模式发生板；A304是中央处理板的控制／调整／监测板305，A306是速度信号处理和中断控制[l2]

板；A307是PDA数据存储板；A308是测量值调整板；A309是温度测量及U／I转换板；A310是PWM指令参考值处理板；A311，A312是输入信号调整板；A313是输出信号调整板；A314，A315是输入／输出接口板。（一）直线牵引电机

直线电机可认为是旋转电机在结构方面的一种演变。

由于用直线运动取代了旋转运动，因此称之为直线电动机