动车组控制系统(1).ppt

1、高速动车组技术,第四章 动车组控制系统,胡汉春,西南交通大学,动车组技术概述,2,动车组技术概述,动车组技术概述,3,按照“全面引进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的原 则引进国外先进、成熟、经济、适用、可靠的时速200公里的 设计、制造技术，满足我国铁路客运专线和既有线提速旅客运 输要求，实现我国铁路动车组制造业的现代化。,时速200公里动车组项目，铁道部组织有关铁路局通过招,标采购，2004年10月先后与长春轨道客车股份有限公司、四 方庞巴迪鲍尔铁路运输设备有限公司（BSP）和南车四方机车 车辆股份有限公司签订了60列、20列和60列，共计140列动车 组的采购合同。,动车组技术概述,4

2、,三种动车组均为200km/h速度级的动力 分散交流传动动车组，适应中国铁路既有线 上运营，并在中国铁路既有线指定区段及新 建的客运专线上以200km/h速度级正常运行。,动车组技术概述,5,2005年11月铁道部又组织完成了与唐山机车车,辆工厂签订的60列时速300公里动车组的采购项目合 同，成功引进了西门子的高速动车组先进技术。同 时，四方股份在2004年引进技术的基础上，也进行 了动车组向时速300公里的提升。,6,动车组技术概述 四 方 股 份,份,B S P 长 客 股,引进,消化 吸收,川崎重工 E2-1000,庞巴迪 Regina 阿尔斯通,SM3 西门子 Velaro-E,唐

3、山 工 厂,中,国,品,牌,动车组技术概述,7,动车组技术概述 1.动车组技术特点 机车牵引的旅客列车,动车组旅客列车 8, ,高速 高效 经济 灵活,动车组技术概述,2.动车集中和动力分散动车组 动力分散动车组优点: 牵引功率大 轴重小 启动加速性能好 可靠性高 列车利用率高 编组灵活,动力分散动车组是当今世界高速动车组技术发展的方向。 9,动力集中 动力分散,10,动车组技术概述 国外典型的高速动车组,日本 E2-1000,法国 AGV,德国 ICE 11,法国,TGV,动车组技术概述 日本 700系 国外典型的高速动车组,动车组技术概述,12,一、长客/阿尔斯通动车组（CRH5）,该动车

4、组由长春轨道客车股份有限公司与国外 合作伙伴阿尔斯通公司提供，数量60列。长客动车 组是以阿尔斯通公司为芬兰国铁VR提供的SM3动 车组为原型车经改变设计而成的。,动车组技术概述,13,原型车 SM3 阿尔斯通, 设计时速220公里；, 技术成熟、是欧洲广泛使用,的Pendolino系列列车之一；, 适合高寒地区使用。,动车组技术概述,14,1原型车概况,SM3型动车组由两个牵引单元六辆编组构成，是动力,分散式摆式电动车组。倾摆系统采用液压作动器。动车组 适应芬兰铁路的1524mm宽轨，车体宽度 3200mm。每牵引 单元采用4个牵引电机，体悬方式悬挂，编组牵引功率 4000kw，轮周牵引力1

5、60kN，最高运营速度220km/h。六辆 编组定员325人（包括两个残疾人座席）。阿尔斯通公司自 1995年起已经为芬兰国铁（VR）生产了18列SM3动车组。,动车组技术概述,15,2长客动车组在原型车基础上主要改动如下：,编组结构从原型车的6辆变更为8辆，改变动力配置； 平面布置作调整，增加紧急通风，采用TAV S-104 Lanzaderas空调系统；,新的流线型头部外观设计；,采用新一代水冷IGBT的牵引和辅助设备，增加动车组,功率，提高了冗余性；,采用TCMS（列车监控系统）；,动车组技术概述,16,2长客动车组在原型车基础上主要改动如下：,在提供给西班牙铁路的TAV S104 La

6、nzaderas列车的转 向架基础上取消摆式机构，将原钢簧的二系悬挂改为空气 弹簧，改变齿轮传动比等后，以满足最高试验速度 250km/h、运营速度200km/h要求；,车内布置的调整，包括一车双卫，在二等车厢配备两个 “蹲式”卫生间，在一等车厢配备一个“蹲式”和一个“坐式” 卫生间；,设可调排障器； 司机座位居中；,调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。,动车组技术概述,17,3动车组主要结构及性能,（1）动车组总体组成,动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个动力单元组成。 其中，一个动力单元由3个动车和1个拖车（M-M-T-M）组 成；另一个动力单元由2个动车和2个拖车（T-T-M-M）组

7、成。,动车组技术概述,18,5 型动车组 CRH 5 编组结构图,19,动车组技术概述 5 型动车组 CRH 5 定员、平面布置图 1辆一等车和7辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车）。 全列车定员622人，定员布置如下表： 驾驶动车平面布置图,中间车平面布置图,动车组技术概述,20,3动车组主要结构及性能,（2）牵引传动系统,动车组内包括两个基本动力单元，3动1拖动力单元和2 动2拖动力单元。基本动力单元的牵引传动系统主要由1套网 侧高压电气设备、1个牵引变压器、32个牵引变流器、6 4台三相交流异步牵引电动机等组成。全列共计2个受电弓， 动车组正常时升单弓运行，另一个受电弓备用。,动车组技术概

8、述,21,3动车组主要结构及性能,（3）网侧高压电气设备,主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、,高压电压互感器、接地保护开关等。,受电弓（DSA250型）：每个基本动力单元1个，全列共计2 个。单臂型，额定电流1000A，接触压力8010N，弓头宽 度1950mm，具有自动降弓功能适应接触网高度为5300 6500mm。,动车组技术概述 3动车组主要结构及性能 主断路器：一个基本动力单元1个，并另设一个以便对两个 受电弓进行隔离，全列共计3个。主断路器为真空型，额定 开断容量为440MVA，额定电流为1000A，额定断路电流,为,16000A，额定开断时间小于0025006s，电磁

9、控,制空气动作。 避雷器：一个基本动力单元l个，全列共计2个。额定电压 为31kV，限制电压为107 kV。 高压电流互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。 额定电流800A，用于检测牵引变压器原边电流值。 22,动车组技术概述,23,3动车组主要结构及性能,高压电压互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。 安装在车顶上，用于对接触网电压和频率进行监控及各种 控制。,接地保护开关：一个基本动力单元1个，全列共计2个。与 主断路器组合在一起，安装在车顶，为便于安全维护，接 地开关装有联锁保护。,动车组技术概述,24,二、四方/川崎动车组（CRH2）,该动车组由南车四方机车车辆股份有限公

10、司与 国外合作伙伴川崎重工提供，数量60列。四方动车 组是以日本新干线E21000型动车组为原型车经 改变设计而成的。,动车组技术概述,原型车,E2-1000 川崎重工, 设计时速315公里，运营时速275公里； 代表日本新干线最先进的动车组技术； 可满足中国铁路高速客运需要。 25,动车组技术概述,26,1原型车概况,E21000型动力分散动车组是川崎重工等各车辆工 厂同时制造的动车组，（10辆编组：8M2T）牵引总功率 9600kw，设计速度315km/h，运营速度275kmh，目前 已经批量生产了15列，分别用于东北新干线、长野新干线 和上越新干线。,动车组技术概述,27,2四方动车组在

11、原型车基础上主要改动如下：,编组结构从原型车10辆 10M2T变更为8辆 4M4T；,相应地对动力配置进行了调整，牵引总功率降为4800kw； 通过增加供热设备容量、设置防冻结加热器等以适应环,境-25的要求；,通过更改侧面下部两侧的车体断面形状，以适应中国限界,的下部要求；,受电弓改用DSA250型；,不安装原型车上使用的主动式控制防摇控制装置、半主动 式控制防摇控制装置、车体间减振器，但具备不需改造即 可安装的条件；,调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。,动车组技术概述,28,3四方动车组主要结构及性能,（1）动车组总体组成,动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。 每个动力单

12、元由2个动车和 2个拖车（T-M M-T）组成。,动车组技术概述,29,2 型动车组 CRH 2 编组结构图,30,动车组技术概述 2 型动车组 CRH 2 定员、平面布置图 1辆一等车和7辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车）。 全列车定员610人，定员布置如下表： 驾驶动车平面布置图,中间车平面布置图,动车组技术概述,31,3四方动车组主要结构及性能,（2）牵引传动系统,动车组以2动2拖为一个基本动力单元。一个基本动 力单元的牵引传动系统主要由网测高压电气设备、1个牵 引变压器、2个牵引变流器、8台三相交流异步牵引电动机 等组成。全列共计2个受电弓、2个牵引变压器、4个牵引 变流器、16台牵引

13、电动机，列车正常时升单弓运行，另一 个受电弓备用。,动车组技术概述,32,3四方动车组主要结构及性能,（3）网测高压电气设备,主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、,接地保护开关等。,受电弓（DSA250型）：一个基本动力单元1个，全列共计 2个。单臂型，额定电流1000A，接触压力为705N，弓 头宽度1950mm，具有自动降弓功能，适应接触网高度为 53006500mm，列车运营速度为200kmh。,动车组技术概述 3四方动车组主要结构及性能 主断路器（CB201CG3型）：一个基本动力单元1个， 全列共计2个。主断路器为真空型，额定开断容量为 100MVA，额定电流为200A，

14、额定断路电流为3400A，额 定开断时间小于0065，电磁控制空气操作。 避雷器（LA204或LA205型）：一个基本动力单元 1个，,全列共计2个。额定电压为,42kV（RMS），动作电压为,57kV以下（V1mA，DC），限制电压为107 kV。由氧化 锌（ZnO）为主体的金属氧化物构成，是非线性高电阻的 无间隙避雷器。 33,动车组技术概述,34,3四方动车组主要结构及性能,高压电流互感器：一个基本动力单元1个，全列共计2个。 变流比为 2005A，用于检测牵引变压器原边电流值。 接地保护开关（SH2052C型）：一个基本动力单元1个， 全列共计2个。额定瞬时电流为6000A（15周），

15、电磁控制 空气操作，具有安全联锁。,动车组技术概述,35,三、BSP动车组（CRH1）,该动车组由青岛四方一庞巴迪一鲍尔铁路运输 设备有限公司（BSP）提供，数量级20列，国外合 作伙伴是庞巴迪运输瑞典AB（BT）。BSP动车组 是以庞巴迪公司为瑞典国家铁路和地方铁路开发的 “Regina”动车组为原型车经改变设计而成的。,动车组技术概述 3. 动车组的原型车选择,原型车,Regina 庞巴迪, 最高运营时速200公里； 在北欧地区使用广泛，运营数量大，技术成熟； 理想的中短途客运和城际交通用车。 36,动车组技术概述,37,1原型车概况,Regina动车组为动力分散型动车组，最高运营速度,1

16、80200kmh，轨距 1435mm，车宽3450mm，编组为2 3节车厢，用于网压E15kV的供电区域。庞巴迪公司自 1998年12月至2003年底相继获得了瑞典国铁和地方铁路公 司等用户运营商的总共70列152辆的订单。,动车组技术概述,38,2BSP动车组在原型车基础上主要改动如下：,对原型车的编组结构和定员作变更，成为8辆一列编组，,改变动力配置；,调整车体尺寸车体宽度由原3450mm缩为3328mm。从而 能适应中国限界，并还能适应香港九广铁路的眼界； 适合中国网压的改进；,地板高度增加100mm，使其距轨面高度为 1250mm；,车钩高度降低120mm，使车钩中心距轨面高度为880

17、mm； 调整轮轨关系以适应在中国轨道上的运行。,动车组技术概述,39,3BSP动车组主要结构及性能,（1）动车组总体组成,动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个2动1,拖单元和一个1动1拖单元组成。,动车组技术概述,40,1 型动车组 CRH 1 编组结构图,41,动车组技术概述 1 型动车组 CRH 1 定员、平面布置图 2辆一等车和6辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车） 。 全列车定员670人，定员布置如下表： 驾驶动车平面布置图,中间车平面布置图,动车组技术概述,42,3BSP动车组主要结构及性能,（2）牵引传动系统,动车组中有2动1拖和1动1拖两种基本动力单元。每个 基本动力单元的牵引传动

18、系统主要由网测高压电气设备、 1个牵引变压器、l或2个牵引变流器、4或8台三相交流异 步牵引电动机等组成。全列共计2个受电弓、3个牵引变压 器、5个牵引变流器、20台牵引电动机，列车正常时升单 弓运行，另一个受电弓备用。,动车组技术概述,43,3BSP动车组主要结构及性能,（3）网侧高压电气设备,主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电压和电流,互感器、接地开关等。,受电弓：一个基本动力单元1个，全列共计2个。单臂型， 具有自动降弓功能。,主断路器：一个基本动力单元1个，全列共计3个，主断路 器为真空型，有较高的断路能力并有内部过流保护。主断 路器开关采用压缩空气控制。,动车组技术概述,44,3

19、BSP动车组主要结构及性能,避雷器：由一个基本动力单元1个，全列共计3个。避雷器 为无气隙氧化锌（ZnO）避雷器，壳体由硅橡胶制成，为 免维护型。,高压电流互感器：一个基本动力单元1个，全列共计3个。 安装在高压电缆组件上，用于测量接触网电流以进行监控 及各种控制。,高压电压互感器：一个基本动力单元1个，全列共计3个。 安装在车顶上，壳体由树脂制成，用于对接触网电压和频 率进行监控及各种控制。,动车组技术概述,45,3BSP动车组主要结构及性能,接地保护开关：一个基本动力单元1个，全列共计3个。与 主断路器组合在一起，安装在车顶，为便于安全维护，接 地开关装有联锁保护。,网测谐波滤波器：一个基

20、本动力单元1个，全列共计3个。 谐振电抗器设在牵引变压器内，用于减少一定频次的谐波 含量，改善网测谐波分布。,动车组技术概述,46,四、唐山工厂动车组（CRH3）,动车组技术概述,原型车,Velaro-E 西门子, 设计时速350公里，运营时速350公里； 代表西门子最先进的动车组技术； 可满足中国铁路高速客运需要。 47,动车组技术概述,48,3 型动车组 CRH 3,头 车 客 室,动车组技术概述,49,3 型动车组 CRH 3,头 车 客 室,动车组技术概述,50,3 型动车组 CRH 3,一 等,车,动车组技术概述,51,3 型动车组 CRH 3,二 等,车,3 8 9 0,1 2 6 0,动车组技术概述,3 型动车组 CRH 3,主要参数,1678.5,总,长：,约200,m,头 车 长 度：,25.70,m,中 间 车 长 度： 24.825 m,车 体 宽 度：,3.265 m,车 体 高 度： 适应站台高度： 52,3.89 1.25,m m,动车组技术概述,3 型动车组 CRH 3,编组结构图,一等车 头车 拖车轴 牵引轴,中间车 变压器车 充电器 电池,变压器车 中间车 辅助变流 双辅助变流器,制动电阻 53,头车 酒吧车 变压器 牵引变流器,动车组技术概述,54,3 型动车组 CRH 3,定员、平面布置图,