1、基础电气元件及车辆电气设备检修安装调试工艺要求技术处工艺组 张 禹二一一年三月二十五日介绍大纲1、概述2、常见基础电气元件3、网络监控系统4、DC600V电源装置5、真空集便装置6、整车电气调试工艺7、复习题1 概述1.1 普速客车电气的发展历程n简单的照明n照明+电风扇n广播n塞拉门nAC380V供电+空调+防滑器+LED信息牌nDC600V供电+电气集中控制屏+影视系统n列车网络1 概述1.2 客车电气产品的分类n供电类：空调电源、应急电源、充电机、逆变器等等。n控制类：主要实现车辆的控制功能，从最简单的闸刀开关到继电器、接触器，综合电气屏柜等都属于控制类电气。n安全类：为确保车辆运行安全
2、的电气设备，如：防滑器、轴温检测、烟雾报警、车辆安全监测等。1 概述1.2 客车电气产品的分类n信息类：为司机、调度、旅客提供信息服务的电气设备，如：网络、显示器、信息牌等。n服务类：为旅客营造舒适环境，提供信息、娱乐及方便服务等电气设备。如：影视系统、呼唤系统、电话、空调、集便器等。2 常见基础电气元件2.1 客车车辆电器的传动装置车辆上各电器的传动主要分为两种形式：电磁式传动装置、电空式传动装置。其它的还有手动、机械式传动装置，个别的还采用了电动机传动（如调压开关）。2 常见基础电气元件n 电磁式传动装置：通过电磁铁把电磁能转变成机械能来驱动电器动作的机构。如常见的接触器、继电器等等，主要
3、用于小型电器n 电空式传动装置：是以电磁阀控制的压缩空气作为动力，驱使电器运动部分动作的机构。常见的为各种电空阀，主要用于较大容量的电器中。2 常见基础电气元件2.2 基础电气元件2.2.1 接触器类（含中间继电器）：是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。其原理是当接触器的电磁线圈通电后，会产生很强的磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作2 常见基础电气元件当线圈失电时，触头若是打开的，称为常 开触头（也称动合触头）；触头若是闭合的，则称为常闹触头（也称动断触头
4、）。n检测：测试其吸合、释放电压及额定电流下用伏安法测触点电阻。一般交流接触器：额定电流AC100A，线圈电压DC110V或AC220V；直流接触器：额定电流DC120A，线圈电压DC110V。2 常见基础电气元件n安装：接触器的型号规格应符合设计要求；安装前应先检查接触器线圈的电压是否与控制电源的电压相符，然后检查接触器各对触头接触良好，无卡阻现象。然后将铁芯极面上的防锈油擦净，以防油垢粘住活动部分，造成断电不能释放的故障；线圈与引线连接应可靠，触头与电路连接应可靠；接触器安装应与地面垂直，倾斜度不超过5度。2 常见基础电气元件2.2 基础电气元件2.2.2 继电器类：继电器是一种根据输人量
5、变化来控制输出量跃变的自动电器，可实现控制、保护有关电器设备，是一种应用非常多的电器。所有继电器，不论其形状，动作原理有何不同，均可认为是由测量机构，比较机构和执行机构等组成，其原理组成方框图如下图所示。2 常见基础电气元件n检测：过流继电器：对被测过流继电器施加1.5倍的额定电流时，过流继电器动作时间2.22.4S。热继电器：对被测热继电器施加3倍的额定电流时，热继电器动作时间530S。时间继电器：延时动作时间不得超过设定时间的10。2 常见基础电气元件过欠压继电器：测试高、低压保护瞬间动作值不超过设定电压值的精度范围内。n安装：热继电器与其它电器装在一起时，应注意将它安装在其它电器的下方，
6、以免其动作特性受到其它电器发热的影响；热继电器的额定电流应大于电动机的稳定电流。如果电动机的起动时间较长或起动冲击负载时，热元件整定电流可调节到电动机额定电流的1.1-1.25倍。2 常见基础电气元件n安装：时间继电器：对通电延时的继电器，调节整定延时时间必须在断开离合电磁铁线圈电源后才能进行；对断电延时继电器，调节整定延时时间必须在接通离合电磁铁丝圈电源后才能进行。电流继电器：动作电流，一般为电动机额定电流的2.5倍。安装电流继电器时，需将线圈串联在主电路中，常闭触头串接于控制电路中与接触器联接，起到保护作用。2 常见基础电气元件2.2.3 互感器：电流互感器：将电路中的大电流变为小电流，供
7、给测量仪表、继电保护和自动装置用。图中：1-铁芯；2-一次绕组；3-二次绕组。2 常见基础电气元件电流互感器它接入电路的方式是：一次绕组串联接入一次电路；二次绕组与仪表、继电器等二次设备的电流线圈串联，形成一个闭合顺路，由于二次仪表，继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近于短路状态。2 常见基础电气元件n安装：（1）电流互感器二次侧不准开路。否则将发生铁芯高热和二次侧感应出危险的高电压。威胁人身和设备安全。（2）电流互感器二次侧有一端必须接地。防止电流互感器的一、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。（3）为保证电流互感器的准确度，二次负载不
8、能超过其额定负载。2 常见基础电气元件2.2.3 互感器：电压互感器：将高电压变为低电压，供给测量仪表、继电保护和自动装置用。它的结构特点是：一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数较少，相当于降压变压器。2 常见基础电气元件n安装：（1）电压互感器的一、二次侧必须加熔断器保护，以防发生短路烧坏互感器或影响一次电路正常运行。但(110KV以上的电压互感器由于高压熔断器没有产品，所以一般经隔离开关直接接入主电路。(2）电压互感器二次侧应有一端接地。3、网络监控系统 以25T客车采用LONWORS网络技术介绍，LONWORS网络技术实现全列车的无主式监测和控制，由车辆级及列车级两级网络、网络监控主控站、车
9、载数据无线传输装置、地面接收监控中心构成 （二）、网络系统功能1、触摸屏触摸屏是人机接口，其主要功能包括：触摸屏是人机接口，其主要功能包括：显示本车各设备的主要工作状态和工作参数，显示本车各设备的主要工作状态和工作参数，行车里程，车号等；行车里程，车号等；对本车供电和空调工况进行控制；对本车供电和空调工况进行控制；全列监控功能。可查询它车各设备的主要工作全列监控功能。可查询它车各设备的主要工作状态和工作参数，对它车供电和空调进行远距离状态和工作参数，对它车供电和空调进行远距离控制。控制。2、PLC PLC负责本车供电和空调设备的控制和接受负责本车供电和空调设备的控制和接受网络信息执行网络控制命
10、令；检测本车电流、电网络信息执行网络控制命令；检测本车电流、电压、温度等参数；实施过压、过流等故障保护。压、温度等参数；实施过压、过流等故障保护。3、代理节点 DL-II代理节点负责车辆级代理节点负责车辆级LonWorks网信息网信息的整理以及列车级和车辆级的整理以及列车级和车辆级LonWorks网信息的网信息的传递，供触摸屏进行显示，相当于车辆的信息传递，供触摸屏进行显示，相当于车辆的信息调度员调度员。4、WG-II网关 车辆级车辆级LonWorks网上的各个网关均由网上的各个网关均由“WG-II网关网关”构构成，但接口形式和软件配置各不相同。每个网关相当于一个成，但接口形式和软件配置各不相
11、同。每个网关相当于一个翻译翻译，将不同设备的信息编辑成统一的语言送到车辆级，将不同设备的信息编辑成统一的语言送到车辆级LonWorks上以共享。表上以共享。表1是各个网关的连接的对象、作用及是各个网关的连接的对象、作用及接口方式。接口方式。表表1:网关原理框图如图网关原理框图如图1所示，其核心控制模块集成了所示，其核心控制模块集成了LonWorks网络收发器、网络收发器、CPU 芯片、芯片、RAM及最小单片机及最小单片机系统。其外围是一个转换接口电路，将系统。其外围是一个转换接口电路，将RS232/RS485信信号传递给号传递给CPU。图图1 WG-II网关原理框图 说明：说明：1）用）用Lo
12、nWorks网关考虑了不同物理接口和不网关考虑了不同物理接口和不同通讯协议的兼容。同通讯协议的兼容。由于车辆现有设备的生产厂家不同，通讯接由于车辆现有设备的生产厂家不同，通讯接口和通讯协议也不一样，如轴报器为口和通讯协议也不一样，如轴报器为RS485接口接口，铁科院的防滑器为，铁科院的防滑器为RS232接口，而接口，而SAB公司的公司的防滑器又分为防滑器又分为RS232、RS485两种接口，为便两种接口，为便于使用和调试，于使用和调试，WG-II网关必须考虑对各类情况网关必须考虑对各类情况的兼容性。的兼容性。2）电磁兼容性的考虑）电磁兼容性的考虑 LonWorks网络是一种现场总线技术，其通网
13、络是一种现场总线技术，其通讯收发器抗干扰强，独特的讯收发器抗干扰强，独特的3 CPU结构和完善的结构和完善的通讯协议，可自动判断通讯流量、防止碰撞；通讯协议，可自动判断通讯流量、防止碰撞；双绞屏蔽线的屏蔽层可有效抵挡外界干扰，加装终端器后可双绞屏蔽线的屏蔽层可有效抵挡外界干扰，加装终端器后可有效减低配线系统阻抗不匹配带来的干扰。所以有效减低配线系统阻抗不匹配带来的干扰。所以WG-II网关网关自身的自身的LonWorks网络接口的电磁兼容性较好，可能出现的网络接口的电磁兼容性较好，可能出现的问题多在于网络系统方面，特别是车辆布线系统上。在问题多在于网络系统方面，特别是车辆布线系统上。在DC600
14、V供电的客车上使用时，由于大功率逆变器和充电机供电的客车上使用时，由于大功率逆变器和充电机的使用，电磁干扰较大，的使用，电磁干扰较大，WG-II网关的网关的RS485通讯接口极易通讯接口极易受电源共模干扰的影响，并进一步影响到整个受电源共模干扰的影响，并进一步影响到整个LonWorks网网络系统的性能。络系统的性能。解决电磁干扰的方法如下：解决电磁干扰的方法如下：a)网关及其网关及其RS232/RS485接口上的设备采用接口上的设备采用隔离电源；隔离电源；b)对于对于RS485总线，通讯线采用总线，通讯线采用3绞屏蔽线，绞屏蔽线，屏蔽层可靠电气接地；通讯接口双端加终端电阻；屏蔽层可靠电气接地；
15、通讯接口双端加终端电阻；c)对于对于Lonwroks总线：采用双绞屏蔽线，屏总线：采用双绞屏蔽线，屏蔽层可靠电气接地；总线上安装终端电阻；蔽层可靠电气接地；总线上安装终端电阻；b)网关箱体可靠电气接地。需要注意的一点是网关箱体可靠电气接地。需要注意的一点是：保证要所有的接地点等电位电气导通。：保证要所有的接地点等电位电气导通。（三）、网络监控内容1、供电系统、供电系统 车厢供电回路、供电电压、供电电流、供电故障、车厢供电回路、供电电压、供电电流、供电故障、漏电流；母线电压、电池电压及充、放电电流；控制车漏电流；母线电压、电池电压及充、放电电流；控制车厢的供电转换和停止。厢的供电转换和停止。2、
16、空调系统、空调系统 车厢温度、空调运行参数、空调机组的运行状态、车厢温度、空调运行参数、空调机组的运行状态、故障状态；控制车厢空调的运行和停止。故障状态；控制车厢空调的运行和停止。3、逆变器及充电器、逆变器及充电器 运行状态、主要输出参数（频率、电压、电流）、运行状态、主要输出参数（频率、电压、电流）、故障状态。故障状态。4、轴温及防滑、轴温及防滑 每节车的轴温信息及状态、防滑信息及状态。每节车的轴温信息及状态、防滑信息及状态。5、车门、车门 前后两个车门的状态信息及故障代码。前后两个车门的状态信息及故障代码。6、烟火报警、烟火报警 每个车厢烟火报警器的状态、传感器的状态信息。每个车厢烟火报警
17、器的状态、传感器的状态信息。（四）、网络拓扑结构如图2所示 （五）、监控系统主控站与数据无线传输装置1、网络监控系统主控站、网络监控系统主控站 主控站由监控主机和主控网关组成。主控网关收集全列客车信息并传主控站由监控主机和主控网关组成。主控网关收集全列客车信息并传送给监控主机，监控主机将信息进行翻译后在界面上显示并记录在存储卡送给监控主机，监控主机将信息进行翻译后在界面上显示并记录在存储卡中。中。主控网关通过主控网关通过LonWorks接口及列车总线连接实现与全列车辆电气系接口及列车总线连接实现与全列车辆电气系统信息和命令的传递。主机网关负责将列车总线上的车辆电气信息收集后统信息和命令的传递。
18、主机网关负责将列车总线上的车辆电气信息收集后转换为监控主机能够识别的命令通过转换为监控主机能够识别的命令通过RS232C接口传送到监控主机并将监接口传送到监控主机并将监控主机的命令发送至列车总线。主机网关的功能正好与控主机的命令发送至列车总线。主机网关的功能正好与WG-II的功能相反的功能相反，是把，是把LonWorks网上的信息转换成网上的信息转换成RS232与主机通讯。主控网关通讯示与主机通讯。主控网关通讯示意如图意如图3所示。所示。图图3 主控网关通讯示意主控网关通讯示意 监控主机是一种微型可编程终端，采用全中文彩色监控主机是一种微型可编程终端，采用全中文彩色液晶触摸屏（带背光），具有字
19、符类型和图象类型显示液晶触摸屏（带背光），具有字符类型和图象类型显示，由通讯接口和主机网关的，由通讯接口和主机网关的RS232C接口进行通讯。主要接口进行通讯。主要功能是对全列车辆的供电系统、空调控制、车下电源、功能是对全列车辆的供电系统、空调控制、车下电源、防滑器、轴报器、车门系统、烟火报警器等运行工况及防滑器、轴报器、车门系统、烟火报警器等运行工况及参数的进行显示并记录，记实时显示并记录各功能单元参数的进行显示并记录，记实时显示并记录各功能单元的运行状态及实时报告故障现象，对列车的运行状态及实时报告故障现象，对列车DC600V和和AC380V电源的输出状况以曲线的形式即时显示。电源的输出状
20、况以曲线的形式即时显示。2、无线数据传输装置、无线数据传输装置 25T客车无线传输装置为客车无线传输装置为WX-II型，传输装置综合了型，传输装置综合了LonWorks列车网络技术、卫星定位系统技术（列车网络技术、卫星定位系统技术（GPS）、通用分组无线业务、通用分组无线业务(General Packet Radio Service）GPRS技术、地理信息系统（技术、地理信息系统（GIS）和计算机网络通信技）和计算机网络通信技术，构成了通信与定位相结合的监控报警系统。术，构成了通信与定位相结合的监控报警系统。该装置用两根网线连在该装置用两根网线连在LonWorks列车网上列车网上,通过列通过列
21、车网收集全列的供电、空调、防滑、轴报、烟火、车下车网收集全列的供电、空调、防滑、轴报、烟火、车下电源、车门等信息，通过电源、车门等信息，通过GPS技术收集经度、纬度、计技术收集经度、纬度、计算运行速度、记录当前时间等信息。算运行速度、记录当前时间等信息。数据经由无线智能传输产品走数据经由无线智能传输产品走GPRS网络到达地面网络到达地面数据接收端（后台数据库和应用程序）。数据接收端（后台数据库和应用程序）。二、KAX1客车行车安全监控系统及TC-CZ1传输装置 系统简介：通过车载检测装置对运行客车的供电、系统简介：通过车载检测装置对运行客车的供电、空调、电源、车门、火灾、轴温、防滑器、制动系统
22、、空调、电源、车门、火灾、轴温、防滑器、制动系统、转向架等关键部件进行实时监测、诊断和报警，并以无转向架等关键部件进行实时监测、诊断和报警，并以无线方式传输到地面监测中心，实现地面对运行客车的状线方式传输到地面监测中心，实现地面对运行客车的状态监控。态监控。KAX1车载检测装置，即监测子系统、车厢级主车载检测装置，即监测子系统、车厢级主机、列车级主机。机、列车级主机。TCDS覆盖客车、客列检、客车整备所、车辆段覆盖客车、客列检、客车整备所、车辆段、铁路局、铁道部的计算机网络信息系统。此处仅介绍、铁路局、铁道部的计算机网络信息系统。此处仅介绍车载无线传输装置即车载无线传输装置即TC-CZ1。（一
23、）、KAX1客车行车安全监控系统 KAX1车载系统的硬件结构由三部分构成：车厢级车载系统的硬件结构由三部分构成：车厢级系统、列车网络、列车级系统（如图系统、列车网络、列车级系统（如图4所示）。所示）。图图4 KAX1车载系统硬件结构车载系统硬件结构 1、车厢级系统由四个功能级监测诊断子系统，一个显示节点（即车厢级主机由四个功能级监测诊断子系统，一个显示节点（即车厢级主机）和车厢网关通过）和车厢网关通过LONWORKS车厢总线组成车厢级网络系统车厢总线组成车厢级网络系统。各功能级子系统诊断报告与过程数据，通过车厢网关和列车。各功能级子系统诊断报告与过程数据，通过车厢网关和列车总线传送给列车网络管
24、理器。车厢级系统示意如图总线传送给列车网络管理器。车厢级系统示意如图5所示所示 图图5 车厢级系统示意图车厢级系统示意图 a)车辆制动监测诊断子系统 本子系统测点安装布置如图本子系统测点安装布置如图6所示，所示，LC为列为列车管压力监测传感器，必须安装在列车支管截断车管压力监测传感器，必须安装在列车支管截断塞门后面的气路上。塞门后面的气路上。ZD为制动管监测压力传感为制动管监测压力传感器，必须安装在空重车阀和车辆缓解塞门后面的器，必须安装在空重车阀和车辆缓解塞门后面的气路上。气路上。图图6 制动监测子系统布置图制动监测子系统布置图 b)车辆转向架状态监测诊断子系统 在车辆一、二端的车体、转向架
25、上安装加速度传感在车辆一、二端的车体、转向架上安装加速度传感器。监测车辆构架及车体横向、垂向振动加速度，报告器。监测车辆构架及车体横向、垂向振动加速度，报告本车前转向架本车前转向架/后转向架、一系后转向架、一系/二系、横向二系、横向/垂向振动情况垂向振动情况；转向架失稳情况；判断轮轴系统是否工作正常，车轮；转向架失稳情况；判断轮轴系统是否工作正常，车轮踏面异常（擦伤踏面异常（擦伤/剥离）；一系悬挂故障；空气弹簧系统剥离）；一系悬挂故障；空气弹簧系统故障诊断与报警等。安装布局如图故障诊断与报警等。安装布局如图7所示。所示。图图7 转向架与车体监测传感器安装布局图转向架与车体监测传感器安装布局图
26、上图中，上图中，ZX1为一位端转向架加速度传感器为一位端转向架加速度传感器，监测一位端转向架的垂向与横向振动状况；，监测一位端转向架的垂向与横向振动状况；CTI为一位端车体监测加速度传感器，监测一位为一位端车体监测加速度传感器，监测一位端车体的垂向与横向振动状况。端车体的垂向与横向振动状况。ZX2为二位端转为二位端转向架加速度传感器，监测二位端转向架的垂向与向架加速度传感器，监测二位端转向架的垂向与横向振动状况；横向振动状况；CT2为二位端车体监测加速度传为二位端车体监测加速度传感器，监测二位端车体的垂向与横向振动状况。感器，监测二位端车体的垂向与横向振动状况。八路加速度模拟量信号通过接线盒和
27、车下电缆线八路加速度模拟量信号通过接线盒和车下电缆线传送到车厢级主机的传送到车厢级主机的J6和和J7监测诊断模块。监测诊断模块。c)防滑器工作状态监测子系统 国产防滑器（国产防滑器（TFX型）的主机一方面通过型）的主机一方面通过LONWORKS总线与车厢总线互联（通过总线与车厢总线互联（通过J3节点）实现节点）实现变量传递；另方面通过变量传递；另方面通过RS232与车厢电控与车厢电控PLC通信，报通信，报告本车厢防滑器工作状态和本车参考速度。进口防滑器告本车厢防滑器工作状态和本车参考速度。进口防滑器通过通过RS232或或RS485同时与车厢电控同时与车厢电控PLC和安全系统车和安全系统车厢主机
28、的厢主机的J5节点通信，报告本车厢防滑器工作状态和本节点通信，报告本车厢防滑器工作状态和本车参考速度。如图车参考速度。如图8所示：所示：图图8 转向架与车体监测传感器安装布局图转向架与车体监测传感器安装布局图d)车厢级主机 安装在每辆车的照明控制柜中，采用传感器技术，安装在每辆车的照明控制柜中，采用传感器技术，完成数据采集与传输功能，车厢级主机上有完成数据采集与传输功能，车厢级主机上有7块功能独立块功能独立的板卡的板卡,如图如图9所示，其功能分述如下：所示，其功能分述如下：uPW卡：将外部输入电源卡：将外部输入电源DC110V(端子排端子排+123A/-123A)转换为转换为24V主机内各卡的
29、输入电源，各功能级板卡主机内各卡的输入电源，各功能级板卡再将再将24V电源转换为板卡内各档用电。电源转换为板卡内各档用电。PW卡上设置带来卡上设置带来电显示的电源开关电显示的电源开关“ON-OFF”，110V/2A保险丝保险丝“FUS”，24V电压输出指示灯电压输出指示灯“PD”。“PD”灯亮表示灯亮表示24V电源电源输出正常。输出正常。uFH卡：防滑器接口卡，上设卡：防滑器接口卡，上设J3连接器，用于连接国产连接器，用于连接国产防滑器的防滑器的LONWORKS车厢总线；车厢总线；J5连接器用于进口防连接器用于进口防滑器滑器RS485/RS232串行通信。卡上设置串行通信。卡上设置“D1”指示
30、灯，指示灯，点亮表示电源正常，灯灭表示板卡电源故障。点亮表示电源正常，灯灭表示板卡电源故障。“D2”指指示灯，点亮表示与进口防滑器通信正常。灯灭表示与进示灯，点亮表示与进口防滑器通信正常。灯灭表示与进口防滑器通信故障。口防滑器通信故障。uWG卡：车厢级网关。卡：车厢级网关。J1连接器连接一连接器连接一/三角列车网络三角列车网络线；线；J2连接器连接二连接器连接二/四角列车网络线，实现双网冗余运四角列车网络线，实现双网冗余运行。行。JS1/JS2对应车辆一对应车辆一/三角和二三角和二/四角自动组网线。卡四角自动组网线。卡上设置上设置“D1”指示灯，点亮表示电源正常，灯灭表示板指示灯，点亮表示电源
31、正常，灯灭表示板卡电源故障。卡电源故障。“D2”指示灯连续闪烁表示运行正常。指示灯连续闪烁表示运行正常。uZX1卡：车辆一位端转向架与车体监测诊断卡。卡上通卡：车辆一位端转向架与车体监测诊断卡。卡上通过过J6连接器连接车下一位端的转向架与车体传感器。板连接器连接车下一位端的转向架与车体传感器。板卡上卡上“D1”指示灯点亮表示板卡电源正常。指示灯点亮表示板卡电源正常。“D2-D5”点亮为板卡或传感器故障。点亮为板卡或传感器故障。uZX2卡：车辆二位端转向架与车体监测诊断卡。卡上通卡：车辆二位端转向架与车体监测诊断卡。卡上通过过J7连接器连接车下二位端的转向架与车体传感器。板连接器连接车下二位端的
32、转向架与车体传感器。板卡上卡上“D1”指示灯点亮表示板卡电源正常。指示灯点亮表示板卡电源正常。“D2-D5”点亮为板卡或传感器故障点亮为板卡或传感器故障uZD卡：车辆制动系统监测诊断卡。卡上通过卡：车辆制动系统监测诊断卡。卡上通过J8连接器连接器连接车下列车管和制动管两只传感器。板卡上连接车下列车管和制动管两只传感器。板卡上“D1”指指示灯每一秒闪烁一次表示板卡工作正常。如果示灯每一秒闪烁一次表示板卡工作正常。如果“D1”指指示灯熄灭或者长点亮不闪烁表示板卡或传感器故障。示灯熄灭或者长点亮不闪烁表示板卡或传感器故障。uXS卡：车厢级调试用卡。板卡上设置卡：车厢级调试用卡。板卡上设置“LD”显示
33、器显显示器显示车厢顺位号。示车厢顺位号。“K1”开关用于增大当前车厢顺位号；开关用于增大当前车厢顺位号；“K2”开关用于减小当前车厢顺位号。开关用于减小当前车厢顺位号。图图9 车厢级主机面板布置图车厢级主机面板布置图2、列车网络本系统采用双列车网络动态冗余工作模式。车辆一本系统采用双列车网络动态冗余工作模式。车辆一/三角为三角为一条列车网（一条列车网（A网）；车辆二网）；车辆二/四角为另一条列车网（四角为另一条列车网（B网网）。组网线也类同。网络线与组网线如图）。组网线也类同。网络线与组网线如图10所示。所示。列车级网络连接一台列车级主机和多台车厢级主机。列车级网络连接一台列车级主机和多台车厢
34、级主机。车厢级主机汇总本车厢各节点的信息向列车级管理器转发车厢级主机汇总本车厢各节点的信息向列车级管理器转发，并且接收列车级管理器发送的命令。列车级主机管理，并且接收列车级管理器发送的命令。列车级主机管理A、B两个列车级网络。列车级汇总各个车厢代理节点发送两个列车级网络。列车级汇总各个车厢代理节点发送来的信息并进行存贮和分析。来的信息并进行存贮和分析。列车级主机采用嵌入式系统，列车级管理器采用嵌入式实列车级主机采用嵌入式系统，列车级管理器采用嵌入式实时操作系统，系统运行内核很小，并且使用的资源优化为时操作系统，系统运行内核很小，并且使用的资源优化为最少，仅在需要的几个进程之间交换信息，系统运行
35、稳定最少，仅在需要的几个进程之间交换信息，系统运行稳定，可以随时掉电而不会伤害系统本身。，可以随时掉电而不会伤害系统本身。图图10 车厢级主机面板布置图车厢级主机面板布置图3、列车级系统即列车级主机（含触摸式显示屏）安装在车辆工程师车即列车级主机（含触摸式显示屏）安装在车辆工程师车的控制柜中，完成数据汇总、显示与报警功能。一列车的控制柜中，完成数据汇总、显示与报警功能。一列车仅一台列车级主机，列车级主机由五块板卡组成，面板仅一台列车级主机，列车级主机由五块板卡组成，面板布置如图布置如图11所示，其功能分述如下：所示，其功能分述如下：u电源板卡电源板卡1：DC110V/48V电源转换为电源转换为
36、24V和和12V。u电源板卡电源板卡2：DC24V转换成转换成5V，为显示屏提供，为显示屏提供24V。CPU卡：卡：KAX1数据处理、存储，为显示屏提供数据；安数据处理、存储，为显示屏提供数据；安装装TC-CZ1后，接收车电网关数据，控制后，接收车电网关数据，控制GPRS、WLAN板卡无线传输。板卡无线传输。列管器列管器1：接收全列网的车厢级数据。：接收全列网的车厢级数据。列管器列管器2：接收全列网的车厢级数据。：接收全列网的车厢级数据。图图11 车厢级主机面板布置图车厢级主机面板布置图（二）、TC-CZ1（无线传输装置）和列车级主机安装在同一车厢，利用该车车厢级主和列车级主机安装在同一车厢，
37、利用该车车厢级主机进行安装，复用列车级主机机进行安装，复用列车级主机CPU进行控制，接收车电进行控制，接收车电网关与网关与KAX1的数据，并实现数据无线传输功能。的数据，并实现数据无线传输功能。GPRS板卡板卡集成集成GPRS、GPS模块，需要连接模块，需要连接GPRS、GPS天线；输入电源：天线；输入电源：DC110V1A；输出电源：；输出电源：12V，为，为WLAN板卡供电。板卡供电。WLAN板卡板卡集成集成WLAN模块，需要连接车顶模块，需要连接车顶WLAN天线；输入电源：天线；输入电源：DC12V，来自，来自GPRS板卡。板卡。4、DC600V电源装置 我国首列我国首列DC600V/A
38、C380V兼容供电列车于兼容供电列车于98年在郑州铁年在郑州铁路局武昌至北京正式开通运营，并达到了预期的目的。此后，路局武昌至北京正式开通运营，并达到了预期的目的。此后，DC600V列车供电系统作为铁道部的一项技术政策，应用到高列车供电系统作为铁道部的一项技术政策，应用到高速列车和动车组，取得了良好的社会效益和经济效益。速列车和动车组，取得了良好的社会效益和经济效益。（一）、DC600V供电系统有以下优点：1）电力机车采用单相相控整流方式提供）电力机车采用单相相控整流方式提供DC600V电源，采用两路供电，具有一定的冗余电源，采用两路供电，具有一定的冗余。一路电源故障时，另一路仍可向客车供电。
39、一路电源故障时，另一路仍可向客车供电。2）各车厢逆变器放在车下，不占有客车空）各车厢逆变器放在车下，不占有客车空间。不联挂发电车则可以多联挂一辆客车，增加间。不联挂发电车则可以多联挂一辆客车，增加客运收入。客运收入。3）各车厢独立性强，列车编组灵活。）各车厢独立性强，列车编组灵活。4）DC110V全列贯通，各车厢全列贯通，各车厢DC110V供电供电系统互补性强，可靠性高。系统互补性强，可靠性高。5）供电系统可以实现集中控制，操作简单。）供电系统可以实现集中控制，操作简单。（二）、供电回路原理 电力机车电力机车DC600V电源，通过电源，通过KC20D电气连接器向电气连接器向列车母线供电。在车厢
40、内，两路列车母线供电。在车厢内，两路DC600V首先进入电气综首先进入电气综合控制柜，电气综合控制柜设有供电选择电路，可以选合控制柜，电气综合控制柜设有供电选择电路，可以选择择I路或路或II路路DC600V电源，同时还设有漏电检测装置，当电源，同时还设有漏电检测装置，当本车厢本车厢DC600V电路和电路和AC380V电路有漏电时，可以切除电路有漏电时，可以切除本车本车DC600V电源。电气综合控制柜将输入的电源。电气综合控制柜将输入的DC600V电电源进行分配，供给逆变器和充电器。源进行分配，供给逆变器和充电器。逆变器将逆变器将DC600V电源，变换成电源，变换成AC380V电源，并输电源，并
41、输出到电气综合控制柜，供给空调机组。充电器将出到电气综合控制柜，供给空调机组。充电器将DC600V电源变换成电源变换成DC118-123V供本车蓄电池充电和照明等其他供本车蓄电池充电和照明等其他用电负载用。用电负载用。（三）、DC600V/AC380V逆变器 25T客车的空调机组为客车的空调机组为1T1型。采用型。采用235KW逆变逆变器供电，主要从两方面考虑：器供电，主要从两方面考虑：一是一是25T客车由于新增加了许多设备，单车负载容客车由于新增加了许多设备，单车负载容量较大。量较大。另一方面是为适应新的运行方式，增加供电系统的另一方面是为适应新的运行方式，增加供电系统的可靠性和安全性。两台
42、逆变器其中一台主要给空调机组可靠性和安全性。两台逆变器其中一台主要给空调机组供电；另一台给电开水炉、伴热器等交流负载供电。正供电；另一台给电开水炉、伴热器等交流负载供电。正常情况下，两台逆变器相互独立，互为热备份。但当其常情况下，两台逆变器相互独立，互为热备份。但当其中一台发生故障时，由另一台负责继续向负载供电，只中一台发生故障时，由另一台负责继续向负载供电，只是部分受控负载要减载运行（如空调机组转入半冷或半是部分受控负载要减载运行（如空调机组转入半冷或半热工况）。热工况）。客室电热器、温水器等电阻性负载，采用客室电热器、温水器等电阻性负载，采用DC600V直接供电的方式。一方面减轻了逆变器的
43、冬季负直接供电的方式。一方面减轻了逆变器的冬季负载，另一方面减轻了电阻性负载引起的漏电流。载，另一方面减轻了电阻性负载引起的漏电流。1、控制要求控制要求 逆变器逆变器1、2正常工作模式：当正常工作模式：当+130、-130有正常电压有正常电压（DC77DC137.5VDC137.5V）输入时，逆变器准备工作，当输入时，逆变器准备工作，当+603、-603有正常电压有正常电压（DC540DC660VDC660V）输入时，逆变器工输入时，逆变器工作，按作，按VVVF软起动至软起动至50Hz，恒频恒压输出，启动时间应，恒频恒压输出，启动时间应不大于不大于15s；如果正常，；如果正常，201、203有
44、输出，如果故障则有输出，如果故障则301、303有输出。逆变器应有过分相区后自动软启动功能，有输出。逆变器应有过分相区后自动软启动功能，两次启动输出延时的间隔时间为两次启动输出延时的间隔时间为55s60s。逆变器逆变器1、2相互热备，当某一台逆变器发生故障造成相互热备，当某一台逆变器发生故障造成停止输出时，另一台逆变器应同时停止输出，如果是可恢停止输出时，另一台逆变器应同时停止输出，如果是可恢复故障，两台逆变器应自动重新启动；如果是不可恢复故复故障，两台逆变器应自动重新启动；如果是不可恢复故障，应先使障，应先使211逆变器减载信号有输出，然后延时逆变器减载信号有输出，然后延时30s进行进行热备
45、转换，正常的逆变器重新启动。热备转换，正常的逆变器重新启动。2、DC600V/AC380V逆变器基本原理逆变器基本原理 采用采用2X35KW逆变器供电方式，两个逆变器的工作逆变器供电方式，两个逆变器的工作原理是相同的。主电路原理如图原理是相同的。主电路原理如图12所示。所示。图图12 逆变器主电路原理逆变器主电路原理 如上图，如上图，一般来讲逆变器主电路包括以下几部分：一般来讲逆变器主电路包括以下几部分：a)输入输出隔离电路输入输出隔离电路:如图中的如图中的KM1、KM3电磁接触器电磁接触器，其主要功能是在逆变器、输入电路或输出负载发生故障时，其主要功能是在逆变器、输入电路或输出负载发生故障时
46、实施隔离，防止故障扩散。实施隔离，防止故障扩散。b)中间支撑电路中间支撑电路:主要由滤波电容主要由滤波电容C1、C2组成。其主要组成。其主要功能是滤平输入电路的电压纹波，当负载变化时，使直流电功能是滤平输入电路的电压纹波，当负载变化时，使直流电压平稳。压平稳。c)缓冲电路缓冲电路:由由R0和和KM2组成。电容的特性是电压不能组成。电容的特性是电压不能突变，因此在合闸瞬间，电容的电压很低，基本可以认为瞬突变，因此在合闸瞬间，电容的电压很低，基本可以认为瞬间短路，因此对电源造成很大的冲击电流，这个电流足以使间短路，因此对电源造成很大的冲击电流，这个电流足以使保护熔断器熔断，因此逆变器电流一般都有输
47、入缓冲电路。保护熔断器熔断，因此逆变器电流一般都有输入缓冲电路。其工作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻其工作原理为：在输入端施加电压时，先通过缓冲电阻R0对对电容充电，当电容电压充到一定值时（比如电容充电，当电容电压充到一定值时（比如540V），），KM2吸吸合，将合，将R0短路。只有在电阻短路。只有在电阻R0短路后，三相逆变电路才能短路后，三相逆变电路才能启动工作。启动工作。d)桥式三相逆变电路桥式三相逆变电路:由由V1V6 组成的桥式三相逆变主电路组成的桥式三相逆变主电路是逆变器的核心电路，目前大部分逆变器采用是逆变器的核心电路，目前大部分逆变器采用IGBT和和IPM作作为开关器
48、件。具有驱动简单、功率小，开关频率高，通态压为开关器件。具有驱动简单、功率小，开关频率高，通态压降低、损耗功率小。降低、损耗功率小。35KW等级的等级的DC600V逆变器一般采用逆变器一般采用1200V/300A的模块，的模块，IGBT和和IPM分为单单元和双单元，所分为单单元和双单元，所谓双单元是指一个模块上包含上下桥臂的两个谓双单元是指一个模块上包含上下桥臂的两个IGBT（或（或IPM），），6只单单元器件或只单单元器件或3只双单元模块可构成三相逆变器只双单元模块可构成三相逆变器的主电路。的主电路。IGBT或或IPM内部都集成了续流二极管。内部都集成了续流二极管。e)交流滤波电路：交流滤波
49、电路：由由L1L3和和C1C3组成，主要是将逆变器组成，主要是将逆变器输出的输出的PWM波变成准正弦波。由于驱动和保护技术的不断完波变成准正弦波。由于驱动和保护技术的不断完善，使逆变器的调制频率提高，最高可达到善，使逆变器的调制频率提高，最高可达到6K8K，因而滤，因而滤波电感和电容的体积并不太大。波电感和电容的体积并不太大。（为抑制电磁干扰，有的还（为抑制电磁干扰，有的还增加了增加了EMI滤波器）滤波器）3、逆变器使用和调试中应注意的基本问题包括：、逆变器使用和调试中应注意的基本问题包括：u必须注意输入必须注意输入DC600V和和DC110V的极性不能接反。的极性不能接反。u两个逆变器的输出
50、不能并联，逆变器的输出三相禁止接入两个逆变器的输出不能并联，逆变器的输出三相禁止接入其他电源。其他电源。u启动时先合启动时先合DC110V控制电源再合主电源，停止时先断主控制电源再合主电源，停止时先断主电路电源，再断控制电源，禁止工作中突然断开控制电源。电路电源，再断控制电源，禁止工作中突然断开控制电源。u避免逆变器在空载输出情况下，突加全部空调负载（控制避免逆变器在空载输出情况下，突加全部空调负载（控制电源正常，空调主电路开关由断开状态突然合闸）。电源正常，空调主电路开关由断开状态突然合闸）。u模拟量控制线、数字信号线和通信线采用屏蔽线，屏蔽层模拟量控制线、数字信号线和通信线采用屏蔽线，屏蔽
