1、1第四章第四章 机车车辆与牵引系统机车车辆与牵引系统2l 主要内容：城市轨道交通车辆的种类；轨道交通车主要内容：城市轨道交通车辆的种类；轨道交通车辆的构成；轨道车辆的电力传动与控制；新型城市辆的构成；轨道车辆的电力传动与控制；新型城市轨道交通车辆；供电系统的组成；轨道交通牵引供轨道交通车辆；供电系统的组成；轨道交通牵引供电制式、供电方式；变电所电气主结线及主要电气电制式、供电方式；变电所电气主结线及主要电气设备；牵引网及接触网结构。设备；牵引网及接触网结构。l 基本要求：了解城市轨道交通车辆的种类、结构、基本要求：了解城市轨道交通车辆的种类、结构、电力传动与控制方法及新型城市轨道交通车辆的结电
2、力传动与控制方法及新型城市轨道交通车辆的结构特点；了解牵引供电系统结构组成，变电所电气构特点；了解牵引供电系统结构组成，变电所电气主结线，牵引网及牵引供电方式种类及其各自特点；主结线，牵引网及牵引供电方式种类及其各自特点；了解刚性悬挂的结构组成。了解刚性悬挂的结构组成。3城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆的技术参数的技术参数 l1 1车辆自重、载重与容积车辆自重、载重与容积 l2 2车辆构造速度车辆构造速度 按安全及结构强度所允许的按安全及结构强度所允许的车辆最高行驶速度。车辆最高行驶速度。l3 3轴重轴重 指车辆在某运行速度范围内一根轴允指车辆在某运行速度范围内一根轴允许负担的包括轮对自身重量
3、在内的最大总质量。许负担的包括轮对自身重量在内的最大总质量。l4 4通过最小曲线半径通过最小曲线半径 与转向架类型及设计有与转向架类型及设计有关。关。l5 5最大起动加速度最大起动加速度 包括平均起动加速度和最包括平均起动加速度和最大制动减速度。大制动减速度。4l6 6制动形式制动形式 有摩擦制动、再生制动、电阻制有摩擦制动、再生制动、电阻制动和磁轨制动等形式。动和磁轨制动等形式。l7 7轴配置或轴列数轴配置或轴列数 如四轴动车一般设两台动如四轴动车一般设两台动力转向架，六轴单铰轻轨车一般两端为动力转向力转向架，六轴单铰轻轨车一般两端为动力转向架，中间为非动力转向架。架，中间为非动力转向架。l
4、8 8供电电压、最大网电流、牵引电机功率供电电压、最大网电流、牵引电机功率。l9 9座席数及每平方米地板面积站立人数座席数及每平方米地板面积站立人数 它与它与车辆大小尺寸有关，也与设计的服务水平有关。车辆大小尺寸有关，也与设计的服务水平有关。5l设计车辆时，要考虑的主要尺寸有：设计车辆时，要考虑的主要尺寸有：l1 1车辆最大宽度与最大高度车辆最大宽度与最大高度 涉及车辆限界。涉及车辆限界。l2 2车体长度、高度、宽度车体长度、高度、宽度 有内外部之分。有内外部之分。l3 3车钩中心线距轨面高度车钩中心线距轨面高度 简称车钩高度。目前，简称车钩高度。目前，城市轨道车辆的车钩高度还没有统一标准。例
5、如，北城市轨道车辆的车钩高度还没有统一标准。例如，北京地铁车钩高度为京地铁车钩高度为670mm670mm，上海地铁为，上海地铁为720mm720mm。我国城。我国城市间铁路车辆的车钩高度则规定为市间铁路车辆的车钩高度则规定为880mm880mm。l4 4地板面高度地板面高度 指新造或空车高度。北京地铁为指新造或空车高度。北京地铁为1053mm1053mm，上海为，上海为1130mm1130mm。l5 5车辆定距车辆定距 指车辆两相邻转向架之间的距离。指车辆两相邻转向架之间的距离。67l城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆l有轨电车的车辆：有轨电车的车辆：有轨电车其行驶线路曲线半径小，旧式有轨电车其
6、行驶线路曲线半径小，旧式有轨电车车辆长度一般在有轨电车车辆长度一般在12m，宽度一般，宽度一般在在2-2.4m。一般编组。一般编组1-2节节。70年代以后的有轨电车采用新技术，故年代以后的有轨电车采用新技术，故现代有轨电车与轻轨车辆已无多大差别。现代有轨电车与轻轨车辆已无多大差别。我国车辆标准我国车辆标准8l轻轨系统车辆轻轨系统车辆l四轴车车辆长度不超过四轴车车辆长度不超过20米米，每侧不少，每侧不少于于3个车门个车门；六轴车不超过；六轴车不超过25米米，每侧至，每侧至少少4个车门个车门；八轴车不超过；八轴车不超过30米米，每侧至，每侧至少少5个车门个车门。l轻轨车辆的轻轨车辆的优点优点是因地
7、制宜，如供是因地制宜，如供电方式有电方式有600、750、1500V，车辆，车辆宽度在宽度在2.4-2.65米。长度也有较大米。长度也有较大差异。差异。我国车辆标准我国车辆标准9l基本要求基本要求 每列车载客量：每列车载客量：1000人人(座席座席+6人人/m站席站席)列车编组：列车编组：最多最多3辆辆 列车长度：列车长度：最长最长100米米 列车宽度：列车宽度：最大最大2.65米米 速度：速度：最大最大80km/h 轨距：轨距：1435mm 单向能力：单向能力：一般一般3000-31000人人 车辆：车辆：高地板车：高地板车：0.9-1.0m 低地板车：低地板车：0.3-0.35m 车体设计
8、寿命：车体设计寿命：30年以上年以上 大修周期：大修周期：8年年/50000km。车门开度车门开度 1300-1350*1950mm10我国车辆标准我国车辆标准广州地铁车辆广州地铁车辆车辆：车辆：21列列126节节列车编组列车编组6辆辆 A(T)+B(M)+C(M)+C+B+A车辆宽度车辆宽度3米米高度高度3.8米米电压电压1500VDC初始加速度初始加速度1.0m/s最大减速度最大减速度1.3m/s最大速度最大速度80km/h11车辆自重车辆自重 33T(A),36T(B,C)每节车每侧设内插式车门每节车每侧设内插式车门5对对净开宽度净开宽度 1.4米米额定载客：额定载客：6人人/米米-31
9、0人人/节节 9人人/米米-432人人/节节6节列车总长度：节列车总长度：140米米 电机额定功率：电机额定功率：190千瓦千瓦常用制动：常用制动：再生制动再生制动 紧急制动：紧急制动：电阻制动电阻制动生产厂家：生产厂家：德国德国Adtranz公司公司平均价格：平均价格：180万美元万美元12我国车辆标准我国车辆标准上海地铁车辆上海地铁车辆车钩连接面间长度车钩连接面间长度 24140mm(拖车拖车)22800mm(动车动车)；最大宽度：最大宽度：3000mm 轨顶面到车顶高度：轨顶面到车顶高度：3800mm 车钩水平中心线到轨顶面高度：车钩水平中心线到轨顶面高度：720mm 轴距：轴距：250
10、0 mm 轨距：轨距：1435mm 轮径：轮径：840mm；自重：自重：32t(拖拖)38t(动动)坐席数：坐席数：62 最大载客数：最大载客数：410人人 13 最高速度：最高速度：80km/h 起动平均加速度：起动平均加速度：0.9m/s2,(六节编组六节编组)1.0m/s2(八节编组八节编组)常用制动平均减速度：常用制动平均减速度：1.0m/s 紧急制动平均减速度：紧急制动平均减速度：1.3m/s 轴重：轴重：14t 电网电压：电网电压：1500VDC +20%-30%产地：产地：德国德国 平均价格：平均价格：127万美元万美元 全部车辆：全部车辆：96辆。辆。14我国车辆标准我国车辆标
11、准上海上海ALSTON公司轨道交通车辆公司轨道交通车辆DC1500V，列车总长列车总长77.86m，车辆长度车辆长度19.49m(Tc)，19.44(Mp)，车辆宽度车辆宽度2.6m，高度高度3.8m。地板高度地板高度1140mm，每侧车门，每侧车门4；车门开度车门开度1.3m，列车座位列车座位172，载客能力载客能力 836人人(6人人/米米)，1170人人(9人人/米米)。转向架轴距转向架轴距 2000mm，车辆定距车辆定距 12000mm，车轮直径车轮直径 840mm。15最大速度：最大速度：80km/h。平均起动加速度平均起动加速度(0-30km/h)：0.8m/s平均常用减速度平均常
12、用减速度(80-0km/h)：1.0m/s平均紧急减速度平均紧急减速度(80-0km/h)：1.3m/s过坡能力：过坡能力：3%曲线：曲线：正线正线140米米 站场线站场线80米米16我国车辆标准我国车辆标准国产地铁出口客车参数国产地铁出口客车参数 地铁客车地铁客车 双层客车双层客车硬座定员：硬座定员：46/190 172软座定员：软座定员：40/180 n.a.车体长度：车体长度：19000 25500宽度：宽度：2600 3105高度：高度：3705 4750构造速度：构造速度：80 140轮径：轮径：860 915首台年代：首台年代：1998 199817车辆的构成车辆的构成l城市轨道车
13、辆应具有城市轨道车辆应具有先进性、可靠性和先进性、可靠性和实用性实用性，满足，满足容量大、安全、快速、舒容量大、安全、快速、舒适、美观和节能适、美观和节能的要求。的要求。l车辆一般可按有无动力分为车辆一般可按有无动力分为动车动车和和拖车拖车两类两类l车辆也可按有无驾驶室分为车辆也可按有无驾驶室分为带司机室车带司机室车和和不带司机室车不带司机室车两类两类18车辆的构成车辆的构成l能独立运行的一组车辆一般称为能独立运行的一组车辆一般称为动车组动车组。最早的多单元。最早的多单元动车系统是动车系统是1897年年Sprague在在芝加哥南部高架上芝加哥南部高架上发明的。发明的。这种系统中，每辆车均有电机
14、，但全部由这种系统中，每辆车均有电机，但全部由第一辆车的驾第一辆车的驾驶员驶员操纵。操纵。l与铁路列车不同，城市轨道交通系统的与铁路列车不同，城市轨道交通系统的动车组是一个整动车组是一个整体体，其发动机、控制系统等是在生产过程中定制的，一，其发动机、控制系统等是在生产过程中定制的，一般般不能在运营过程中任意拆装组合不能在运营过程中任意拆装组合。l多单元列车多单元列车的重要性体现在可以在不减少列车牵引力的的重要性体现在可以在不减少列车牵引力的条件下条件下增加列车编成增加列车编成，因为每组车均有动力。，因为每组车均有动力。牵引力是牵引力是重量与驱动轮数量的函数重量与驱动轮数量的函数，在多单元系统，
15、整个列车，在多单元系统，整个列车（而不是机车）的重量都施加于驱动轮对，故对每辆车（而不是机车）的重量都施加于驱动轮对，故对每辆车来说，它可以有更大的加速度，从而可以增加列车平均来说，它可以有更大的加速度，从而可以增加列车平均速度，减少运营费用。速度，减少运营费用。19 城市轨道交通车辆都是以车组的形式来满足运城市轨道交通车辆都是以车组的形式来满足运营要求的，多者营要求的，多者68辆一列，少者辆一列，少者2辆一列，该车辆一列，该车组一般是固定编组。城市轨道交通车辆有动车和组一般是固定编组。城市轨道交通车辆有动车和拖车之分、两者之间的共同点是都可以乘坐旅客，拖车之分、两者之间的共同点是都可以乘坐旅
16、客，其主要区别是动车上装有牵引电动机等牵引动力其主要区别是动车上装有牵引电动机等牵引动力装置，而拖车不带动力装置。装置，而拖车不带动力装置。20车辆的构成车辆的构成l地铁地铁车辆车辆有有动车动车和和拖车拖车、带司机室车带司机室车和和不带不带司机室车司机室车lA型型带司机室拖车带司机室拖车lB型型无司机室带受电弓的动车无司机室带受电弓的动车lC型型无司机室不带受电弓的动车无司机室不带受电弓的动车l我国推荐的轻轨电动车辆有我国推荐的轻轨电动车辆有3种型式：种型式：4轴动轴动车车、6轴单铰接式轴单铰接式和和8轴双铰接式车轴双铰接式车。21l电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在电力牵引机车从
17、接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，机车或动车车顶上。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底均由滑板、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由菱形受电弓，也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓负荷电流通过接触线和被淘汰，近年来多采用单臂弓负荷电流通过接触线和受电弓滑板接
18、触面的流畅程度，它与滑板与接触线间受电弓滑板接触面的流畅程度，它与滑板与接触线间的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电的接触压力、过渡电阻、接触面积有关，取决于受电弓和接触网之间的相互作用。弓和接触网之间的相互作用。22车辆的构成车辆的构成l城市轨道交通车辆由城市轨道交通车辆由车体、转向架车体、转向架(走行装走行装置置)、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备、车辆电气系统车辆内部设备、车辆电气系统7大部分组成。大部分组成。23l车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，多采用整体承载的钢结构、轻金
19、属结构或复合材料多采用整体承载的钢结构、轻金属结构或复合材料结构。车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等结构。车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。部分。l特点：特点：l1）一般为）一般为电动车组电动车组，有单节、，有单节、双节双节和和3节式节式等，等，有有头车（即带司机室车辆）头车（即带司机室车辆）和和中间车中间车，以及，以及动车动车与与拖车拖车之分；之分；l2）座位少座位少，车门多且开度大车门多且开度大，内部服务于乘客的，内部服务于乘客的设备较简单；设备较简单；l3）重量的限制较严格重量的限制较严格，特别是高架轻轨车和独轨，特别是高架轻轨车和独轨车，要求车，要求轴重小轴重小，以降低线
20、路的工程投资；，以降低线路的工程投资；（一）车体（一）车体24l4）为使）为使车体轻量化车体轻量化，车体承载结构和其他，车体承载结构和其他辅助设施尽量采用辅助设施尽量采用轻型化材料轻型化材料；l5）对车体的防火要求严格，在车体的结构）对车体的防火要求严格，在车体的结构及选材上采用及选材上采用防火设计和阻燃处理防火设计和阻燃处理；l6）对车辆的）对车辆的隔音和减噪隔音和减噪有严格要求；有严格要求；l7）由于用于市内交通，对车辆的）由于用于市内交通，对车辆的外观造型外观造型和和色彩色彩都有美化和与城市景观相协调的要都有美化和与城市景观相协调的要求。求。（一）车体（一）车体25 车结构主要由底架、侧
21、墙、端墙车结构主要由底架、侧墙、端墙(司机室司机室)、车顶、车顶四大部件组成。它是从强度上保证乘客安全的主要四大部件组成。它是从强度上保证乘客安全的主要部件，也是减轻车辆自重的关键部件。一般车体结部件，也是减轻车辆自重的关键部件。一般车体结构的自重约占车辆自重的构的自重约占车辆自重的20-25，自重的减轻不，自重的减轻不仅可以带来材料和牵引能耗的节约，而且能减轻车仅可以带来材料和牵引能耗的节约，而且能减轻车辆走行部分对线路的磨耗，延长使用寿命，带来巨辆走行部分对线路的磨耗，延长使用寿命，带来巨大的经济效益。因此研究车体承载结构的轻量化具大的经济效益。因此研究车体承载结构的轻量化具有现实意义。目
22、前，轨道交通车辆一般均采用全铝有现实意义。目前，轨道交通车辆一般均采用全铝合金结构或不锈钢结构。并广泛采用大型中空截面合金结构或不锈钢结构。并广泛采用大型中空截面挤压型材，在保证车体有足够强度和刚度的前提下，挤压型材，在保证车体有足够强度和刚度的前提下，使材料得到最充分的利用。使材料得到最充分的利用。262728 当车辆的车体采用铝合金整体承载简形结构时，组成车当车辆的车体采用铝合金整体承载简形结构时，组成车体的底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材拼焊体的底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材拼焊而成。底架地板由上下冀板、斜筋板和复板组成的小空挤压而成。底架地板由上下冀板、斜筋板
23、和复板组成的小空挤压型材，长度可达车体全长。下侧梁、侧墙板，车顶板亦采用型材，长度可达车体全长。下侧梁、侧墙板，车顶板亦采用形状各异的中空截面挤压铝型材。这样，在制造车体时仅留形状各异的中空截面挤压铝型材。这样，在制造车体时仅留下少数几条长焊缝，制造工艺大为简化，焊接变形也易于控下少数几条长焊缝，制造工艺大为简化，焊接变形也易于控制，车体的制造精度也大为提高。制，车体的制造精度也大为提高。在车体的外墙板与车内装饰板之间充填矿渣棉或其他保在车体的外墙板与车内装饰板之间充填矿渣棉或其他保温材料，在内壁板涂敷隔音涂料，这样保证了车箱具有良好温材料，在内壁板涂敷隔音涂料，这样保证了车箱具有良好的隔音、
24、隔热性能。在选择材料时必须注意其阻燃性和燃烧的隔音、隔热性能。在选择材料时必须注意其阻燃性和燃烧无毒性。无毒性。29车门结构车门结构l城市轨道交通车辆的车门一般采用城市轨道交通车辆的车门一般采用压缩空气压缩空气为动力的为动力的风动门，也有采用风动门，也有采用电气驱动电气驱动的车门。的车门。l由于车辆运载客流量大，乘客上下车频繁，一般车体由于车辆运载客流量大，乘客上下车频繁，一般车体每侧每侧车门开度较大车门开度较大，数量也较多数量也较多，例如，上海地铁车，例如，上海地铁车每 侧 设 有每 侧 设 有 5 扇 内 藏 嵌 入 式 对 开 拉 门扇 内 藏 嵌 入 式 对 开 拉 门1900mm13
25、00mm（高（高宽）。宽）。l在带司机室车（在带司机室车（A型）的前端中央还设有型）的前端中央还设有应急安全疏应急安全疏散门散门，在紧急情况下，做成可伸缩的套节式踏级板可，在紧急情况下，做成可伸缩的套节式踏级板可向前放下到路基上，列车内的乘客可通过此踏级板疏向前放下到路基上，列车内的乘客可通过此踏级板疏散到路基上。散到路基上。车体端部设端门和折棚，车辆连挂后，车体端部设端门和折棚，车辆连挂后，车辆之间的贯通道可供乘客在各车厢内流动，有利于车辆之间的贯通道可供乘客在各车厢内流动，有利于车厢裁荷的均衡。另外，车内还设有座椅、扶拉杆等车厢裁荷的均衡。另外，车内还设有座椅、扶拉杆等设施。设施。30（二
26、）转向架（二）转向架l转向架装设于车辆与轨道之间，是车辆的转向架装设于车辆与轨道之间，是车辆的走行部分。走行部分。l分分动力转向架动力转向架和和非动力转向架非动力转向架l动力转向架装设有牵引电机、减速箱以及动力转向架装设有牵引电机、减速箱以及集电器（受电靴）装置等。集电器（受电靴）装置等。31 城市轨道交通车辆的车体一般支承在起承载、走城市轨道交通车辆的车体一般支承在起承载、走行和导向作用的走行装置上，也称为转向架。车体与行和导向作用的走行装置上，也称为转向架。车体与转向架之间可以相对转动，便于通过曲线。为了提高车转向架之间可以相对转动，便于通过曲线。为了提高车辆运行的平稳性和舒适度，在车体与
27、转向架构架之间辆运行的平稳性和舒适度，在车体与转向架构架之间或转向架构架与轮对之间设有弹性较大的悬挂装置。或转向架构架与轮对之间设有弹性较大的悬挂装置。为了保证车辆在运行时减速或在规定的距离停车，在为了保证车辆在运行时减速或在规定的距离停车，在转向架上还设有制动装置。对于动车，在转向架上还转向架上还设有制动装置。对于动车，在转向架上还设有牵引电机和传动装置，把牵引心机的转距转化为设有牵引电机和传动装置，把牵引心机的转距转化为列车前进的牵引力，这种转向架称为动力转向架。列车前进的牵引力，这种转向架称为动力转向架。转向架的类型繁多，结构各异，但其作用原理和转向架的类型繁多，结构各异，但其作用原理和
28、基本组成部分又都是十分相近的。一般转向架由轮对基本组成部分又都是十分相近的。一般转向架由轮对轴箱装置、弹性悬挂装置、制动装置、构架和转向架轴箱装置、弹性悬挂装置、制动装置、构架和转向架支承车体的装置组成。支承车体的装置组成。32（三）牵引缓冲装置（三）牵引缓冲装置l车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。运动中的冲击力。33 车钩牵引缓冲连结装置是车辆最基本的也是最重要的车钩牵引缓冲连结装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一，它是用来连接列车中各车辆，使彼此保持一定部件之一，它是用来
29、连接列车中各车辆，使彼此保持一定的距离，并且传递和缓和列车运行中或在调车时所产生的的距离，并且传递和缓和列车运行中或在调车时所产生的纵向力或冲击力。城市轨道交通车辆一般采用密接式中央纵向力或冲击力。城市轨道交通车辆一般采用密接式中央牵引缓冲连挂装置，它集牵引、缓冲和连挂于一体，通过牵引缓冲连挂装置，它集牵引、缓冲和连挂于一体，通过车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，使钩头的连接器动作，车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，使钩头的连接器动作，实现两车辆的机械、电气和空气的自动连接。在两连挂车实现两车辆的机械、电气和空气的自动连接。在两连挂车钩高度具有偏差，以及在有坡度线路和曲线上都能安全地钩高度具有偏差，以
30、及在有坡度线路和曲线上都能安全地实现自动连挂，并且能够通过气动和手动实现两钩的分解。实现自动连挂，并且能够通过气动和手动实现两钩的分解。轨道交通车辆的车钩缓冲装置主要有三种类型，即自轨道交通车辆的车钩缓冲装置主要有三种类型，即自动车钩、半自动车钩和半永久牵引杆。动车钩、半自动车钩和半永久牵引杆。34l人为地对运动的物体施加作用，使运动的物体速度降低人为地对运动的物体施加作用，使运动的物体速度降低(包括防止速度增大包括防止速度增大)或停止运动；或者对静止的物体施加或停止运动；或者对静止的物体施加一定的作用、防止其受外力作用时产生移动，使其保持静一定的作用、防止其受外力作用时产生移动，使其保持静止
31、的状态，这种作用称为制动作用。制动时产生的、能实止的状态，这种作用称为制动作用。制动时产生的、能实现制动作用的力称为制动力。解除制动作用的过程称为缓现制动作用的力称为制动力。解除制动作用的过程称为缓解。解。l城市轨道交通具有城市公共交通的特点，车站之间的距离城市轨道交通具有城市公共交通的特点，车站之间的距离较短，旅客流始波动大，列车运行过程小的调速和停车都较短，旅客流始波动大，列车运行过程小的调速和停车都比较频繁。为了提高列车的运行速度比较频繁。为了提高列车的运行速度(尤其是对高架有轨尤其是对高架有轨交通和地铁列车交通和地铁列车)，必须使其起动提速快、制动距离短。，必须使其起动提速快、制动距离
32、短。针对城市轨道交通列车的特点，制动系统应具备以下这些针对城市轨道交通列车的特点，制动系统应具备以下这些条件；条件；（四）制动装置（四）制动装置35（四）制动装置（四）制动装置l制动装置是保证列车运行安全的装置。无论制动装置是保证列车运行安全的装置。无论动车或拖车均需设动车或拖车均需设摩擦制动装置摩擦制动装置。l城市轨道车辆的制动装置除常规的城市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动空气制动装置装置外，还有外，还有再生制动再生制动、电阻制动电阻制动以及以及磁轨磁轨制动制动（轻轨车辆上常用的方式轻轨车辆上常用的方式）。）。36制动方法制动方法l（1）摩擦制动摩擦制动：包括闸瓦制动和盘式制动：包括闸瓦
33、制动和盘式制动l（2）电气制动电气制动：包括电阻制动和再生制动：包括电阻制动和再生制动l（3）电磁制动电磁制动：包括磁轨制动和涡流制动：包括磁轨制动和涡流制动 磁轨制动磁轨制动是将电磁铁落在钢轨上，并是将电磁铁落在钢轨上，并接通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上，通过接通激磁电流将电磁铁吸附在钢轨上，通过磨耗板与轨面摩擦产生制动力。磨耗板与轨面摩擦产生制动力。涡流制动涡流制动是将电磁铁落至距轨面是将电磁铁落至距轨面710mm处，电磁铁与钢轨间的相对运动引起处，电磁铁与钢轨间的相对运动引起电涡流作用形成制动力。电涡流作用形成制动力。电磁制动电磁制动的最大的最大优点优点是是所产生的制动力所产生的制动力不
34、受轮轨间的粘着条件限制不受轮轨间的粘着条件限制。37l所谓摩擦制动就是利用两物体之间的摩擦把列所谓摩擦制动就是利用两物体之间的摩擦把列车的动能转变为热能、散逸到周围大气中去，车的动能转变为热能、散逸到周围大气中去，从而产生制动作用。轨道车辆一种常用的摩擦从而产生制动作用。轨道车辆一种常用的摩擦制动为闸瓦制动制动为闸瓦制动(或称踏面制动或称踏面制动)、它是利用由、它是利用由铸铁或合成材料制成的闸瓦压紧车轮的踏面，铸铁或合成材料制成的闸瓦压紧车轮的踏面，使两者摩擦产生制动作用。使两者摩擦产生制动作用。l 还有一种与闸瓦制动相类似的摩擦制动为盘还有一种与闸瓦制动相类似的摩擦制动为盘形制动，它是利用合
35、成材料制成的闸片紧固装形制动，它是利用合成材料制成的闸片紧固装于车轴上或车轮辐板上的制动圆盘，使闸片与于车轴上或车轮辐板上的制动圆盘，使闸片与制动圆盘间产生摩擦实现制动。制动圆盘间产生摩擦实现制动。38(1)(1)列车的制动系统操纵灵活、制动减速快。作用灵敏可靠。列车列车的制动系统操纵灵活、制动减速快。作用灵敏可靠。列车(或动车组或动车组)前后车辆制动和缓解作用一致，制动和缓解时前后部前后车辆制动和缓解作用一致，制动和缓解时前后部车辆之间产生的冲击小。车辆之间产生的冲击小。(2)(2)具有足够的制动力，保证列车具有足够的制动力，保证列车(或动车组或动车组)在规定的制动距离内在规定的制动距离内安
36、全停车。安全停车。(3)(3)对新兴的城市轨道交通车辆，对新兴的城市轨道交通车辆，般要求具有动力制动能力，并般要求具有动力制动能力，并且在正常制动过程中，应尽量发挥动力制动能力以减少对城市且在正常制动过程中，应尽量发挥动力制动能力以减少对城市环境的污染和降低运行成本。同时应具有动力制动与摩擦制动联环境的污染和降低运行成本。同时应具有动力制动与摩擦制动联合制动的能力。合制动的能力。(4)(4)制动系统应保证列车制动系统应保证列车(或动车组或动车组)在长大下坡道上运行时，其制在长大下坡道上运行时，其制动力不衰减。动力不衰减。(5)(5)列车列车(或动车组或动车组)各车辆的制动能力应尽可能各车辆的制
37、动能力应尽可能致，制动系统应致，制动系统应根据乘客量的变化具有空重车调整能力，以减少制动时列车的纵根据乘客量的变化具有空重车调整能力，以减少制动时列车的纵向冲击。向冲击。(6)(6)具有紧急制动性能，遇有紧急情况时能使列车具有紧急制动性能，遇有紧急情况时能使列车(或动车组或动车组)在在规定的距离内安全停车。紧急制动作用除可由司机操纵外。必要规定的距离内安全停车。紧急制动作用除可由司机操纵外。必要时还可以由其他行车人员利用紧急按钮时还可以由其他行车人员利用紧急按钮(紧急阀紧急阀)进行操纵。进行操纵。(7)(7)列车列车(以动车组以动车组)在运行过程中，若发生诸如列车分离、制动系在运行过程中，若发
38、生诸如列车分离、制动系统严重故障等危及行车安全的事故时，应能自动产生紧急制动作统严重故障等危及行车安全的事故时，应能自动产生紧急制动作用。用。3940l城市轨道交通车辆一般均采用再生制动城市轨道交通车辆一般均采用再生制动与电阻制动相结合的与电阻制动相结合的电制动优先电制动优先、空电空电联合制动方式联合制动方式，保证在制动系统允许的，保证在制动系统允许的条件下得到尽可能大的制动减速度。条件下得到尽可能大的制动减速度。（四）制动装置（四）制动装置41（五）受流装置（五）受流装置l从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）从接触导线（接触网）或导电轨（第三轨）将电流引入动车的装置。也称为受流器。将电流引
39、入动车的装置。也称为受流器。l一般有：一般有：杆形杆形受流器（多用于城市无轨电车）受流器（多用于城市无轨电车）弓形弓形受流器（多用于城市有轨电车）受流器（多用于城市有轨电车）侧面侧面受流器（多用于矿山货车）受流器（多用于矿山货车）轨道式轨道式受流器（第三轨受流）受流器（第三轨受流）受电弓受电弓受流器（适用于高速干线）受流器（适用于高速干线）42（六）车辆内部设备（六）车辆内部设备l服务于乘客的车体内部固定附属装置服务于乘客的车体内部固定附属装置（如车灯、广播、空调、座椅等）（如车灯、广播、空调、座椅等）l服务于车辆运行的设备装置（如蓄电池服务于车辆运行的设备装置（如蓄电池箱、继电器箱、主控制箱
40、、风缸、电源箱、继电器箱、主控制箱、风缸、电源变压器等）变压器等）43（七）车辆电气设备（七）车辆电气设备l各种电气设备及其控制电路各种电气设备及其控制电路l包括：包括：主电路系统、辅助电路系统、电子控主电路系统、辅助电路系统、电子控制电路系统制电路系统l城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能城市轨道交通车辆的电气部分主要是按功能和系统以屏、柜及箱体的形式安装在车厢内和系统以屏、柜及箱体的形式安装在车厢内及悬挂固定在车体底部车架上。为了使车厢及悬挂固定在车体底部车架上。为了使车厢用于载客部分的空间尽量多，电气箱柜绝大用于载客部分的空间尽量多，电气箱柜绝大部分安装在车体底下的空间。部分安装在车体
41、底下的空间。44供电系统供电系统 （一）供电系统的组成（一）供电系统的组成 l城市轨道交通的供电系统负责提供车城市轨道交通的供电系统负责提供车辆及设备运行的动力能源，一般包括辆及设备运行的动力能源，一般包括高压供电源系统、牵引供电系统和动高压供电源系统、牵引供电系统和动力照明供电系统力照明供电系统。45l高压供电源系统既是城市电网对轨道交通系高压供电源系统既是城市电网对轨道交通系统内部的变电所的供电方式，一般视各城市统内部的变电所的供电方式，一般视各城市的情况而定。的情况而定。l高压供电源方式有三种：高压供电源方式有三种：集中式供电集中式供电 分散式供电分散式供电 混合式供电混合式供电（二）高
42、压供电源方式（二）高压供电源方式 46l沿城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的沿城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的长短，设置专用的主变电所。主变电所一般为长短，设置专用的主变电所。主变电所一般为110kV，由主变电所变压为内部供电系统所需，由主变电所变压为内部供电系统所需的电压级，一般为的电压级，一般为10kV或或35kV。由主变电所。由主变电所所构成的供电方案为集中式供电。所构成的供电方案为集中式供电。l主变电所应有两路独立的主变电所应有两路独立的110kV电源，电源，上海、上海、广州、香港广州、香港地铁即为此种供电方式。地铁即为此种供电方式。1集中式供电集中式供电47l沿城市轨道交通
43、线路沿线直接由城市电沿城市轨道交通线路沿线直接由城市电网引入多路电源，电源电压等级一般为网引入多路电源，电源电压等级一般为10KV，供给各牵引变电所，这种方式为，供给各牵引变电所，这种方式为分散式供电。分散式供电应保证每座牵分散式供电。分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。源。2 2分散式供电分散式供电 48l即前两种供电方式的结合，以集中式供电即前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。北京地铁可
44、靠。北京地铁1号线和环线即为此种供电号线和环线即为此种供电方式。方式。3 3混合式供电混合式供电 49l牵引供电系统供给电动车辆运行的电能，牵引供电系统供给电动车辆运行的电能，它是由牵引变电所和牵引网组成的。它是由牵引变电所和牵引网组成的。（三）牵引供电系统（三）牵引供电系统 501电压等级电压等级 l目前世界上城市轨道交通系统的牵引网均采目前世界上城市轨道交通系统的牵引网均采用直流牵引，国内各城市的地铁和轻轨采用用直流牵引，国内各城市的地铁和轻轨采用的电压制均在的电压制均在750V和和1500V之间进行选择。之间进行选择。51l城市轨道交通系统的牵引网为沿线路敷设专城市轨道交通系统的牵引网为
45、沿线路敷设专为电动车辆供给电源的装置，它由两部分组为电动车辆供给电源的装置，它由两部分组成，正极接触网供电，负极走行轨回流。成，正极接触网供电，负极走行轨回流。l接触网可分为接触网可分为接触轨接触轨和和架空接触网架空接触网两种型式。两种型式。2牵引网牵引网 52l接触轨的主要优点是：接触轨的主要优点是：使用寿命长，维修使用寿命长，维修量小，在地面对城市景观没有影响，适应量小，在地面对城市景观没有影响，适应于电压较低的制式。于电压较低的制式。北京北京地铁即采用了地铁即采用了750V接触轨供电的方式。接触轨供电的方式。l接触网的主要优点是：接触网的主要优点是：安全性较好，适应安全性较好，适应于电压
46、较高的制式。于电压较高的制式。上海、广州上海、广州地铁均采地铁均采用了用了1500V接触网供电的方式。接触网供电的方式。2牵引网牵引网 53l动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源，它是由降压变电所和动力照明配电线化等设备电源，它是由降压变电所和动力照明配电线路组成的。动力照明供电系统由降压变电所及动力照路组成的。动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。明组成。l动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。动力照明供电系统由降压变电所
47、及动力照明组成。l每个车站应设降压变电所每个车站应设降压变电所l车站动力照明采用车站动力照明采用380/220V380/220V三相五线制系统配电。三相五线制系统配电。（四）动力照明供电系统（四）动力照明供电系统 54l车站设备负荷分三类：车站设备负荷分三类：l一类负荷一类负荷：事故风机、消防泵、主排水站、：事故风机、消防泵、主排水站、售检票机、防灾报警、通信信号、事故照明；售检票机、防灾报警、通信信号、事故照明；l二类负荷二类负荷：自动扶梯、普通风机、排污泵、：自动扶梯、普通风机、排污泵、工作照明；工作照明；l三类负荷三类负荷：空调、冷冻机、广告照明、维修：空调、冷冻机、广告照明、维修电源。
48、电源。（四）动力照明供电系统（四）动力照明供电系统 55l电力监控系统（电力监控系统（SCADA）的作用是）的作用是保证保证在控制中心对供电系统的主变电所、牵在控制中心对供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所的供电设备的运引变电所、降压变电所的供电设备的运行状态进行监视、控制及数据采集行状态进行监视、控制及数据采集。l它由三部分组成：即设在控制中心的它由三部分组成：即设在控制中心的主主机机，设在各变电所的，设在各变电所的远程控制终端远程控制终端以及以及连接终端与中心的通信网络连接终端与中心的通信网络。（五）电力监控系统（五）电力监控系统 56l电力牵引是一种以电能为动力的牵引方式。轨道交通
49、电力电力牵引是一种以电能为动力的牵引方式。轨道交通电力牵引系统的工作原理就是将电能直接或者经过输送、变换牵引系统的工作原理就是将电能直接或者经过输送、变换后提供给车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成后提供给车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，从而驱动车辆远行。机械能，从而驱动车辆远行。l电车由架空线处获得电能，经车内调速系统变成可调节的电车由架空线处获得电能，经车内调速系统变成可调节的电压，再供给牵引电机，电流经轮对传到钢轨再流回变电电压，再供给牵引电机，电流经轮对传到钢轨再流回变电所。所。轨道交通车辆电力传动方式分为直流传动和交流传轨道交通车辆电力传动方式分为直流传动和交
50、流传动两种。动两种。57l(一一)直流传动直流传动l 若车辆采用直流牵引电机。则其传动方式为直流传若车辆采用直流牵引电机。则其传动方式为直流传动。由直流电源经直流转换器向直流牵引电机供电，动。由直流电源经直流转换器向直流牵引电机供电，构成直流牵引系统的主要部分包括直流电机在内的主构成直流牵引系统的主要部分包括直流电机在内的主电路及控制电路等。电路及控制电路等。l 1牵引系统电路牵引系统电路l (1)牵引主电路牵引主电路l 按照牵引电源性质，直流牵引系统可分为直一直流按照牵引电源性质，直流牵引系统可分为直一直流及交一直流两大类：及交一直流两大类：58l1 直直-直流牵引系统直流牵引系统l直一直流
