城市軌道交通車輛檢修

項目8城軌車輛電氣部件檢修任務8.1

牽引主電路系統(tǒng)的檢修任務8.2輔助電氣系統(tǒng)的檢修任務8.3TCMS的檢修任務8.4其他電氣部件的檢修知識目標(1)熟悉各電氣部件的組成及檢修內(nèi)容。(2)熟悉牽引系統(tǒng)、輔助電氣系統(tǒng)、列車

控制與管理系統(tǒng)及一些其他電氣部件在整車

中的功用。能力目標(1)能夠識別各電氣部件的故障現(xiàn)象。

(2)

能夠對各電氣部件進行檢修。教學目標牽引系統(tǒng)的結構和工作原理牽引系統(tǒng)的分類牽引系統(tǒng)概述牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修任務8.1

牽引主電路系統(tǒng)的檢修在城軌車輛中通過電動機驅動實現(xiàn)車輛牽引的傳動控制方式，稱為電力牽引控制。它以牽引電動機作為控制對象，通過控制系統(tǒng)對電動機的旋轉方向、輸出轉矩及轉速的控制，來選擇列車的運行方向，調(diào)節(jié)列車的運行速度，使其滿足列車牽引性能的要求。根據(jù)車輛所使用的牽引電動機的類型，牽引系統(tǒng)可分為直流傳動牽引系統(tǒng)和交流傳動牽引系統(tǒng)。牽引系統(tǒng)作為城軌車輛的核心部件，為車輛提供牽引力和制動力，完成車輛的牽引和制動功能。在牽引模式下，系統(tǒng)將接觸網(wǎng)提供的電能轉換為牽引電動機能使用的電能，牽引電動機通過將電能轉換為機械能，驅動車輛在軌道上運行。牽引系統(tǒng)的主要任務是在牽引時為車輛提供牽引

動力，把牽引接觸軌所提供的電能轉換為車輛在軌道上運行所需的動能，

即列車的牽引工況。8.1.1牽引系統(tǒng)概述若車輛制動時牽引系統(tǒng)反饋的電能使得電網(wǎng)電壓超過1800V,則車

輛電制動產(chǎn)生的電能將消耗在制動電阻上，車輛動能轉換為熱能散

失在大氣中，這種通過制動電阻消耗電能來實現(xiàn)電制動的工況，叫

作電阻制動工況。在制動模式下，牽引電動機充當發(fā)電機將車輛的動能轉換為電能，

并將電能反饋到接觸網(wǎng)上供其他車輛使用，從而提高車輛的能源利用率。當接觸網(wǎng)電壓升高到一定值后，由車輛動能轉換的電能會通

過制動電阻以熱能的形式消耗掉，從而實現(xiàn)車輛的制動功能。8.1.1牽引系統(tǒng)概述8.1.2牽引系統(tǒng)的分類為了能夠獲得最好的牽引和電制動性能，城軌車輛牽引系統(tǒng)都是分散

性配置在列車上的。牽引系統(tǒng)選型時要考慮多方面的因素，包括線路

縱斷面(坡度/曲線)、城市軌道交通線路的站間距、線路設計運行速度等?？傊瑺恳到y(tǒng)功率配置的前提條件是能夠滿足車輛在所運營的線路上按照設計速度運行。根據(jù)牽引系統(tǒng)的特點，牽引系統(tǒng)可以從以下幾個方面分類：根據(jù)城軌車輛牽引電動機的種類劃分根據(jù)列車動力配置數(shù)量劃分根據(jù)控制單元控制原理劃分1.

根據(jù)城軌車輛牽引電動機的種類劃分根據(jù)城軌車輛牽引電動機的種類不同，牽引系統(tǒng)有直流傳動牽引系統(tǒng)和交流傳動牽引系統(tǒng)之分。

這兩種傳動方式各有優(yōu)缺點。隨著大功率逆變技術和自動控制技術的不斷發(fā)展，交流電動機能

夠通過變壓變頻技術獲得直流電動機的優(yōu)點。目前城軌車輛以交流傳動方式為主，國內(nèi)近年的城軌車輛牽引系統(tǒng)基本上都采用交流傳動方式。根據(jù)交流傳動技術中牽引電動機形式的不同，牽引系統(tǒng)又可分為旋轉電動機系統(tǒng)和直線電動機系統(tǒng)。采用旋轉電動機系統(tǒng)的城軌車輛把從電

網(wǎng)獲得的直流電通過牽引逆變器轉換為變壓變頻的交流電，通過安裝在4根軸上的電動機把電能

轉化為動能，電動機再通過聯(lián)軸節(jié)一齒輪箱一輪對的傳遞途徑將動能傳遞到列車的軸上，最終

實現(xiàn)列車的牽引功能。直線電動機系統(tǒng)的電動機不需要傳動裝置，直接通過安裝在車輛上的和

安裝在軌道上的電動機部分之間的電磁作用力直接實現(xiàn)牽引和電制動。8.1.2牽引系統(tǒng)的分類2.根據(jù)列車動力配置數(shù)量劃分目前比較常見的6節(jié)編組A型列車一般都是“四動兩拖”的編組方式，而4節(jié)編組的城軌車輛既有全動車的動力配置情況，也有“兩動兩拖”的編組情況。動力數(shù)量的選擇主要是考慮線路的實際客流量等因素。考慮系統(tǒng)冗余的需要，牽引系統(tǒng)有1C4M

(

一個逆變器向4個電動機供電)和1C2M

(一個逆變器向2個電動機供電)兩種形式。8.1.2牽引系統(tǒng)的分類牽引系統(tǒng)主要由受流裝置、高速斷路器(high

speed

circuit

breaker,HSCB)、牽引逆變器、

牽引電動機、制動電阻箱等組成，如圖8-1所示。牽引系統(tǒng)包括的設備有受流器、高壓電器箱、母線高速斷路器箱、母線高速斷路器及接觸器箱、線路電抗器、牽引逆變器箱、牽

引電動機、制動電阻、主接地回路、司機控制器等。牽引系統(tǒng)的工作原理為：受流器通過

接觸軌接入高壓交流電，輸送給牽引變流器，通過變流等一系列處理，變成電壓與頻率均可控制的三相交流電，供電給牽引電動機牽引整個車輛。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理受電弓車頂車體車下高速斷路器牽引逆變器牽引電動機制動電阻箱接地同流裝置(鋼軌圖8-

1

牽引系統(tǒng)的組成牽引

變電所M·8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理1.

受流裝置受流裝置是車輛將外部電源引入車內(nèi)的重要裝置，從接觸網(wǎng)或第三軌將電流引入動車。根據(jù)受流裝置的受流方式不同，受流裝置可分為弓形受流器、桿形受流器、側面受流器、軌道式受流器和受電弓。根據(jù)線路供電方式的不同，受流裝置可分為受電弓和集電靴兩種形式。受電弓裝置主要應用于接觸網(wǎng)供電的線路，集電靴裝置應用于以第三軌方式供電的線路。受電弓根據(jù)其

結構的不同可分為單臂型和雙臂型，根據(jù)驅動方式的不同可分為氣動型和電動型。車間電源是車輛的輔助受流設備，主要用于車輛在檢修庫內(nèi)的整車調(diào)試或部分設備的有電檢查。

外部電源通過電纜插頭與車間電源插座相連，為列車電源設備供電?？紤]到安全因素，車間電源與列車主受流設備之間是聯(lián)鎖的，不能同時向列車供電。車間電源只向列車輔助電氣系統(tǒng)供電，

一般通過隔離二極管或接觸器與列車主電路隔離。(1)受電弓。受電弓是從接觸網(wǎng)獲取電能為車上電氣設

備供電及列車進行再生制動時將產(chǎn)生的電能返回給接觸網(wǎng)

的重要設備。受電弓在剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)上均能使

用。在車輛運行速度范圍內(nèi)，受電弓具有良好的動力學性

能，能夠保證在各種軌道和速度條件下與接觸網(wǎng)具有良好

的接觸狀態(tài)和接觸穩(wěn)定性。受電弓設置有機械止擋，可以

限制其自身在無接觸網(wǎng)區(qū)段上的垂直運動。受電弓在氣路

上的特別設計保證了其降弓時有明顯的迅速下降和平穩(wěn)下降兩個階段。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理①受電弓的組成。受電弓的典型結構和主要部件如圖8-2所示，現(xiàn)對其中幾

個關鍵部件進行說明。a.弓頭。弓頭也稱集電頭，是受電弓與接觸網(wǎng)接觸的部分，主要由弓角、碳滑板、彈簧盒等組成。由輕金屬制成的弓角可以防止接觸導線在接觸網(wǎng)分叉

處進入滑板底下，避免刮弓的發(fā)生?；逵呻娛瞥傻慕佑|部件和輕金屬

制成的支撐物組成。彈簧盒中裝有螺旋壓縮彈簧，可為弓頭在垂向上提供一圖8

-

2

受電弓的典型結構和主要部件1—絕緣子組裝；2—底架電流連接組裝；3—底架組裝；4一阻尼器組裝；5—下臂；6—拉桿組裝：7—射接電流連接組裝；8—平衡桿組裝；9—上臂：10—弓頭；11-滑板；12—降弓位置指示器；13—氣路組裝；14—氣壓升弓傳動裝置；15—升降弓裝置氣定的自由度。b.上臂。上臂為封閉的框架設計，由焊接鋁結構組成，它由拉伸型

管、環(huán)形的上臂十字管和下臂連接，它支撐下臂的旋轉頭和下導桿。

框架由斜的不銹鋼支柱支撐。c.下臂。下臂由一個焊接鋼管構成，包括中心連接支撐的所有部分。支撐點由密封的重型旋轉頭組成。d.氣壓升弓傳動裝置。氣壓升弓傳動裝置由彈簧式蓄能器、活塞、帶有控制桿的活塞桿及帶閥的風管組成。氣壓升弓傳動裝置的作用是將受電弓從最低位置提升到上部接觸網(wǎng)，通過壓縮空氣進入彈簧

式蓄能器來完成。壓縮空氣使活塞在彈簧式蓄能器中移動，受電弓的主要拉伸彈簧松開，使受電弓升高。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理受電弓的工作原理。每個司機室都有一個手動開關，司機可以通過操作開關來

控制受電弓的升降動作，其工作原理如圖8-3所示。有些車

輛直接通過硬線連接發(fā)出控制信號來控制相關電磁閥，再

由電磁閥控制氣路，最終壓縮空氣通過升降弓裝置氣缸的

力來完成升弓。有些受電弓的控制信號經(jīng)列車通信網(wǎng)絡傳

輸給車輛控制單元，再由車輛控制單元輸出信號來控制電

磁閥動作。操作司機臺開關面板上的升降弓按鈕，列車上

的所有受電弓都將升起。有些列車設置了受電弓切除開關，

通過操作該開關可以切除司機對受電弓的控制；司機也可以通過切除氣路來隔離對受電弓的控制，此時雖然切除了氣路，電磁閥得電，但是氣路中沒有壓縮空氣，因此受電弓仍然無法升起。受電弓能夠升起的一個必要條件是列車主風缸有足夠的氣壓，在列車沒有氣壓的情況下，列車司

機可以通過腳踏升弓泵來獲得氣壓。通常只有在已經(jīng)啟動的司機室內(nèi)才可以控制受電弓，受電弓的升降狀態(tài)通過網(wǎng)

壓表和相應的受電弓狀態(tài)顯示欄顯示。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理圖83

受電弓的工作原理1一電磁閥：2一空氣過濾器；3,9—節(jié)流閥；4—精密減壓閥：5—三通座；6—安全閥；7—壓力表：8—球閥：10—換向閥：11—消音器：12—消音節(jié)流閥受電弓的結構決定了它在整個工作范圍內(nèi)都能獲得良好的接觸性

能。受電弓上的滑板直接與接觸網(wǎng)接觸。從滑板至底架上的主連

接器電流是通過受電弓框架和高柔韌性橋接多芯導線來傳輸?shù)模?/p>

所有的軸承均通過絕緣安裝來保護其免受電流負極的沖撞。為了檢測受電弓的位置，

一般受電弓都有升降弓檢測。升弓檢測

是通過檢測電網(wǎng)電壓來實現(xiàn)的，是一種電壓檢測；降弓檢測是通

過位置開關或位置傳感器來實現(xiàn)的。最低位置檢測裝置被固定在

底架上，當受電弓位于最低位置時，它向車輛發(fā)送一個電信號，

表示受電弓已降落。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理(2)集電靴(圖8-4)。集電靴受流器應用于第三軌供電的線路。第三軌受

流的主要方式如圖8-5所示。圖8-5

第三軌受流的主要方式1—絕緣防護罩；2—受流滑板；3—擺臂組件；4—第三軌；5—絕緣支撐；6—絕緣支座武漢、青島等地鐵車輛就采用了第三軌下部受流方式，供電電壓為

直流750V或交流1500V,速度為80km/h

。

受流器由一個主體和一個

機構組成，機構能使碳滑靴保持與第三軌相接觸，主要由兩個彈簧和兩個彈簧軸承控制，并使正常工作位置的接觸壓力為(120±24)

N。每個受流器安裝有兩個750V、400A的熔斷器，由兩條95mm2的

電纜線連接在碳滑靴和熔斷器之間。受流器可以回位和鎖定。雖然同一列車上使用受流器的定義和功能都相同，但是受流器之間不能互換使用，

一個確定的受流器位置是

有不同的參數(shù)設置的。一般動車每側有兩個受流器，拖車有一個受流器。正常工作時，

一

側所有的受流器同時供電。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理2.HSCBHSCB接于動車牽引回路的前端。當牽引電路發(fā)生過流、

短路或逆變器故障時，HSCB會安全地將牽引設備和1500V高壓電源隔斷，迅速切斷故障電流，防止事故擴大，保證系統(tǒng)的安全運行。HSCB和閘刀開關都位于高壓箱內(nèi)，只有打開高壓箱后才能操作閘刀開關。HSCB主要是對牽引逆變器和高壓電路進行隔離，同時對牽引系統(tǒng)進行保護。VVVF

逆變器通過HSCB

連接到接觸網(wǎng)上。有些牽引系統(tǒng)在HSCB和受電弓之間還設置了閘刀開關，必要時可以把HSCB和受電弓的高壓線路

斷開，用閘刀開關設置為接地。HSCB由5個設計單獨安裝的、功能不同的零部件組成，

其實物形狀如圖8-6所示。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理(a)(b)圖8-6HSCB實物形狀8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理主電路。主電路組裝在一個由剛性的玻璃纖維強化聚酯制成的構架上，它由帶有動觸點的下部連接和作為定觸點的上部連接組成。主電路的閉合是由閉合裝置控1

制的。動觸點通過叉桿壓靠在上部連接上。上部連接和動觸點的接觸表面由銀合金制成。脫扣裝置。脫扣裝置為環(huán)狀，被繞放在下部連接上。脫扣裝置由一組封裝在脫扣盒中的板子組成，用脫扣裝置蓋板進行封閉。如此形成的磁路由移動磁鐵完

2

成閉合。閉合裝置。閉合裝置由一個包含閉合線圈的磁路組成。該磁路包括一個固定部分和一個移動部分。固定部分包括氣缸、前板和后板。3

移動部分包括甲基乙烯基硅橡膠環(huán)、觸點壓力彈簧和安裝有叉桿的的蓋板封閉。輔助觸點。輔助觸點由安裝在附件盒上的6個雙觸點開關構

成。開關由杠桿激活，由動觸點通過導向組件進行控制。杠桿由銷座叉桿組成。5

罩的作用是避免在使用開關的瞬間打火造成短路滅弧罩。滅閉合桿。閉合線圈和磁路組件被安裝在閉合裝置盒內(nèi)，由閉合裝置3.牽引逆變器牽引逆變器(圖8-7)將1500V

恒定電壓轉換為用于牽引電動機的三相

電流輸出(針對不同的速度和力矩，頻率和振幅可變)。對用于車控布

置的牽引逆變器(每節(jié)動車配置一個牽引逆變器，逆變器輸出同時連接

4個牽引電動機),4個牽引電動機分別布置在4個動軸上。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理控制放大器圖8-7

牽引逆變器8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理牽引逆變器采用脈寬調(diào)制(pulsewidthmodulation,PWM)

模式，早期使用的功率元件是門極關斷晶閘管(gateturnoffthyristor,GTO),近年來隨著絕緣柵雙極型晶體管(insulatedgatebipolartransistor,IGBT)

技術的不斷發(fā)展，牽引逆變器的功率元件已經(jīng)普

遍采用IGBT元件。(1)牽引逆變器的電路結構。牽引逆變器電路主要由輸入電路、逆變器單元、牽引控制單元構成。圖8-8為牽引系統(tǒng)的拓撲結構。除

以上部分外，牽引逆變器電路還包括各種輔助的電源供應、散熱系統(tǒng)等。受流器主煙晰器4連m冊下預充電電路-封動電阻圖8-8

牽引系統(tǒng)的拓撲結構司機控捕器

列校測系統(tǒng)

ATD遞變和新液模塊老引控制

電子單元毫引電勸機制動系續(xù)感應器①輸入電路。輸入電路包括線路電抗器、線路接觸器和線路電容器。它們的設計考慮了牽引逆變器最大輸入電流、最大允許沖擊電流、線路電壓瞬間變化和電磁兼容性

(electro

magneticcompatibility,EMC)

要求等因素。牽引系統(tǒng)中的線路電感器與電容器組成LC濾波電路，其作用是減少線路電壓的瞬變和諧波，穩(wěn)定逆

變單元的輸入直流電壓，保證逆變單元得到一個優(yōu)質的直流電壓。同時，線路電感器也起到扼流作

用，扼制電感器后端在接地短路或逆變單元故障時產(chǎn)生較大的電流。因此，線路電感器通常也稱為平波電感器。每個逆變單元都有一個線路電感器。線路電感器的安裝位置在設計牽引系統(tǒng)時應總體

考慮，一般安裝在箱體外的線路電感器可以不采用強迫風冷，利用列車行進時的自然對流就可以滿

足散熱需求；安裝在箱體內(nèi)的線路電感器需要采用冷卻風機進行強迫風冷。輸入電路的一個重要部分是充電回路。正常情況下，牽引逆變器投入使用時先閉合充電接觸器，此

時電流通過充電電阻給電容器充電；當電容器電壓升高到一定程度時，線路接觸器閉合，充電接觸

器斷開，線路接觸器持續(xù)地為逆變單元供電。當系統(tǒng)故障或系統(tǒng)停機時，牽引逆變器通過控制單元

的控制斷開線路接觸器。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理②

逆變器單元。典型的逆變器單元包括一個供電單元、

一個門極驅動單元、兩個測量輸出相電流的電流傳感器、

一個測量線電流的電流傳感器、

一個測量線電

壓的電壓傳感器、

一個放電電阻。逆變器單元通過母線連接到高壓回路上，高壓電源通過逆變器單元逆變后向4個(1C4M配置方式)三相異步牽引電動機提供幅值和頻率可變的電源。電源流入逆變器的方向由逆變器的工作模式而定。牽引過程中，電流從DC+經(jīng)過IGBT逆變后流入電動機；電制動過程中，電流通過二極管流向直流側。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理·制動斬波部分。逆變器配有兩個或一個制動斬波器。外部制動電阻器與這兩個制動斬波器相連。制動斬波器與制動電阻器一起構成制動電路。制動電路的功能是：施加電制動時，牽引電動機是作為發(fā)電動機來運行的，它將列車動能轉換為電能。如果線路能吸收這部分能量(未達到電壓限制的

上限),這部分能量就會通過逆變器重新生成電能進入供電網(wǎng)絡；如果線路不能吸收這部分能量(已達到電壓限制的上限),那么制動斬波器將在控制單元的控制下接通。此時，制動能量在制動電阻器中被轉換為熱能，以阻止電壓超過上限。a.逆變器單元的構成。逆變器部分。PWM

逆變器由三相組成，每一相帶兩個開關，它們都使用IGBT(GTO)模塊。在輸出端子上，PWM

逆變器提供可變頻率、可變振幅的三相電源，用于持續(xù)改變所連接的牽引電動機的轉速和轉矩。逆變器分為通風和不通風兩個區(qū)域。逆變器控制單元、導線和電動機電流傳感器、電壓傳感器、帶有門控電路的電源半導體及帶有持續(xù)放電裝置的直流連接電容都被安裝在不通風區(qū)域，通風區(qū)域僅包括帶有電源半導體散熱器的風道。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理b.逆變器單元的工作原理。逆變器單元的工作原理類似于其他的電源逆變器，功率元件開

通關斷的信號由控制單元發(fā)出，通過門極驅動單元來驅動?？紤]到電磁干擾等因素，將功率元件的控制信號轉換為光信號，通過光纖將光信號送入門極控制單元，在門極控制單元上進行光電轉換并將信號放大以驅動功率元件工作。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理③牽引控制單元。牽引控制單元用于實現(xiàn)對牽引逆變器的控制和檢測。每套牽引系統(tǒng)配一個牽引控制單元。牽引控制單元為微機控制系統(tǒng)，負責檢測和控制牽引系統(tǒng)的大部分功能，在列車中是分布式控制系統(tǒng)的一部分。牽引控制單元通過列車線和通信線與列車相連。隨著技術和牽引控制理論的不斷發(fā)展，早期在牽引控制單元中實現(xiàn)的部分功能已經(jīng)在列車控制單元中得到實現(xiàn)。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理(2)牽引逆變器的工作原理。牽引逆變器通過改變VVVF逆變器各開關元件的開通時間來改變負載的電壓，通過改變VVVF逆變器各開關元件的開通周期來改變輸出的頻率。根據(jù)異步電動機的原理，電動機轉矩與電動機電壓和電源頻率之比的平方成正比、與轉差頻率成正比。同時，當轉差頻率為負值時，轉矩為負值，產(chǎn)生制動力。因此，在采用VVVF

逆變器的電動車中，只要控制壓頻比和轉差頻率就可以自由地控制牽引力和再生制動力，即只需要控制逆變器輸出電壓、逆變器頻率、轉差頻率3個因素，牽引系統(tǒng)在城軌車輛運行過程中就會進入不同的工況。4.牽引電動機牽引電動機的類型有許多種，如直流牽引電動機、交流異步

牽引電動機和交流同步牽引電動機等。在城軌車輛上應用較

為廣泛的牽引電動機是直流牽引電動機和交流異步牽引電動

機。但由于直流牽引電動機必須有換向器才能工作，除結構

復雜外，檢修工作量也較大，因此直流牽引電動機的發(fā)展受

到了很大的限制。而具有結構簡單、牢固、單位功率體積小、

質量輕及制造成本低且維修少等一系列優(yōu)點的交流異步牽引

電動機在城軌車輛上的應用越來越廣泛。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理(1)交流異步牽引電動機的特點。①

交流牽引電動機沒有換向器，結構簡單、可靠性高、維護少甚至不需要維

護。②

轉子簡單而堅固，定子繞組沿圓周均勻分布，又沒有換向器工作圓周速度的限制，可選用高轉速和高傳動比，從而顯著減小了電動機的質量，獲得了較大的單位質量功率，減小了電動機的體積。③

有良好的牽引性能。合理地設計三相交流電動機的調(diào)頻、調(diào)壓特性，可以

實現(xiàn)大范圍的平滑調(diào)度，充分滿足機車牽引運行的需要；同時又具有防空轉的

性能，使黏著利用率提高。另外，三相交流牽引電動機對瞬時過電壓和過電流很不敏感，啟動時能在更長的時間內(nèi)產(chǎn)生較大的啟動力矩。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理①

定子。定子由電氣絕緣鋼片疊裝而成的定子鐵芯組件被

冷縮裝配到定子殼體內(nèi)，形成一個固定式定子單元。定子鐵芯組件和定子殼體中有通風用的軸向風道。定子繞組被

插到定子鐵芯組件的槽中。這些槽由槽蓋密封，線圈的繞

組端、定子線圈和連接線排采用銅焊方式焊接在一起。接

線盒被鑄造在定子殼體上，由接線盒蓋覆蓋。帶有繞組的

定子鐵芯組件采用真空浸漬，可滿足耐熱等級200的要求。②轉子。轉子由電氣絕緣鋼片疊裝而成的鐵芯組件被冷縮

裝配到由高強度熱處理鋼制成的轉子軸上，同時配以分別

布置于其左右的轉子止推環(huán)。轉子配有通風用的軸向風道。

銅制轉子線排位于鐵芯組件的槽中。(2)交流異步牽引電動機的結構。交流異步牽引電動機主要由定子和

轉子兩部分組成，如圖8-9所示。定子和轉子之間有一定的間隙。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理圖8-9交流異步牽引電動機的結構1—定子：2—轉子5.制動電阻制動電阻用于在地鐵車輛的電制動過程中將牽引電動機電流中不能再生的那部分制動電

流消耗掉。目前，制動電阻采用模塊化設計，

通常由框架、帶狀電阻、絕緣子等部件組成，

如圖8-10所示。一個制動電阻單元可能由幾

個制動電阻組成。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理圖8-10

制動電阻當帶狀電阻通過制動電流時，以發(fā)熱的方式將能量傳遞出去。根據(jù)這一原理，制動電阻除要求有良好的熱容量、耐振動特性外，還要求具有防腐蝕性能(在高溫下不生成氧化層)。帶狀電阻通過絕緣子安裝在框架內(nèi)。制動電阻按其冷卻方式可分為自然風冷制動電阻和強迫風冷制動電阻。(1)

自然風冷制動電阻(圖8-11)。有些制動電阻利用車輛運行過程中的空氣對流進行冷卻，即自然風冷制動電阻。冷卻空氣從底部進入制動電阻并從帶孔側墻排出。制動電阻包含兩個相互獨立的電阻單元，每個電阻單元均與牽引逆變器和牽引電動機相連。

8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理圖8-11自然風冷制動電阻(2)強迫風冷制動電阻(圖8-12)。強迫風冷制動電阻由入風罩和出風防護罩、風冷電動機、葉輪及主箱體內(nèi)的兩個低阻值電阻組成。整機由安裝吊架吊掛在車體底架上。圖8-12

強迫風冷制動電阻8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理6.主接地回路整列車的接地是通過動車的每個齒輪傳動裝置的接地裝置來實現(xiàn)的，如圖8-13所示。每輛車上設備的

安全接地和低壓開關箱中控制電路的工作接地均直接與本車車體相連。整列車車體通過接地電纜兩兩

連接起來。拖車(Tc)上的輔助逆變器工作接地直接通過過橋線連接到相鄰動車

(Mp)

接地匯流端子

臺上，動車

(Mp

、M)上的VVVF工作接地直接連接到本車接地匯流端子臺上。每輛動車把接地(包括車體接地和高壓設備工作接地)平均分到4個齒輪傳動裝置的接地裝置上，最終實現(xiàn)可靠接地。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理7.司機控制器司機控制器是用來操縱城軌車輛運行的控制器，它利用控

制電路的低壓電器間接控制主電路的電氣設備。司機控制器適用于內(nèi)燃機車、電力機車、動車組、城市輕軌等，用

來控制機車(或動車等)的運行工況和行車速度。司機控制器的面板上有控制手柄和換向手柄兩種操作機構，

如圖8-

14所示?？刂剖直袪恳齾^(qū)、0位(惰行位)、制動

區(qū)、緊急制動位4個擋位。換向手柄有“向后”“

0”“向前”3個擋位?？刂剖直?位、牽引最大位、制動最大位

和緊急制動位在這些擋位之間為無級調(diào)節(jié)且均為定位；通

過轉動同軸的驅動電位器來調(diào)節(jié)輸入電子柜的電壓指令，

從而達到調(diào)節(jié)牽引力和制動力的目的。換向手柄的每個擋

位均有定位，換向手柄穩(wěn)定在相應的擋位中?？刂剖直?、

換向手柄和機械鎖之間實現(xiàn)機械聯(lián)鎖。8.1.3牽引系統(tǒng)的結構和工作原理(a)圖8-14

司機控制器手柄

(a)控制手柄；

(b)換向手柄(b)8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修1.

受流裝置的檢修(1)受電弓的檢修。①

底部框架。檢查框架各焊接點是否存在脫焊、框架是否存在變形或彎曲、漆面是否存在脫漆銹蝕等現(xiàn)象。對嚴重變形或彎曲的部件進行更換，對脫漆銹蝕部位及時進行除銹補漆。②

軸承。清理軸承表面的積灰；檢查軸承轉動副接觸面是否存在點蝕、銹蝕現(xiàn)象，轉動是

否順暢，及時對軸承進行潤滑。③電橋連接線。電橋連接線一般是由多股軟銅導線編織而成的，主要用于短接受電弓上的轉動副部件，防止電流通過轉動副部件時燒蝕轉動副接觸面。檢修過程中主要查看連接線是否存在斷股現(xiàn)象，若有斷股現(xiàn)象應予以更換。更換電橋連接線時，在接線端子及對應的連接處涂上導電脂，以保證接觸面良好的導電性

④

滑板。滑板是與接觸網(wǎng)接觸的部件，是受電弓上最容易磨損的部件。為了最大限

度地減少接觸網(wǎng)導線的磨損，制作滑板的材質應較接觸網(wǎng)的材質軟。當列車高速通過

兩個供電區(qū)段的斷電器時，兩個區(qū)段的過渡段也容易對滑板造成沖擊，損壞滑板。檢修過程中主要查看滑板的磨損及損壞情況。當滑板底部離上部槽口的最小高度為2~3mm

(根據(jù)滑板的型號及地鐵運營公司檢修規(guī)程的不同而不同)時，說明滑板磨損到

限；如果滑板出現(xiàn)較大的缺口，需要對滑板進行更換。⑤驅動氣缸。驅動氣缸為受電弓的升弓提供驅動力，由于驅動氣缸內(nèi)裝有預緊彈簧，所以其拆裝需要借用專用工具來完成。將氣缸分解后，主要檢查活塞表面是否有裂紋、

碰傷，缸內(nèi)壁是否有擦傷，活塞桿是否有變形，彈簧是否存在扭曲變形。氣缸組裝完畢后通氣檢查氣缸工作情況。⑥絕緣子。絕緣子安裝在受電弓框架上，

一方面用于支撐受電弓；另一方面可將受電弓與車體隔離，為了保證良好的絕緣效果在受電弓所在區(qū)域的車頂上還涂有絕緣層。

所以，絕緣子要求具有良好的電氣絕緣性和機械性能。絕緣子一般常采用陶瓷或玻璃纖維聚酯壓制而成。對絕緣子進行檢修時，主要查看絕緣子外觀是否存在裂紋或損傷，其表面是否存在油

污堆積現(xiàn)象。對于存在裂紋或損傷的絕緣子須及時進行更換，絕緣子表面的油污也須

清理干凈。檢查結束后還須對絕緣子進行耐壓和絕緣電阻測試。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修(2)集電靴的檢修。①受流器的清潔。受流器的清潔可以拆下來進行，也可以直接在轉向

架上進行。清潔時可采用弱堿性溶液進行清洗，清洗前必須斷電；或者通過高壓水槍進行清洗。清洗過程中注意不要損壞熔斷器盒子。最

后用壓縮空氣進行干燥。②

集電靴的狀態(tài)檢查。a.碳滑靴的磨損。檢查碳滑靴的磨損指示標記。b.碳滑靴的狀態(tài)。檢查碳滑靴接觸面是否磨損均勻，未磨損過限。c.可接受缺陷?？山邮苋毕莅バ?、劃痕、碳裂紋。d.須更換碳滑靴的缺陷。如果碳滑靴部分損壞或缺失，必須更換碳滑靴。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修2.高速斷路器的檢修(1)合閘裝置的檢修。測量螺管線圈的阻值，若阻值與標稱值不符，則應更換線圈。檢查

線圈與鐵芯之間是否有碰擦痕跡，檢查鐵芯是否動作自如。對機械連鎖機構進行潤滑。正

常情況下，潤滑能延長高速斷路器的壽命。潤滑脂應使用專用油脂，不準使用其他油脂。(2)動、靜觸點的檢修。檢查動、靜觸點的“熔化”程度，如果“熔化”程度嚴重，應更換觸點。觸點應成對更換，更換完畢后還應檢查動、靜接觸面的接觸情況。(3)接線端的檢修。清潔、打磨主要線端及電纜的接觸面，使兩個接觸面的接觸保持緊密

貼合，防止接觸電阻增大而損壞電纜及主接線端。(4)滅弧罩的檢修。將滅弧罩拆開，檢查滅弧柵片的情況。對于燒灼厲害的滅弧柵片應予以更換。在組裝滅弧柵片時，應注意柵片的安裝角度。(5)輔助開關的檢修。檢查輔助開關時應測量開關觸點的接觸阻值，同時還應檢查機械部件的工作情況。此外，當高速斷路器使用到一定期限時，應更換機構內(nèi)的所有彈簧部件。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修3.牽引逆變器的檢修(1)通風散熱區(qū)域的檢修。逆變模塊中有許多大功率的半導體元件，這些元件在工作

時會散發(fā)大量的熱量，為了保護它們，提高其可靠性和延長其使用壽命，通常在這些

元件上安裝散熱片。通過冷卻風扇或車輛運行時的空氣對流將熱量帶走。當散熱片上

積累了較多的灰塵或散熱風道被異物堵住時，會影響元件散熱。因此，檢修過程中應

經(jīng)常對散熱片和散熱風道進行清潔，除去散熱片上的灰塵和雜物，清理散熱風道里的

堵塞物，保證風道內(nèi)空氣流動順暢。(2)控制板的檢修?？刂瓢逋ǔ橛≈凭€路板，在檢修過程中須小心清潔。在清潔過

程中，檢修人員須采取防靜電措施，保證線路板上的元件不因靜電影響而損壞。同時，

如果控制板上有接線端，應對接線端進行清潔，檢查其外觀是否存在變色、開裂、損

壞等現(xiàn)象，必要時進行打磨，以保證與電纜、控制線接觸良好。對于控制板上的各模

塊，應檢查其是否發(fā)生變形、變色、破損等情況，必要時對相應模塊板卡進行更換。(3)牽引逆變器箱體蓋及緊固件的檢修。檢查牽引逆變器吊掛點緊固螺栓的防松線是

否清晰和錯位，箱體是否損壞、變形，焊接處是否開裂，箱蓋的鎖閉功能及接地狀況是否正常，等等。如有必要，應進行維修或更換。對于箱蓋的橡膠密封件，檢查其是

否存在老化、破損等情況，如果老化、破損的橡膠密封件影響到箱體的密封性能，應

予以更換。(4)牽引逆變器箱體的檢修。牽引逆變器箱體外觀無缺陷，配線電線無變質、無損壞，端子無變形、無褪色、無開裂和無損壞，端子螺栓無松動，安裝螺栓無松動。對箱體內(nèi)部進行清潔，確保箱體內(nèi)沒有灰塵。檢查絕緣安裝面、絕緣端子和絕緣柱等，無變色、

開裂、脫層等現(xiàn)象。(5)元件的檢修。對于電阻元件，檢查其表面是否出現(xiàn)變色、損壞、起皮、脫層等情況，電阻元件接線端腳是否連接牢固。對于電容元件，檢查其是否出現(xiàn)變形、變色、破

損、漏液等情況，電容接線端腳的緊固狀態(tài)是否良好。(6)繼電器單元及電壓電流傳感器的檢修。繼電器單元接線良好，電纜電線扣件排列整齊；繼電器表面沒有損傷、褪色、開裂等現(xiàn)象，外觀完好，安裝螺母無松動。電壓電

流傳感器外觀良好；進出線正常；接線端子無松動，排列有序。(7)牽引控制單元的檢修。牽引控制單元通常安裝在密閉的箱體內(nèi)，該箱體具有良好的防潮、抗電磁干擾、抗震、防塵等特性。因此，在日常維護中一般不需要對牽引控制單元進行檢修。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修在檢修過程中，如果發(fā)現(xiàn)牽引控制單元所在的箱體中存在水跡或積灰較

多的情況，應對控制系統(tǒng)進行分解，檢查并清潔印制電路板。在檢查、

清潔印制電路板時，檢修人員應采取防靜電措施。牽引控制單元的調(diào)試一般是在裝車后的靜態(tài)調(diào)試中進行的，可通過相應的通信軟件，利用用戶程序進行測試，通過觀察部件的工作狀態(tài)或測量輸出波形來判斷系統(tǒng)工作是否正常。4.牽引電動機的檢修(1)吹掃。在分解牽引電動機前，需要利用高壓空氣對牽引電動機的表面進行吹掃，除去表面的灰塵和污物。吹掃應在自帶吸塵裝置的專用吹掃間內(nèi)進行，作業(yè)人員應戴好防塵面具。(2)拆解。將電動機置于水平操作平臺上，依次拆除速度傳感器、排

風罩、轉子、傳動端軸承、非傳動端軸承；對拆下來的部件依次進行編號，便于后續(xù)組裝。(3)清洗。對電動機內(nèi)部進行吹掃、清洗和擦拭。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修(4)檢查和檢修。檢查電動機繞組、定子、轉子是否存在燒灼、擦

傷的痕跡。對于燒灼情況，需要測量阻值是否符合規(guī)定，并檢查匝間是否存在短路現(xiàn)象，如果存在該現(xiàn)象，應更換繞組。對于擦傷痕跡，需要檢查軸承或軸承安裝室，對軸承損壞的應進行更換，對軸承安裝室有磨損的，輕微的可以通過噴涂來修復，嚴重的則需要對端蓋進行更換，同時對軸承潤滑油脂進行更換。(5)測量。①測量三相繞組的阻值是否一致，檢測繞組狀態(tài)是否正常。

②

測試繞組對地絕緣電阻，檢測繞組是否對地擊穿。(6)組裝。按照拆解的反向順序，依次對各部件進行組裝。5.制動電阻的檢修(1)定期清潔制動電阻及制動電阻箱；利用壓縮空氣清潔電阻器，確保無污物附著。(2)制動電阻接線端子的接線牢固，導線和接地線的外觀完好，絕緣部分無老化、脫落、損壞等現(xiàn)象；更換有裂紋或破損的絕緣端子；對于接線端子，檢修時應采用清潔、打磨等方法進行處理，保證其與電纜接線端有良好的接觸面。(3)電阻器單元之間無異物、無重聯(lián)，電阻器與陶瓷間隔柱是清潔的，絕緣體和陶瓷間隔柱無裂痕、無損壞。(4)電阻器內(nèi)部連接緊密，無腐蝕現(xiàn)象；電阻單元是否有過熱燒灼痕跡，如有需要更換。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修5.制動電阻的檢修(5)檢查帶狀電阻是否變形，如果冷態(tài)下帶狀電阻變形，

一旦通過制動電流，其變形會更加嚴重，極易造成電阻之間的短路，因此必須予以更換。(6)在端子之間測量的制動電阻的阻值應符合有關標準，否則應予以更換。由于帶狀

電阻的阻值很小，通?？梢圆捎秒姌蚍绞竭M行測量。(7)利用1000V高阻表檢查絕緣狀況，阻值應不小于20MQ。(8)所有的安裝螺母、插頭無松動、無裂紋。8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修8.1.4牽引主電路系統(tǒng)主電路的檢修6.司機控制器的檢修(1)檢查凸輪外表面是否有磨損痕跡，如有應進行更換。對轉軸表面進行

潤滑、清潔。(2)檢查轉換開關，測量轉換開關觸點阻值是否正常。大修時應更換所有

的轉換開關。(3)檢查電位器的工作情況。電位器電阻值在整個工作范圍內(nèi)的變化應是平滑的，對于阻值有跳動的電位器應更換。大修時應更換所有的電位器。(4)主接觸器組裝完成后，應檢查各部件的聯(lián)鎖功能。同時，還應檢查在不同工作模式下相對應的轉換開關的工作是否正常。任務8.2輔助電氣系統(tǒng)的檢修輔助電氣系統(tǒng)概述輔助電氣系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容輔助電氣系統(tǒng)的主要組成1.負載形式輔助電氣系統(tǒng)是城軌車輛各個電氣系統(tǒng)能夠正常工作的電源輸入，車輛上的空調(diào)、列車照明系統(tǒng)、列車廣播系統(tǒng)、蓄電池充電器等負載，其工作電源均是由輔助電氣系統(tǒng)提供的。

負載形式主要分為交流負載和直流負載。(1)交流負載。交流負載通常是指純感性、純?nèi)菪约胺羌冏栊载撦d，就是說此設備的工作

電源需要交流電源。例如，輔助電氣系統(tǒng)為車輛上的交流負載(如空調(diào)、電氣設備通風機、

空氣壓縮機等)提供AC380V

及AC220V

電源。(2)直流負載。直流負載是指純阻性負載，此設備的工作電源需要直流電源。例如，輔助電氣系統(tǒng)為車輛上的控制系統(tǒng)、客室車門控制和驅動系統(tǒng)、列車應急照明系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等直流輔助負載提供DC110V

電源，為車輛上的前照燈、刮雨器系統(tǒng)、司機控制器等

提供DC24V電源。8.2.1

輔助電氣系統(tǒng)概述2.輔助電氣系統(tǒng)的發(fā)展隨著電力電子器件的發(fā)展，輔助電氣系統(tǒng)也經(jīng)歷著不同方案的發(fā)展過程。由于新

一代性能優(yōu)良的IGBT器件發(fā)展迅速，到目前為止，歐洲各國及日本等國的車輛輔

助電氣系統(tǒng)大都采用IGBT模塊。目前，城軌車輛上的輔助逆變器均采用由電力電

子器件構成的靜止式變流機組，構成方案大致有以下幾種：(1)斬波穩(wěn)壓再逆變，加變壓器降壓隔離。(2)三點式逆變器加變壓器降壓隔離。(3)電容分壓兩路逆變，加隔離變壓器構成12脈沖方案。(4)兩點式逆變器加濾波器與變壓器降壓隔離。(5)直直變換器與高頻變壓器隔離加逆變的方案。8.2.1

輔助電氣系統(tǒng)概述8.2.1

輔助電氣系統(tǒng)概述這些方案各有特點，而且都能滿足地鐵或輕軌車輛的要求。DC110V

蓄

電池充電電源在目前的方案中，對DC110

V蓄電池充電電源主要有兩種不同的設想：

一是通過50Hz隔離降壓變壓器來實現(xiàn)；二是將獨立的直直變換器直接接于供電網(wǎng)壓，通過高頻變壓器隔離后再整流，最后濾波

得到DC110V控制電源。比較兩種設想，后者是獨立的，與輔助逆變器

無關，不會受到輔助逆變器故障的影響，在供電方面有一定的優(yōu)勢；但

是因為需要獨立的直流電源，所以成本有所增加。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成輔助電氣系統(tǒng)主要由輔助逆變器、擴展供電裝置、蓄電池充電器和蓄電

池等組成。輔助電氣系統(tǒng)工作狀態(tài)的正常與否將直接影響整個列車的功能。特別是當數(shù)輛車發(fā)生輔助電路故障時，會導致列車發(fā)生運行故障，甚至造成整條線路的運行中斷。因此，輔助電氣系統(tǒng)對保障整個城軌車

輛運營系統(tǒng)高效、可靠、安全的運行是極其重要的。輔助電氣系統(tǒng)的基本原理如圖8-15所示。過壓電阻圖8-15

輔助電氣系統(tǒng)的基本原理線路過濾器電容器相過濾器

MMDC+DC-過

壓

斷路器逆變器變壓器+1.輔助逆變器輔助逆變器直接通過受電弓從接觸網(wǎng)獲得1500V高壓

電，經(jīng)內(nèi)部轉化處理后向列車提供380V交流電和110

V低壓直流電。輔助逆變器的安裝位置如圖8-16所示。

DC110V

經(jīng)過DCDC

電壓變換器變換得到DC24V。

輔助

電氣系統(tǒng)通過列車通信網(wǎng)絡實施控制和診斷，具有自

診斷和故障記錄功能，在司機室顯示屏上能顯示系統(tǒng)

的狀態(tài)及故障情況。輔助電氣系統(tǒng)裝有專門的USB或

以太網(wǎng)通信端口，可以方便地讀取診斷數(shù)據(jù)，可以用

裝有相應的地面分析軟件的便攜式測試裝置(portable

test

unit,PTU)采集和分析故障信息。TMp2U

W輔助逆變器

-8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成圖8-16

輔助逆變器的安裝位置MIU

WTe0o

00輔助逆變器-工MplM2Te輔助逆變器還設置了應急啟動電源，用于主蓄電池失壓時啟動輔助逆變器和低壓電源。輔助電氣系統(tǒng)

的控制及參數(shù)配合必須保證在規(guī)定條件下輸出的電壓和電流穩(wěn)定，不出現(xiàn)振蕩。當輸入電壓降至DC1

000V

以下時，輔助逆變器立刻停止工作；當輸入電壓上升超過DC1100V

(暫定),并至少持續(xù)3s(時間可調(diào)節(jié))時，輔助逆變器自動啟動。當輸入電壓為DC1000～1800V時，輔助逆變器輸出額定負

荷。當輸入電壓等于額定電壓(DC1500V)時，對于160%總負載容量輸出，輔助逆變器可至少運行10

s才關斷；對于200%總負載容量輸出，輔助逆變器立即關斷。在正常條件下，輔助逆變器能無故障地

承受負載的階躍變化，保護裝置不動作。當輔助逆變器產(chǎn)生±30%額定負載的負荷變化時，其輸出電壓

的瞬間變化范圍為-20%~15%,并在300ms

內(nèi)恢復到額定值。在輔助逆變器已經(jīng)帶有部分負載的情況下啟動空氣壓縮機等泵類負載，其瞬時沖擊電流可能超過輔助逆變器的額定輸出電流，這時輸出電壓允許下降20%;但當過電流消失后，輸出電壓將在300ms

內(nèi)恢復到額定值。為便于安全檢修，輔助逆變器在高壓輸入端設有隔離接地開關。當輔助逆變器運行時，隔離接地開關

與輸入進線相連；當輔助逆變器檢修時，隔離接地開關與地相連。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成蓄電池充電器將輸入電壓轉換成電位分離的DC110V

輸出電壓。在正常運行模式下，蓄電池充電器的主要功

能是對車載電池進行充電，同時以DC110V

為車載輔助設施供電。110V直流電源的主要用電設備有110/24V直流變換器、照明、牽引和輔助逆變器的控制部件。110V直流電還

能被轉換為+24V直流電和+12V直流電，用于驅動各種不同設備中的操縱和控制單元。充電器內(nèi)部電源由主蓄電池供應，并備有一個緊急啟動電池，用于緊急情況下的充電器內(nèi)部供電。當蓄電池

電壓供給充電器時，將啟動內(nèi)部電源，同時啟動內(nèi)部微處理器控制系統(tǒng)，并等待啟動信號。在這種狀態(tài)下，

可以對充電器進行分析診斷。

一旦得到啟動信號，充電器即開始工作，輸出電壓將按一定斜率上升，在2s內(nèi)

達到額定輸出電壓(當輸出電流在額定界限內(nèi)時)。而該啟動時間只有在已完全啟動微處理器的前提下才能達到，否則，系統(tǒng)將在20s內(nèi)啟動。如果輸入電壓中斷，蓄電池充電器會立即停止工作。當輸入電壓重新達到規(guī)定值時，蓄電池充電器將自動在

2s內(nèi)進入滿負載工作狀態(tài)。③單相逆變器。在單相輸出的情況下，即使逆變器輸入的是一個恒定的直流電壓，而且逆變器開關不是脈寬調(diào)制，要控制逆變器輸出電壓的幅值與頻率也是可以的，所以這種逆變器必定是前面兩種逆變器的組合。應該注意的是，電壓抵消法只適用于單相逆變器而不適用于三相逆變器。①脈寬調(diào)制逆變器。在電壓源型逆變器中輸入的直流電壓是恒定的，要求逆變器采用脈寬調(diào)制方式，既能控制輸出電壓頻率，又能控制輸出電壓幅值。因此，這種逆變器稱為脈寬調(diào)制逆變器。②方波逆變器。在電壓源型逆變器中，為了控制所輸出的交流電壓的幅值，要求輸入的

直流電壓是可控的，所以只要求逆變器能控制輸出電壓的頻率。由于輸出的交流電壓具有與方波類似的波形，因此這種逆變器稱為方波逆變器。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成(1)輔助逆變器的類型。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成(2)輔助逆變器的主要電路。輔助逆變器的主要電路包括初充電電路、輸入濾波電路、逆變器電路、AC

濾波電路和整流電路。在輔助逆變器中，利用初充電電路、輸入濾波電路、逆變器電路和AC濾波電路將DC1500V變換為交流電，

將三相輸出變壓器與高壓側絕緣變壓到AC380V后輸出。①初充電電路。取自接觸網(wǎng)的DC1500

V高壓電經(jīng)過高速斷路器、濾波電抗器后，先經(jīng)過二極管和充電電阻給濾波電容充電，等到濾波電容充電完成88%時，晶閘管導通，繼續(xù)給濾波電容充電。需要注意的是，在輔助逆變器停止工作后，濾波電抗器有一個放電過程，在此過程中為了避免高溫或觸電，不要開啟箱蓋

或觸摸，必須在確認放電已經(jīng)完成后才可以進行維修和各種作業(yè)。②

輸入濾波電路。因網(wǎng)壓會在1000~1800V

之間變化，不是穩(wěn)定的1500V,

故需要通過濾波電抗器來進行

濾波穩(wěn)壓，以便為后面的元件提供穩(wěn)定的電壓。③

逆變器電路。利用IGBT開關元件的不同通斷組合順序進行逆變，控制輸出三相四線交流電。④

AC

濾波電路。AC

濾波電路將逆變電路逆變出的雜波和干擾成分去除，使之具有更加理想的正弦波型。⑤

整流電路。整流電路是將輔助逆變器逆變出的三相交流電經(jīng)過變壓、整流后得到穩(wěn)定的AC380V

、DC

110V、DC24V電源，供給負載用電。2.擴展供電裝置當一個單元的輔助逆變器故障時，可通過擴展供電裝置(圖8-17)向

故障單元提供AC380V

電源，保證整車輔助設備用電正常；但部分設備(如空調(diào))需要減載運行。根據(jù)城軌車輛設計的不同，擴展供電裝置的安裝位置有所差異，

一般安裝在M

車上。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成圖8-17

擴展供電裝置3.蓄電池充電器蓄電池充電器(圖8-18)作為輔助電氣系統(tǒng)中的

一個重要部件，用來將輸入電壓轉換成直流110

V輸出電壓。蓄電池充電器在正常工作狀態(tài)下，除對車載蓄電池進行充電外，還為其他輔助設備

提供DC110V電源輸入。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成圖8-18

蓄電池充電器4.蓄電池蓄電池(圖8-19)作為緊急負載供電電源，其主要作用如下：(1)在列車啟動前激活各控制系統(tǒng)，同時為輔助逆變器提供控制電源。(2)當列車無網(wǎng)壓時，蓄電池的容量能夠為緊急照明、

緊急通風、火災和煙霧探測系統(tǒng)、門控設備、無線電、公共廣播系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)及列車各控制系統(tǒng)供電，維持上述系統(tǒng)運行規(guī)定的緊急供電時間，滿足乘客安全逃生與列車供電需求。8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成圖8-19

蓄電池1一端子；2—塑料黏結式負極(Cd);3—

外殼；4—隔膜；5—燒結正極(Ni);6—

電解液儲備；7—阻燃氣塞8.2.2輔助電氣系統(tǒng)的主要組成蓄電池箱(含控制箱)主要完成蓄電池對外供電，通過控制箱中的負荷開關靈活地控制

蓄電池供電的通斷，利用熔斷器保護電路，避免電流過大造成器件損壞。蓄電池箱控制系統(tǒng)如圖8-20所示。圖8-20

蓄電池箱控制系統(tǒng)1.

輔助逆變器的檢修(1)吹塵清潔散熱器、輔助逆變器箱的內(nèi)部，配線電線無變質、無損壞；端子無變形、無

褪色、無開裂、無損壞，端子螺栓無松動。(2)箱內(nèi)電子元件完好，所有電路板和元件完整，安裝狀態(tài)良好；安裝的螺母無松動；電容、電阻未發(fā)生異常膨脹和變形；電線電纜無損壞，固定良好；控制單元連接插頭連接狀態(tài)良好。(3)接觸器的主觸點無燒灼痕跡，如有應用細砂紙打磨；接觸器的安裝狀態(tài)完好，安裝螺母、插頭、接線無松動；手動試驗接觸器的動作正常；清潔接觸器的滅弧罩及接觸器裝置。8.2.3輔助電氣系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容8.2.3輔助電氣系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容2.擴展供電裝置的檢修(1)對電氣連接部分進行檢查，確認無過熱痕跡。對通電部分進行緊固，對箱體內(nèi)部進行吹塵清潔。(2)檢查箱體是否存在變形，如果變形超過10mm

應進行修正；檢查箱

蓋密封部分是否存在裂紋，如有異常應進行更換。(3)檢查電磁接觸器的外觀，確認無異常；檢查絕緣物、絕緣樹脂是否變色和有裂紋，如有異常應更換新的配件。8.2.3輔助電氣系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容3.蓄電池充電器的檢修蓄電池充電器作為蓄電池的充電設備，檢修時主要檢查充

電機模塊無變色、無變形、無損傷；線纜插頭緊固到位，線纜狀態(tài)良好，無變色、無鼓包；充電機模塊電阻無變色、

無變形、無損傷，并測量其阻值在規(guī)定范圍內(nèi)；清潔并檢

查充電機模塊散熱器無變形、無損傷；充電機輸入電抗器

無變形、無破損；電氣連接線和功率接地線無損壞、無腐

蝕。8.2.3輔助電氣系統(tǒng)檢修的主要內(nèi)容4.蓄電池的檢修(1)電池盒、導輪安裝位置正確，絕緣墊板無脫落。(2)清潔電池外表面的電解液及殘渣污垢，并對電池箱內(nèi)外進行清洗，必須仔細清潔每個蓄電池單體。(3)檢查蓄電池殼體、通風塞、溫度傳感器。蓄電池殼體無嚴重變形，無裂紋、漏液現(xiàn)象。(4)電池氣塞良好，加注蒸餾水至最高液面。(5)檢查蓄電池間的連線、連接板、螺釘、絕緣護套。蓄電池間的連線、連接板、螺釘無過熱、變色現(xiàn)象，接線端子壓接良好，螺釘緊固，絕緣頭無破損，絕緣護套無過熱熔化、破損現(xiàn)象，安裝到位。(6)拆下蓄電池組，對蓄電池進行修復性的充放電維護。(7)測量蓄電池單體電壓，查看其是否符合標準。(8)將蓄電池裝車，所有安裝螺母、插頭無松動、無裂紋。TCMS

的故障診斷TCMS

的主要功能TCMS的組成TCMS的日常檢修任務8.3TCMS

的檢修TCMS

采用分布式總線網(wǎng)絡控制技術，劃分為兩級：列車控制級和車輛控制級。列車控制級總線

和車輛控制級總線均采用電氣中距離介質

(electrical

medium

distance,EMD)

的MVB。中繼模

塊作為列車級總線和車輛級總線的網(wǎng)關，可以實現(xiàn)列車級總線到車輛級總線的數(shù)據(jù)轉發(fā)功能。

此外，事件記錄模塊具備以太網(wǎng)接口，TCMS

可以通過事件記錄模塊的以太網(wǎng)接口或MVBEMD

接

口借助車載無線傳輸系統(tǒng)將MVB

上的列車狀態(tài)和故障數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)降孛孢\營控制中心，實現(xiàn)

列車遠程監(jiān)控功能。TCMS

通過MVB/422

網(wǎng)關與實時無線傳輸系統(tǒng)相連，其他系統(tǒng)通過MVB

接口

接

入TCMS。列車按照不同的功能與硬件配置分為帶司機室的拖車

(Tc車)、帶受電弓的動車

(Mp)

車和不

帶受電弓的動車

(M

車)三種車型。不同車型由數(shù)量不同的車輛控制模塊、事件記錄模塊、中

繼模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸入/輸出模塊、人機接口模塊和必

要的總線終端器構成。任務8.3TCMS

的檢修TCMS

主要包括中央控制單元、遠程輸入/輸出模塊、中繼器、人機接口單元、列車數(shù)據(jù)

記錄儀等。(1)中央控制單元。兩個中央控制單元分別位于Tc1車和Tc2車，用來實現(xiàn)列車控制、

監(jiān)視和故障診斷功能。(2)遠程輸入/輸出模塊。每輛車都具有遠程輸入/輸出模塊，用來實現(xiàn)對110V控制電路的主要信號進行采集和控制。(3)中繼器。Mp1車和Mp2

車分別安裝了兩個互為冗余的中繼器模塊，用來實現(xiàn)對MVB

信號的中繼傳輸，保證信號的傳輸質量。(4)人機接口單元。兩個人機接口單元分別位于列車的Tc1車和Tc2車，負責顯示設備狀態(tài)和指導司機操作。(5)列車數(shù)據(jù)記錄儀。Tc1車和Tc2車各設置一臺列車數(shù)據(jù)記錄儀，用來對列車主要設備的運行狀態(tài)和故障信息進行冗余采集和記錄。8.3.1TCMS的組成8.3.2

TCMS的主要功能TCMS

為所有子系統(tǒng)設備留有標準的通信接口，并具有成熟可靠的接口通信規(guī)范，所有具有MVB通信接口的子系統(tǒng)都能可靠接入。連接到MVB上的各個子系統(tǒng)的控制單元主要包括列車自動控制(automatictraincontrol,ATC)

裝置、牽引控制單元、制動控制單元、輔助電源控制單元、空調(diào)控制單元、

車門主控制單元、列車乘客信息系統(tǒng)(passengerinformationsystem,PIS)控制單元等。其他沒有MVB接口的子系統(tǒng)可通過MVB總線協(xié)議轉換模塊連接到MVB網(wǎng)絡中。整個TCMS包括車載硬件、控制軟件、診斷軟件、監(jiān)視軟件和維護工具等。8.3.2

TCMS的主要功能CMS

的主要功能如下：1.控制功能TCMS能夠將牽引制動控制指令及時傳遞給牽引制動系統(tǒng)，各車輛中央控制單元、終端控制單元之間控制信息的收發(fā)由系統(tǒng)的總線控制系統(tǒng)完成。2.監(jiān)視功能TCMS

能夠實時監(jiān)控車輛各系統(tǒng)設備的運行狀態(tài)，主要包括牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)等，通過接口與各子系統(tǒng)設備直接相連，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)。3.診斷功能系統(tǒng)根據(jù)從各裝置接收到的故障信息進行列車故障診斷，即在每個中央控制單元中設有獨立于指令傳送微處理器的32位微處理器，用于故障數(shù)據(jù)的處理。中央控制單元通過列車總線控

制系統(tǒng)接受從各子系統(tǒng)傳來的故障信息，并附帶一定的相關數(shù)據(jù)和相應的時間。8.3.3

TCMS的故障診斷作為TCMS的重要組成部分，故障診斷系統(tǒng)可以協(xié)助司機和檢修人員進行工作，當故障發(fā)生時，

協(xié)

助司機采取適當?shù)牟僮?，并使維護人員更容易地查找并解決故障。1.故障等級根據(jù)故障對子系統(tǒng)或列車性能或安全性的影響，可將故障劃分為不同的等級。(1)用于列車診斷的故障等級分為以下3級：①

1級——嚴重故障，列車必須在本站或下一站退出服務，如“制動控制單元嚴重故障”等影響牽

引/制動性能的故障。②

2級——中級故障，即影響運營的故障，列車必須在終點站退出服務，返段檢修，如“乘客信息系統(tǒng)嚴重故障”等影響運營服務質量的故障。③

3級——輕微故障，即不影響運營服務的其他故障，可在列車日檢時處理，如“一個空調(diào)系統(tǒng)嚴重故障”等不影響運營服務的故障。8.3.3

TCMS的故障診斷(2)列車子系統(tǒng)部件故障應劃分為以下三個故障等級：①

輕微故障。不影響部件系統(tǒng)功能的故障為輕微故障。②中等故障。限制部件系統(tǒng)功能的故障為中等故障。③嚴重故障。嚴重影響系統(tǒng)的故障為嚴重故障。發(fā)生嚴重故障時，系統(tǒng)自動關閉。當子系統(tǒng)部件發(fā)生單個故障時，故障診斷系統(tǒng)可根據(jù)整列車的故障情況及該子系統(tǒng)部件故障對列車運營的影響程度，對故障進行綜合評估，并給出合適的應急指引。所有子系統(tǒng)的故障都對應到相應的列車故障等級。8.3.3

TCMS的故障診斷2.故障診斷的實現(xiàn)故障診斷系統(tǒng)的硬件包括列車數(shù)據(jù)及事件記錄器、列車中央控制單元、司機室人機接口、遠程輸入/輸出模

塊等。列車數(shù)據(jù)及事件記錄器負責接收各個子系統(tǒng)通過MVB傳輸?shù)墓收闲畔?，按照故障分類進行存儲和報警提示。

各子系統(tǒng)通過MVB

傳輸故障發(fā)生時的信息到列車中央控制單元，由列車中央控制單元傳送給列車數(shù)據(jù)及事

件記錄器。另外，實時性要求高的故障在被傳送給列車中央控制單元的同時，也被直接傳送給列車中央控

制單元。列車中央控制單元將日期和時間加到設備項的故障代碼上，并將對應的故障發(fā)送給司機室人機接

口。司機室人機接口內(nèi)部具有即時(當前發(fā)生的)故障判別能力，當故障發(fā)生時，即時提示給司機。在司機室人機接口上，每條純文本信息都分配有故障代碼，根據(jù)不同的故障類別進行故障評估。故障類別

和純文本信息顯示在司機室人機接口的界面上。此外，司機可以通過司機室人機接口獲得其必須實施的操作的指導說明。司機室人機接口故障顯示分為運行診斷和保養(yǎng)診斷兩個層次。8.3.3

TCMS的故障診斷3.TCMS

的冗余設計在整車控制上，

一般會設置備用模式，與運行及安全有關的控制除列車通信網(wǎng)絡外，還有

硬線連接，以保證整個系統(tǒng)的安全可靠性。TCMS正常時，司機控制器的指令等信號通過網(wǎng)絡傳輸；TCMS故障時，采用備用模式，司機控制器的指令通過硬線傳輸，列車仍然可以牽引運行。并且，TCMS

的主要硬件設備也采用了冗余設計。(1)MVB的冗余。MVB采用兩對互為冗余的雙絞線，

MVB的線路A和線路B同步發(fā)送相同

的數(shù)據(jù)。該冗余設計可以防止傳輸線、引腳接點及收發(fā)器的錯誤所引起的MVB傳輸故障。(2)中央控制單元的冗余。為保證中央控制系統(tǒng)的可靠性，中央控制系統(tǒng)由兩臺硬件完全一樣的中央控制單元構成，兩臺設備(一個為主設備，

一個為從設備)具有相同的功能，

一個中央控制單元故障不影響TCMS控制、診斷和監(jiān)視功能的實現(xiàn)。(3)中繼器的冗余。

一般在列車的2車和5車分別安裝有互為冗余的中

繼器模塊，當一個中繼器模塊故障時，另一個中繼器模塊對信號進行中繼傳輸，不會影響列車的正常運行，如圖8-21所示。(4)數(shù)據(jù)記錄儀的冗余。Tc1車和Tc2車各設置一臺列車數(shù)據(jù)記錄儀，兩臺設備完全冗余，記錄的信息完全一樣。(5)Tc

車RIOM

模塊的冗余。Tc1車和Tc2車各設置兩個遠程輸入/輸出模塊，用來對司機控制器指令信號、方向手柄信號等重要信號進行冗余采集和輸出。中繼器模塊1

中繼器模塊28.3.3TCMS

的故障診斷——MVB

通信正?！?MVB

通信中斷⊥終端電阻圖8-21

互為冗余的中繼器模塊TCMS

在通常使用狀態(tài)下幾乎不需要點檢，如果因為故障需要對裝置各部位進

行點檢，應在確認如下的項目后實施：(1)切斷各車的中央終端裝置、駕駛臺的監(jiān)控顯示器電源(DC110V)

。

(2)確認各監(jiān)控中央裝置無輸入信號。(3)切斷與TCMS通信的其他裝置的電源。連接器的檢修主要包括查看其連接狀態(tài)是否有縮針、虛接、燒蝕現(xiàn)象，電路板

是否有變形、變色、損傷現(xiàn)象，箱內(nèi)配線是否存在破損、松脫等情況。8.3.4

TCMS的日常檢修任務8.4其他電氣部件的檢修其他電氣部件介紹其他電氣部件的檢修內(nèi)容1.

熔斷器熔斷器串聯(lián)于電路中，當電路發(fā)生過載或短路故障時，熔斷器先行熔斷，切斷故障

電路，保護電路和電氣設備。熔斷器按結構可分為開啟式熔斷器、半封閉式熔斷器和封閉式熔斷器。在城軌車輛

上多采用封閉式熔斷器，其完全封閉在密閉的殼體內(nèi)，沒有電弧火焰噴出，

一般不

會造成飛弧危及人身安全及損壞電氣設備的故障，并且可有效提高分斷能