機(jī)車車輛與牽引系統(tǒng)

1、 第四章 機(jī)車車輛與牽引系統(tǒng)第一節(jié) 城市軌道交通車輛的構(gòu)成 一、城市軌道交通車輛概況 （一）車輛的種類 A、B、C （二）車輛編組 -A=BC=CB=A- -A=BC=BC=BC=A- 二、城市軌道交通車輛構(gòu)成 城市軌道交通車輛一般有車體、走行裝置、牽引緩沖裝置、制動(dòng)裝置、受流裝置、車輛內(nèi)部裝置和車輛電氣裝置。（一）車體(1)車體的特征城市軌道交通車輛是大城市公共交通或近郊客運(yùn)所選擇的特殊運(yùn)輸工具，因而其車體具有獨(dú)特的特征：由于服務(wù)于市內(nèi)及近郊的公共交通，車體的外觀造型、色彩應(yīng)協(xié)調(diào)于城市市容規(guī)劃；車體內(nèi)部布置是座位少、車門多且開度大，服務(wù)于乘客的設(shè)施較為簡(jiǎn)單。(2)車體的材料城市軌道交通車輛對(duì)

2、于車體材料的要求包括：具有一定的強(qiáng)度和剛度。(3)車體的構(gòu)成圖5-1車體構(gòu)成圖(4)車體的承載方式車體的承載方式一般有底架承載和整體承載兩種方式。地鐵車輛的車體是由底架、側(cè)墻、車頂和端墻等部件組成的筒形結(jié)構(gòu)共同承載，即采用整體承載方式。(5)車體的外形特點(diǎn)車體斷面形狀一般為類似矩形，有的為類似鼓形。（二）車鉤緩沖裝置(1)車鉤1)車鉤的分類。2)風(fēng)管連接器。3)電氣連接器。4)車鉤對(duì)中裝置。(2)緩沖裝置緩沖裝置可分為可再生緩沖器和不可再生緩沖器兩種類型：可再生緩沖器有雙作用環(huán)彈簧緩沖器、橡膠緩沖器、液壓緩沖器和氣液緩沖器等；壓潰管是不可再生緩沖器。1)雙作用環(huán)彈簧緩沖器由彈簧盒、彈簧前后座板

3、、外彈簧、內(nèi)彈簧、端蓋盒牽引桿等組成。圖5-5雙作用環(huán)彈簧緩沖器2)壓潰管。 車鉤的日檢檢查要求檢查內(nèi)容包括：檢查全自動(dòng)車鉤鉤頭、橡膠托架、電纜和電纜夾、氣管密封環(huán)、緩沖器標(biāo)志環(huán)和各緊固件等，要求各項(xiàng)目正常、無(wú)明顯損壞、無(wú)明顯松動(dòng)及遺落；檢查半自動(dòng)車鉤、橡膠托架、電纜和電纜夾、緩沖器標(biāo)志環(huán)和各緊固件等，要求各項(xiàng)目正常、無(wú)明顯損壞、無(wú)明顯松動(dòng)及遺落；檢查半永久車鉤抱箍、橡膠托架、電纜和電纜夾和各緊固件等，要求各項(xiàng)目正常、無(wú)明顯損壞、無(wú)明顯松動(dòng)及遺落。圖5-6轉(zhuǎn)向架(1)構(gòu)架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)，它把轉(zhuǎn)向架的零部件組成一個(gè)整體，其作用有：承受、傳遞車體與軌道間的作用力；（三）車輛走行裝置是轉(zhuǎn)向架各組

4、成部件的安裝基礎(chǔ)。(2)輪對(duì)軸箱裝置輪對(duì)是由一根車軸和兩個(gè)同型號(hào)車輪過(guò)盈配合組裝(見圖5-7)成的。圖5-7輪對(duì)圖5-8車輪1)車軸。2)車輪。3)軸箱裝置。圖5-9軸箱裝置示意圖圖5-10層疊式橡膠彈簧定位圖5-11導(dǎo)柱定位(3)彈性懸掛裝置彈性懸掛裝置安裝在輪對(duì)軸箱裝置與構(gòu)架之間(一系懸掛)和構(gòu)架與車體之間(二系懸掛)。圖5-12彈性懸掛裝置示意圖1)一系懸掛。2)二系懸掛。圖5-13空氣彈簧懸掛系統(tǒng)原理3)抗側(cè)滾扭桿。圖5-14扭桿彈簧簡(jiǎn)圖4)減振器。(4)中央牽引裝置1)基本作用。圖5-15中央牽引裝置2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 轉(zhuǎn)向架的日檢檢查(1)輪對(duì)的日檢檢查檢查內(nèi)容包括：檢查車軸和踏面；檢

5、查車輪注油孔螺堵，應(yīng)無(wú)丟失。(2)軸箱的日檢檢查檢查內(nèi)容包括：檢查外蓋螺栓及油脂與油脂滲漏情況，應(yīng)無(wú)松動(dòng)、無(wú)滲漏；檢查軸箱止擋，應(yīng)正常。(3)軸箱拉桿的日檢檢查主要檢查拉桿、端部螺栓及開口銷，要求無(wú)變形、無(wú)松動(dòng)、無(wú)丟失。(4)構(gòu)架的日檢檢查主要檢查構(gòu)架內(nèi)外側(cè)、牽引電機(jī)懸掛座和牽引拉桿座，要求無(wú)裂紋、無(wú)銹蝕、無(wú)沖擊損傷，附件完好。（四）制動(dòng)裝置(1)粘著制動(dòng)以閘瓦制動(dòng)為例，鋼軌、車輪和閘瓦這三者之間有三種可供分析的狀態(tài)：第一種是難以實(shí)現(xiàn)的理想的純滾動(dòng)狀態(tài)；第二種是應(yīng)極力避免的“滑行”狀態(tài)；第三種是實(shí)際運(yùn)用中的“粘著”狀態(tài)。1)靠滾動(dòng)著的車輪與鋼軌接觸點(diǎn)在接觸瞬間的靜摩擦阻力作為制動(dòng)力，車輪沿鋼軌

6、邊滾動(dòng)邊減速停止。2)而第二種情況正好與第一種情況相反，即在輪閘瓦之間為靜摩擦，車輪鋼軌之間為動(dòng)摩擦。3)實(shí)際上，車輪在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)，輪軌接觸處既非靜止，亦非滑動(dòng)，而是以滾動(dòng)為主，略帶滑動(dòng)，俗稱“連滾帶滑”。(2)地鐵車輛制動(dòng)的種類和特點(diǎn)地鐵車輛必須適應(yīng)地鐵運(yùn)行的特點(diǎn)，地鐵線路的站間距一般都在1km左右，由于站間距離短，列車的調(diào)速及制動(dòng)都比較頻繁。(3)地鐵車輛的制動(dòng)方式地鐵車輛的制動(dòng)方式一般有再生制動(dòng)、電阻制動(dòng)和空氣摩擦制動(dòng)三種，它們分別為第一、第二和第三優(yōu)先級(jí)制動(dòng)，并且還采取了程序制動(dòng)措施。(4)制動(dòng)控制方式有軌交通車輛的控制方式有氣控制氣、電控制氣和電空控制等多種控制方式。1)氣控制氣。

7、2)電控制氣。3)電空控制。(5)地鐵列車制動(dòng)系統(tǒng)目前，地鐵列車一般采用模擬式電空制動(dòng)系統(tǒng)。圖5-16列車氣路示意圖圖5-17制動(dòng)控制單元工作原理圖(6)制動(dòng)系統(tǒng)部件1)空氣壓縮機(jī)。2)控制單元。3)制動(dòng)微機(jī)控制單元。4)防滑系統(tǒng)。5)單元制動(dòng)機(jī)?？諝鈿饴芳爸苿?dòng)系統(tǒng)檢查(1)對(duì)空壓機(jī)單元及空氣干燥器的日檢檢查檢查空壓機(jī)及空氣干燥器外觀、緊固件及工作狀況，要求外觀正常、緊固件無(wú)松動(dòng)。(2)對(duì)各類氣管及閥的日檢檢查檢查各類氣管，要求無(wú)明顯泄漏；檢查可見閥門，要求閥門位置正確。(3)對(duì)單元制動(dòng)機(jī)的日檢檢查檢查鎖緊片、橡皮保護(hù)套、閘瓦卡簧及其各螺栓，要求無(wú)異常；檢查閘瓦，要求閘瓦未磨耗到限，或更換閘瓦

8、后檢查其調(diào)整間隙。（五）車門(1)車門的基本要求世界各國(guó)軌道交通車輛的車門結(jié)構(gòu)和類型多種多樣，但根據(jù)城市軌道交通的特點(diǎn)，車門應(yīng)滿足以下設(shè)計(jì)要求：具有足夠的數(shù)量和有效寬度;車門要均勻分布，方便乘客上、下車;車門附近有足夠的空間;具有較高的工作可靠性，以確保乘客的安全。(2)車門的結(jié)構(gòu)形式按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力來(lái)源的不同，地鐵車輛的客室車門分為電動(dòng)式車門和氣動(dòng)式車門。1)內(nèi)藏嵌入式移門。2)外掛式移門。3)塞拉門。圖5-2塞拉門4)外擺式車門。(3)車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)氣動(dòng)內(nèi)藏嵌入式移門主要由驅(qū)動(dòng)氣缸、門控電磁閥、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、行程開關(guān)和門葉等部分組成(見圖5-3)。圖5-3內(nèi)藏嵌入式移門圖5-4電動(dòng)外掛式移

9、門(4)車門的電氣控制客室車門的開關(guān)是由駕駛員按動(dòng)駕駛員室左、右側(cè)墻上的開關(guān)門按鈕來(lái)完成的，該按鈕開關(guān)上帶有指示燈，可顯示車門開、關(guān)的狀態(tài)。 客室車門的日檢檢查檢查內(nèi)容主要是：檢查客室車門外觀、橡膠件和緊急手柄，要求完好，無(wú)明顯損壞；測(cè)試車門開關(guān)功能，各門動(dòng)作應(yīng)基本一致。列車自動(dòng)清洗機(jī)列車自動(dòng)清洗機(jī)第二節(jié) 供配電與電力牽引系統(tǒng)一、供電系統(tǒng)概述（一）供電系統(tǒng)的功能（二）供電系統(tǒng)的組成主變電所、牽引變電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)三部分。變電所除具有變換電壓的作用外，還具有集中電能、分配電能、控制電能以及調(diào)整電壓的作用。牽引變電所牽引變電所的作用是降壓，并將三相電源轉(zhuǎn)換成兩個(gè)單相電源，然后通過(guò)饋電線分別供電給

10、牽引變電所兩側(cè)的接觸網(wǎng)。 1、城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng) (1)發(fā)電廠發(fā)電廠將其他形式的能源轉(zhuǎn)換為電能?；痣姀S、水電廠、核電廠。 （2）傳輸電路 （3）區(qū)域變電所（主變電所） 2、城市軌道交通供電系統(tǒng) （1）牽引供電系統(tǒng) （2）動(dòng)力供電系統(tǒng)（三）供電制式(1)直流制直流制是世界上早期電氣化鐵道普遍采用的方式。(2)低頻單相交流制為了克服直流制的缺點(diǎn)，在20世紀(jì)初，西歐一些國(guó)家采用了低頻單相交流制，并使該技術(shù)得到了較大的發(fā)展。(3)三相交流制在牽引電流制的發(fā)展過(guò)程中，個(gè)別國(guó)家(如瑞士、法國(guó)等)還采用了3.6kV的三相交流制，電力機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。(4)工頻單相交流制工頻單相交流制是

11、電氣化鐵道發(fā)展中的一項(xiàng)先進(jìn)的供電制式，該技術(shù)最早出現(xiàn)在匈牙利，電壓為16kV。1)工頻單相交流制的主要優(yōu)點(diǎn)如下： 牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。牽引變電所從電力系統(tǒng)獲得電能并經(jīng)過(guò)電壓變換后，直接供給牽引網(wǎng)，不需要在變電所設(shè)置整流和變頻設(shè)備，變電所結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。 牽引供電電壓增高，既可保證大功率機(jī)車的供電，提高機(jī)車的牽引定數(shù)和運(yùn)行速度，又可使變電所之間的距離延長(zhǎng)，導(dǎo)線截面積減少，建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用顯著降低。 交流電力機(jī)車的粘著性能和牽引性能良好。通過(guò)機(jī)車上變壓器的調(diào)壓，牽引電動(dòng)機(jī)可以在全并聯(lián)狀態(tài)下工作，牽引電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)可以防止輪對(duì)空轉(zhuǎn)的惡性發(fā)展，從而提高了運(yùn)用粘著系數(shù)。 和直流制比較，交流制的地中電流

12、對(duì)地下金屬的腐蝕作用小，一般可不設(shè)專門的防護(hù)裝置。2)工頻單相交流制存在的主要問(wèn)題如下： 單相牽引負(fù)荷將會(huì)在電力系統(tǒng)中形成負(fù)序電流，當(dāng)電力系統(tǒng)容量較小時(shí)，負(fù)序電流的影響尤為突出。 電力牽引負(fù)荷是感性負(fù)荷，功率因數(shù)低，特別是采用相控整流后，牽引電流變?yōu)榉钦也ǎ霈F(xiàn)較大的諧波電流，將使功率因數(shù)更低。 牽引網(wǎng)中的單相工頻電流將對(duì)沿線通信線路造成較大的電磁干擾。 二、變電所 （一）變電所的分類 1、高壓主變電所 2、牽引變電所 3、降壓（動(dòng)力）變電所牽引變電所牽引變電所的作用是將城市電網(wǎng)的交流電壓(一般為110kV、35kV或10kV)降壓并整流成為直流電壓。圖6-11牽引變電所主接線 （二）供電方式 1、二級(jí)電壓供電 2、三級(jí)電壓供電 （三）變電所位置設(shè)置 （四）主要電氣設(shè)備 變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、整流器。 1、電氣設(shè)備的功能 2、電氣設(shè)備的圖形與符號(hào) 3、電氣設(shè)備的選擇要求 （五）電氣主接路 （六）主變電所 （七）牽引變電所 （八）降壓變電所 （九）變電所附屬設(shè)備 三、接觸網(wǎng) （一）接觸網(wǎng)的功能與要求 （二）接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)類型 1、接觸軌式 2、架空式 3、單軌鐵路的接觸網(wǎng)圖6-13牽引網(wǎng)構(gòu)成 四、地下迷路 （一）地下迷路及其影響 在直流牽引供電中，牽引電流并非全部由鋼軌直接流回牽引變電所，而是有一部分由