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1、城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控控 制制机械工业出版社同名教材机械工业出版社同名教材配套配套电子电子课件课件制作：华制作：华 平平 常玉华常玉华 城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 项项 目目 一一城市轨道交通车辆城市轨道交通车辆电气控制系电气控制系统统构成构成城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电
2、电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成学学 习习 目目 标标1.项项 目目 描描 述述2.拓拓 展展 任任 务务4.任务一任务一 城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述城市轨道交通车辆电气控制系统基础描述 任务任务二二 城市轨道交通车辆控制系统部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件功能 任务任务一一 城市轨道交通车辆控制系统部件功能城市轨道交通车辆控制系统部件功能 学学 习习 任任 务务3.城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成 学习
3、目标学习目标学习目标学习目标：1掌握城市轨道交通车辆电气控制原理；掌握城市轨道交通车辆电气控制原理；2掌握牵引与电制动的控制原理；掌握牵引与电制动的控制原理；3会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况；会进行城市轨道车辆受力和列车运行工况；4掌握牵引力和制动力的形成；掌握牵引力和制动力的形成；5了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理；了解空转和滑行的形成，会进行车辆空转和滑行的保护处理；6掌握牵引动力装置的结构和工作原理；掌握牵引动力装置的结构和工作原理；7了解城轨车辆电器结构原理。了解城轨车辆电器结构原理。10:46:14城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气
4、控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成实践练习：实践练习：课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业）课上与课下结合、书面与实践结合、基础与综合结合（课业）操作练习：操作练习：1）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。）在实训室完成对城轨交通车辆电气控制系统的认识和对其作用了解。2）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。）通过模拟操作受电弓，了解受电弓的升弓和降弓气路工作过程。根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。根据受电弓图片，标出受电弓各部件的名称，说明其作用。3）根据自己对牵引
5、的了解，画出城轨车辆牵引系统能量转换过程图。）根据自己对牵引的了解，画出城轨车辆牵引系统能量转换过程图。书面练习：书面练习：1）说明城市轨道交通车辆控制的原理。）说明城市轨道交通车辆控制的原理。2）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。）简介城市轨道交通车辆电气控制系统组成。3）以）以A型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。型车为例，列表说明城市轨道交通地铁车辆电气设备布置。城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成项目项目描述描述（1 1）：）：城市城市轨道交通轨道交通车辆最
6、车辆最根本的根本的任务任务：运输运输完成完成运输任务的运输任务的关键关键：车辆的运行速度及其控制车辆的运行速度及其控制控制系统作用控制系统作用：根据运营系统给出的命令根据运营系统给出的命令 对对各功能子各功能子系统进行调控。系统进行调控。控制系统类型控制系统类型:牵引控制、制动控制牵引控制、制动控制控制系统控制方法控制系统控制方法：数学模型化数学模型化、传统的传统的PID调节调节、人工智能原理的各种控制方人工智能原理的各种控制方法法 10:46:14城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成
7、人机界面作用人机界面作用：驾驶员驾驶员可可随时了解整个列车的运行状态和各随时了解整个列车的运行状态和各 主要主要单元部件的工作状态，必要时人工干预。单元部件的工作状态，必要时人工干预。人机界面组成人机界面组成：系统操作软件系统操作软件、微机控制系统微机控制系统、总线控制总线控制电气控制系统功能：实现列车自动电气控制系统功能：实现列车自动驾驶系统驾驶系统ATO、列车自动控制系统列车自动控制系统 ATC、列车自动保护系统列车自动保护系统ATP、列车自动监控系统列车自动监控系统 ATS、列车通信控制列车通信控制TCC等全自动控制等全自动控制电气控制系统组成电气控制系统组成：主牵引传动系统、辅助电源系
8、统、主牵引传动系统、辅助电源系统、牵引牵引/制动控制系统制动控制系统、车门控制系统车门控制系统 10:46:14项目项目描述描述（2 2）：）：城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成图图1-1 城市轨道交通车辆控制原理图城市轨道交通车辆控制原理图10:46:14城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成牵引引电动机机 钢 轨列列车平平动动轮拓展任务拓展任务 城轨车辆运行工况与受力分析城
9、轨车辆运行工况与受力分析一、城轨车辆轮轨间的作用一、城轨车辆轮轨间的作用10:46:15采用轮轨技术的城轨车辆其运行工况依赖于车轮和钢轨的相互作用采用轮轨技术的城轨车辆其运行工况依赖于车轮和钢轨的相互作用力。力。粘着与粘着与蠕滑理蠕滑理论齿轮传动粘着粘着作用作用城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:15粘着粘着 正正压力压力Pi作用下，车轮和钢轨的接触部作用下，车轮和钢轨的接触部分紧压在一起，切向力分紧压在一起，切向力Fi使车轮上的使车轮上的O点向点向左运动的趋势，车轮作用于
10、钢轨的力左运动的趋势，车轮作用于钢轨的力fi。钢轨与车轮间的摩擦钢轨与车轮间的摩擦 引起向右的静摩擦力引起向右的静摩擦力fi（轮周牵引力）（轮周牵引力）大小：大小：fi=Fi 方向：相反方向：相反因正压力而保持轮轨接触处相因正压力而保持轮轨接触处相对静止的现象称为对静止的现象称为“粘着粘着”轴重重牵引引转矩矩任务任务2拓展任务拓展任务图图1-20 动轮对受力分析动轮对受力分析 城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:15蠕滑蠕滑 在动轮正压力的作用下，轮轨接在动轮正压力的作用下
11、，轮轨接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触面。触面。微观看两接触面粗糙不平。微观看两接触面粗糙不平。切向力切向力的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出现微量滑动，即接触面间出现微量滑动，即“蠕滑蠕滑”。式中：式中：动轮的前进速度动轮的前进速度 动轮转动的角速度动轮转动的角速度 拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:15粘着系数
12、粘着系数（1）动轮踏面与钢轨表面状态）动轮踏面与钢轨表面状态（2）线路质量）线路质量（3）车辆运行速度和状态）车辆运行速度和状态（4）动车有关部件的状态）动车有关部件的状态影响粘着系数的决定因素影响粘着系数的决定因素改善提高粘着系数措施改善提高粘着系数措施计算粘着系数计算粘着系数拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:15粘着定律粘着定律拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统
13、构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成二、城轨车辆运行受力分析二、城轨车辆运行受力分析牵引牵引：作用在列车上的力有机车牵引力作用在列车上的力有机车牵引力F和列车运行阻力和列车运行阻力W，其其合力为合力为F-W，列车，列车启动加速。启动加速。惰行：作用在列车上的力只有列车运行阻力惰行：作用在列车上的力只有列车运行阻力W，其合力为，其合力为-W，列车列车惯性惯性运行。运行。制动：制动：作用在列车上的力有机车制动力作用在列车上的力有机车制动力B和列车运行阻力和列车运行阻力W，其其合力合力为为-（B+W），列车减速。），列车减速。城轨列车运行中若只考虑列车城轨列车运行中若只考虑列车沿轨道前进方向的作用力
14、，沿轨道前进方向的作用力，直接影直接影响其运行的力有三种即：响其运行的力有三种即：机车牵引力、列车运行阻力、机车牵引力、列车运行阻力、列车制动力。列车制动力。列列车车运运行行的的三三种种工工况况拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16牵引力牵引力由钢轨沿列车运行方向加于动轮轮周上的切向外力FK就是列车的轮周牵引力，简称列车牵引力。定定义一是一是转矩矩二是二是轮轨相互作用相互作用影影响响因因素素 机车牵引力机车牵引力是由传动装置引起的与列车运行方向相同的外力，
15、是由传动装置引起的与列车运行方向相同的外力，是使列车发生运动和加速的力。驾驶员可以控制。是使列车发生运动和加速的力。驾驶员可以控制。拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16城轨城轨车辆车辆速度速度的形成的形成拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16阻力阻力 列车运行阻力是：列车运行中由于各种原因自然列车运行阻力是：列车运行
16、中由于各种原因自然发生的与列车运行方向相反的外力。发生的与列车运行方向相反的外力。它是：阻止列车发生运动或是使列车自然减速。它是：阻止列车发生运动或是使列车自然减速。驾驶员不能控制。驾驶员不能控制。根据阻力引起的原因分为：根据阻力引起的原因分为：基本阻力、附加阻力基本阻力、附加阻力拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16（1 1）基本阻力）基本阻力产生基本阻力的主要因素有：滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦滚动轴承及车辆各摩擦处之间的摩擦 车轮与钢轨间的滚动的
17、滚动摩擦和滑动摩擦车轮与钢轨间的滚动的滚动摩擦和滑动摩擦 冲击和振动引起的阻力冲击和振动引起的阻力 空气阻力空气阻力 公式：公式：W =a+bv+cv2 (N/kN)广州地铁：广州地铁：W=27+0.0042V2（N/t）天津轻轨：天津轻轨：拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16（2 2）附加阻力附加阻力 列车列车上坡、曲线、起动等发生在特定的情况下的上坡、曲线、起动等发生在特定的情况下的阻力。阻力。坡道阻力坡道阻力Wi：由由列车重力产生的沿坡道斜面的列车
18、重力产生的沿坡道斜面的分力。分力。曲线阻力：曲线阻力：列车列车通过曲线时增加的阻力就是曲线阻力。通过曲线时增加的阻力就是曲线阻力。引起引起曲线阻力的原因有：曲线阻力的原因有：车轮对于钢轨的横向及纵向滑动；轮车轮对于钢轨的横向及纵向滑动；轮缘与外轨头内侧的摩擦；滚柱轴承的轴端摩擦；中心销及中心缘与外轨头内侧的摩擦；滚柱轴承的轴端摩擦；中心销及中心销座因转向架的回转而发生的摩擦。销座因转向架的回转而发生的摩擦。曲线阻力曲线阻力与许多因素有关，与许多因素有关，如：曲线半径、运行速度、外如：曲线半径、运行速度、外轨超高、车重、轴距、踏面的磨耗程度等。轨超高、车重、轴距、踏面的磨耗程度等。起动阻力起动阻
19、力拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16制动力制动力 制动力：制动力：由由制动装置引起的与列车运行方向相反的外力制动装置引起的与列车运行方向相反的外力。作用：作用：使使列车产生较大的减速度降速或制停列车或防溜列车产生较大的减速度降速或制停列车或防溜。驾驶员驾驶员可以控制。可以控制。地铁地铁车辆有两套制动系统车辆有两套制动系统：电制动电制动（为主（为主）空气制动空气制动（摩擦制动）停车摩擦制动）停车和紧急制动时采用和紧急制动时采用拓展任务拓展任务城城 市市
20、轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:16制制动力形成力形成 闸瓦压力闸瓦压力K作用使闸瓦和踏面间产生滑作用使闸瓦和踏面间产生滑动摩擦力，用力偶（动摩擦力，用力偶（Bi、Bi）代替转矩）代替转矩Mb，切向力，切向力Bi将引起钢轨对车轮的静摩擦将引起钢轨对车轮的静摩擦反作用力反作用力bi，车轮作用于钢轨的力，车轮作用于钢轨的力bi 钢轨与车轮间的摩擦钢轨与车轮间的摩擦引起向左的静摩擦力引起向左的静摩擦力bi（制动力）（制动力）大小：大小：bi=Bi 方向：相反方向：相反制动力也是制动力也是
21、“粘着力粘着力”闸瓦瓦闸瓦瓦压力力制制动转矩矩拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成10:46:17制动力的调节：制动力的调节：改变闸瓦压力，改变闸瓦压力，但但不得大于粘着条件所允许的最大不得大于粘着条件所允许的最大值。值。抱死抱死闸瓦压力大于粘着力，车轮会被抱闸瓦压力大于粘着力，车轮会被抱死。死。滑行滑行车轮与钢轨间产生相对滑动，此时车轮的制动力车轮与钢轨间产生相对滑动，此时车轮的制动力 将将变为滑动摩擦力。变为滑动摩擦力。滑行危害：滑行危害：滑行时制动力大为降低，制动
22、距离增加；滑行时制动力大为降低，制动距离增加；擦伤车轮与钢轨的擦伤车轮与钢轨的接触面。接触面。制制动力的力的调节拓展任务拓展任务城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制项目一项目一 城市轨道交通车辆电气控制系统构成城市轨道交通车辆电气控制系统构成拓展任务小结拓展任务小结1.1.车辆的运行工况与受力分析：车辆的运行工况与受力分析：牵引制动惰行（牵引力、制动力和阻力）牵引制动惰行（牵引力、制动力和阻力）2.2.粘着与蠕滑概念、空转与滑行概念粘着与蠕滑概念、空转与滑行概念城城 市市 轨轨 道道 交交 通通 车车 辆辆 电电 气气 控制控制10:46:17Thank You!欢迎欢迎交流交流沟通！沟通！制作：华制作：华 平平 常玉华常玉华