《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——交流传动与直流传动优劣的比较
1.电力传动的发展 从十九世纪七十年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。 1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。 与直流传动机车相比，交流传动机车具有启动牵引力大、恒功率范围宽、粘着系数高、电机维护简单、功率因数高、等效干扰电流小等诸多优点，是目前我国铁路发展的必然趋势。
2．交流传动与直流传动的比较 2.1 机车工作原理的比较 2.1.1 直流传动电力机车工作原理 直流传动电力机车包括直直型电力机车和交直型整流器电力机车。 直直型电力机车是由直流电源供电，直流串励牵引电机驱动，通过串并联切换加凸轮变阻或晶闸管斩波器调阻（调压)方式进行调速和控制的机车。一般工矿用4轴电力机车串并联切换加凸轮变阻的电传动装置工作过程为:机车由受电弓从接触网取得直流电，经断路器QF，启动电阻R，向4台直流牵引电动机M1-M4供电，牵引电流经钢轨流回变电所。随着4台牵引电动机接通电源即行旋转，电能转变为机械能，分别通过各自的齿轮传动装置，驱动机车动轮实现牵引运行。 交直型整流器电力机车的能量传递是将接触网供给的单相工频交流电，经机车内部的牵引变压器降压，再经整流装置将交流转换为直流，然后向直流（脉流）牵引电动机供电，从而产生牵引力牵引列车运行。如图所示。
一、课题名称：列车网络控制系统分析及故障排除 二、指导老师： 三、设计内容与要求 1、课题概述 随着牵引动力的交流化和运行速度的提高，列车上采用微机实现智能化控制的部件或装置也越来越多，各微机系统间的协调和信息交换显得越来越重要。另外，为提高列车的舒适度，各种辅助装置的控制和服务装置的控制都必须纳入到这个微机控制系统中来。因此，列车控制也由单台机车的牵引传动控制逐渐向网络控制方向发展，网络控制技术已经成为核心技术之一。 本课题基于TCN、ARCNET等常见列车通信网络，分析其通信原理和通信特点，着重分析高速动车、大功率交传机车、城轨车辆等多类列车网络控制系统的拓扑结构、控制功能、硬件组成及工作原理，指出网络控制系统中常见的故障现象，阐述其故障应急处理方法。 2、设计内容及要求 （1）设计内容 本课题下设3个子课题： ①CRH动车组网络控制系统的分析及故障排除 ②HXD交传机车网络控制系统的分析及故障排除 ③城轨车辆网络控制系统的分析及故障排除 每个子课题设计的主要内容可包括： ①列车网络控制系统的发展历史及现状分析 ②列车网络控制系统的功能、特点及其与传统机车微机控制系统的区别 ③常见的列车网络通信标准 ④以某个车型为例，从结构、原理、可靠性、实时性等方面详细分析该车型的网络控 制系统 ⑤列车网络控制系统常见故障的判断分析与处理 ⑥结论 （2）要求 ①通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； ②能够灵活运用《电力电子技术》、《计算机应用技术》、《机车总体》、《列车网络控制 技术》等基础和专业课程的知识来分析城轨列车、大功率机车及高速动车组上的网 络控制系统。 ③要求学生有一定的电子电路，轨道交通专业基础。
填空 2电力机车机械部分包括车体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。 3电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。 10SS4改电力机车单节车共有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压器室第二高压室顶盖和辅助室。 11车体按不同用途可分为工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。 3SS4改电力机车牵引通风系统的冷却对象为牵引电动机PFC电容柜和整流硅机组。 5电力机车空气管路系统包括风源系统辅助系统控制管路系统和制动机四大部分组成。 7空气干燥器是风源系统中用来清除机车压缩空气中的油分水分尘埃等机械杂质，它具有再生作用。9风缸系统由高压控制阀（517KF）来自动控制压缩机电机电路的闭合和断开工作从而达到调节总风缸内空气压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路系统主要由主断路器受 电弓门联锁阀和高压电气柜等设备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是为了稳定控制管路系统内 的风压，防止分合闸操作时引起的压力波动。 13在机车受电弓升起时，为了保证与高压区隔离， 在升弓通路中设置了保护电空阀（287YV）和门联 锁阀（37、38） 16机车停放前，为了保证下次使用时的升弓合闸操 作，应将控制风缸内的压缩空气充至大于900KPa， 然后关闭塞门97. 5转向架的作用是传力承受转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧，会引起轮箍崩裂套装过松 容易引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面接触的部分称为踏面，与 钢轨内侧面接触的部分称为轮缘 15轴箱与转向架构架的连接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴距和限制轮对活动范围 的作用 20机车上常用的弹性元件有板弹簧圆弹簧和橡胶 弹簧三种 21主悬挂设置在转向架构架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架和转向架之间 23对于速度低的机车其悬挂装置的特点是一系软 二系硬 24对于速度高的机车其悬挂装置的特点是一系硬 二系软 30牵引电机的悬挂方式大致可分为轴悬式架悬式 和体悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和体悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50）*104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10）*104km需对轴箱进行一次中 检 3降低机车牵引点可以减少转向架轴重转移提高机 车的粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包括车钩缓冲器和车钩复 原装置 10车钩的三态作用包括闭锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动连接性能并具有三态作 用的车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式用字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功率是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗器采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端子柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机在辅助室。 10SS4改电力机车车体采用整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车轮。 1SS4改电力机车制动通风的冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引通风系统使用了2台离心 式通风机。 5SS4改电力机车通风系统使用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干燥器对压缩空气进行干燥 处理。 8总风缸压力大于450KPa后，停止辅助压缩机的工 作。 9SS4改电力机车共装有8个砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄电池供电，直流电动机驱 动。 12SS4改电力机车库停后由辅助压缩机工作的条件 是总风缸和控制风缸的压力均低于450KPa。 3转向架的功用之一是在轮轨接触点产生粘着力并 传给车体底架车钩牵引列车前进或对机车实行制动 4不属于轮对组成的部件是心盘 7SS4改电力机车动轮踏面锥度为1：20的一段经常 与钢轨接触 8SS4改电力机车动轮踏面为1:10的一段只在曲线 半径很小时才与钢轨接触 12SS4改电力机车的车轮直径在半磨耗状态下为 1200MM 13SS4改电力机车的车轮直径在新轮下为1250MM 14在长大下坡道，连续实施空气制动时轮箍发热容 易发生轮箍弛缓 19节流孔的孔径愈大，油压减震器的流动阻力反而 愈小 20活塞的速度愈小会使油压减震器的流动阻力减 小 21油液的粘度越大油压减震器的流动阻力也越大 22减震器所用的油液是变压器油和透平油各占50% 的混合液 24机车上的油压减震器和圆弹簧组采用并联 26SS4改电力机车牵引电机抱轴端支承在车轴上 30活塞部是减震器中产生阻尼的主要部分 1SS4改电力机车牵引点距轨面高度为12MM 2SS4改电力机车采用中央斜单杆推挽式的牵引装置 3在转向架和车体底架左右俩侧装有横向油压减震 器，用以衰减车体的摇摆运动 5在转向架和车体之间，装有摩擦减震器，其作用 是衰减车体的蛇形震动 7SS4改电力机车在转向架与车体之间采用橡胶堆来 支承车体 8SS4改电力机车采用13号自动车钩 9车钩中心线距轨面高度是880+-10（815~890）mm 12车钩连挂时至少有一个车钩处于全开位置 判断
天津铁道职业技术学院 电力机车总体课程 分析报告 专业名称：铁道机车车辆 报告撰写人：田桂丽 专业建设负责人：林桂清 系（部）主任：李志慧 编制日期：2014.08
电力机车总体课程分析报告 一、本课程发展及进行课程改革的背景 铁路的迅速发展，大量新设备、新技术在生产中得到了广泛的应用，对本专业人才提出了更高的要求，生产一线急需熟练掌握专业知识与技能的技术技能型人才。铁路企业对新员工的能力要求也相应提高，要求受聘人员具有机车驾驶、检修、检查保养基本技能，更需要机车运用中故障分析、处理的能力。因此，铁道机车车辆专业必须适应企业用人的需求，与就业岗位相结合，引入企业新标准、新技术，培养出具备良好职业道德、创新能力、较强专业技能和可持续发展能力的技术技能型人才。 借助于订单培养的有利条件，每年安排全部学生到企业进行顶岗实习，学生顶岗实习岗位与所学专业对口率为90%以上，大部分学生留在顶岗实习单位就业。 为了适应本专业的发展，我们建立了突出职业能力和素质培养的、校企共同开发的实践教学体系。实践教学作为专业教学重要核心环节，纳入了课程体系的整体设置中，建立了相关的实践教学标准，专业实践性教学占总学时50%以上。 《电力机车总体》课程作为铁道机车车辆专业的一门专业必修课，首先进行了教学改革，打破了传统的课堂教学模式，以能力训练为主线全面开展项目教学。充分利用校外实训基地的人力与设备资源，在学习过程中把学生分阶段地放在生产一线完成学习内容，生活、学习在现场，把教学课堂搬进生产车间，开展教学活动，使现场教学、课程实习与课堂教学交替实施，提高课程的教学质量。 二、推行项目化教学的主要内容 电力机车总体是铁道机车车辆专业的一门专业核心课。主要讲授电力机车车体和设备的布置。使学生能运用先修课程及本课程学习的基本原理和方法，了解和解决电力机车相关系统的一些实际应用问题，培养电力机车司机、电力机车电工、钳工等岗位应具备的机车总体的试验检查、相关机械部分的分析、应急故障判断处理等能力。
2012年“”列车停于无电区一般D15事故概况 事故概况： 2012年10月14日，我段XX运用车间XXX机班HXD3-8123机车，值乘DH41087次列车，兖北四场开车经一场走白兖联络线方向，由于司机精力旁顾，在兖北一场出站前错过支线号输入时机后，未及时采取补救措施盲目运行，导致出站后装置默认外包线自动闭塞数据，机车信号双黄转白限速递减装置常用动作，机车停于分相无电区，被迫请求救援，构成铁路交通一般D15事故。 事故原因： 1、非正常情况下司机操纵不科学、不合理，在未判明列车前方进路时盲目加速。下行兖北一场出站后有三个进路方向，司机在无法车机联控确认列车运行方向时，没有适时降低列车速度，而是盲目提手柄加载运行，未给采取补救措施留出操作时间，为事故的发生埋下隐患。 2.关键地点、重点作业环节主次不分，精力不集中，错过输入时机。在距出站信号机约70米处，司机已确认进路表示器显示方向，但却将精力旁顾，在仅有的十几秒操作时间内没有完成输入步骤，耽误了操作时机。 3.发生错漏输后没有正确处理，分相前未采取补救措施。司机发现错误后没有执行“乘务员在出现错漏输时，必须在发现后
及时进行监控装置参数修正”要求，未及时采取停车措施对LKJ 降级重新输入站号操作；而是错误考虑前方有电分相，想提高速度先闯过电分相，期间盲目多次进行无效的支线号输入操作，导致在机车信号停车模式下继续运行，装置触发常用动作列车停在无电区，从而导致错误加大，问题升级，是造成本次事故的重要原因。 2013年“”事故因素概况 基本概况： 2013年2月24日，我段XX运用车间XXX机班，使用HXD2C-0127机车，DH38215次，由于机班对弓网异常信息不敏感，没有及时向车站反馈信息；对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确，造成接触网故障持续存在，导致接触网故障信息不能及时反馈，为后续列车运行带来了较大隐患，构成段定事故因素。 原因分析 1、对弓网异常信息不敏感。接到车站注意观察接触网运行的通知后，未降低运行速度，以75km/h的速度常速运行通过观察地点，对接触网状态确认不彻底，接触网吊悬故障未发现。 2、对弓网故障后的应急处置能力差，应急处置措施不正确。在机车出现只有感应网压、自动降弓动作后未果断采取停车措施。 3、对自动降弓故障不能做出正确判断。对接触网故障导致的机车受
机车交流传动技术 一、简要的历史回顾 人所共知，机车发展按其动力来分，最早出现的是蒸汽机车，以后由蒸汽机车发展到内燃机车和电力机车。在电传动内燃机车和电力机车中，开始是直-直传动，尔后是交-直传动，70年代以后又出现要交-直-交传动，即所谓的交流传动。这种传动型式被认为是现代机车的标志，日益风靡世界。这样的发展道路是由客观规律所决定的，是历史发展的必然，是机车由低级向高级逐渐演变的必然结果。每种机车的出现和存在都是与当时的技术发展相适应的。比如随着大功率硅整流技术的出现，直-直传动很必然地被更优越的交-直传动所取代。同样，随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管（GTO）的出现和微机控制技术等的发展，交直传动很自然地被交-直-交传动所取代。 二、交流传动技术的特点和优点 人们很早地认识到交流传动的优越性。交流传动技术是一门综合技术，但其本质的特点是牵引电动机采用了交流异步电动机，其一系列的优点都是由此而表现出来的。交流传动机车所以成为现代机车发展的方向，正是由异步电动机的特点和优点所决定的。和传统的串激直流电动机驱动系统相比，交流异步电动机驱动系统的优越之处表现在机械、绝缘、耐热、耐潮、粘着、维修、效率、重量尺寸等诸多方面。 1、构造简单 异步电动机是所有电机中结构最简单的电动机，除轴承外，没有其他机械接触部分。串激直流电动机则不然，结构复杂。定子、转子都有绝缘要求很高的绕组，有换向器装置和电刷机构，磨擦部分多，接线复杂，机械转速受换向条件和机械强度的限制，只能达到2500r/min左右。而交流异步电动机转速可达4000r/min 以上，试验转速甚至可达6000r/min，这是直流电机所忘尘莫急的。 2、粘着性能好 （1）异步电动机有很硬的机械特性，所以当某电机发生空转时，随着转速的升高，转矩很快降低，具有很强的恢复粘着的能力。空转发生时，转速上升值不大，即使是同步转速，与原工作点的转速差不会超出5%以上。串激电动机则不然，转矩变化一点，转速就有很大的变化。 （2）异步电动机的工作点可以很方便地进行平滑调节，以实现最大可能的粘着利用，不会出现粘着中断情况。根据检测有关粘着控制的信号，准确、迅速地改变逆变器输出的电压和频率，寻求最佳工作点，使驱动系统既不能发生空转，又能充分发挥最大的牵引力。 （3）可实现各轴单独控制。当某台电机发生空转时，可调节该台电机，这样能充分利用机车的粘着性能。在交—直传动系统中，某轴空转时，需要使所有各轴电机卸载，这样就大大降低了机车的牵引能力。 由于上述特性和良好的控制功能，交—直流传动系统的粘着系数可以利用得很高。1992年美国铁路协会（AAR）在向四家机车制造厂提出的26台交流传动机车投标建议书中提出的粘着指标是：起动粘着系数45%，全天候牵引粘着系数是32%（GE公司在交—直传动机车上，采用“SENTRY”粘着控制装置后，全天候粘着系数是0.25~0.30）。如此之高的粘着利用，正是针对交流机传动机车所具有的良好的粘着控制而提出的，这对于交—直传动系统是不可想象的。德国四轴120型机车，可满足以往六轴机车的全部要求。 3、功率大，牵引力大 这个概念是指在其它条件大致相同的前提下，在机车结构所提供的空间条件下，可以装更大功率的异步电动机。如加拿大改造的CP4744号机车，在给定的设计空间条件下，直流电动机的功率大约被限制在600~700kW/轴。装用BBC6FRA40B异步牵引电动机，其功率可达1492kW/轴以上。正因如此，才可使机车的牵引功率大大提高。牵引功率大导致牵引力大，而又由于粘着性能好，大的牵引力能充分发挥其牵引能力。我们可以比较一下ND5型交直流传动机车和SD60MAC交流传动机车的牵引力情况：ND5机车的柴油机的标定功率为2940kW，起动牵引力为533.6kN，持续速度为22.2km/h时的持续牵引力为359.8kN；SD60MAC机车的柴油
中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案 电力机车控制 一、判断 1.机车的速度特性是指机车牵引力与运行速度的关系。（） 2.机车牵引力与机车速度的关系，称为机车的牵引特性。（） 3.直流电力机车速度曲线比整流器电力机车的速度特性曲线下降更陡。（） 改型机车Ⅲ级磁场削弱时，15R和16R同时投入，磁场削弱系数为。 ( ) 5.网侧出现短路时，通过网侧电流互感器7TA及原边过流继电器101KC，使主断路器4QF 动作。 ( ) 改型机车主电路接地保护采用接地继电器，这是一套无源保护系统。 ( ) 7.牵引工况下，每“转向架供电单元”设一套接地保护系统，除网侧电路外，主电路任一点接地时，接地继电器动作，通过其联锁，使主断路器4QF动作，实现保护。 ( ) 8.控制电路是为主电路服务的各种辅助电气设备和辅助电源连成的一个电系统。 ( ) 9.劈相机起动电阻备有两组，更换使用，若起动电阻均不能使用时，可将闸刀开关296QS 倒向253C，改用电容分相起动。 ( ) 10.零压保护电路同时起到高压室门联锁阀的交流保护作用。 ( ) 11.控制电源柜由110V电源柜和蓄电池组成，通常二者并联运行，为控制电路提供稳定的110V电源。 ( ) 12.控制电源各配电支路均采用单极自动开关，它们既作为各支路的配电开关，可人为分合，又可作为各支路的短路与过流保护开关，进行保护性分断。 ( ) 13.交直交传动系统的功率/体积比小。（） 14.交流电机同直流电机相比，维修量可以减小。（） 15.交直交系统具有主电路复杂的特点。（） 二、填空 1.主电路按电压级可分为网侧高压电路、调压整流电路和电路三级。
HX D3C型电力机车 外形特点 车辆设计：中国北车集团大连机车车辆有限公司 车辆建造：中国北车集团大连机车车辆有限公司 型号：HXD3C （和谐电3C） 建造年份：2010年 UIC轴式：Co-Co 轨距：1,435 mm 机车总重：138t（无配重）；150t（有配重） 电力系统：单相交流25 kV / 50 Hz 最高速度：120km/h 输出功率：7,200 kW 所在地：中国 编辑本段技术参数 电传动方式：交——直——交，轴控 最大牵引力：520kN（23t轴重） 570kN（25t轴重） 持续牵引力：370kN（23t轴重） 400kN（25t轴重） 最高试验速度：132km/h 持续速度：70km/h（23t轴重） 65km/h（25t轴重） 功率因数：≥0.98 基础制动方式：轮盘制动+储能制动 电制动方式：再生制动 电制动功率：7200kW 编辑本段概述 HXD3C 型是在HXD3 型和HXD3B 型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW 干线客运电力机车，该机车通过更换增加供电绕组的主变压器，增加列车供电柜、供电插座、客货转换开关、双管供风装置等，使机车具有牵引旅客列车的功能，并可以向旅客列车提供风源及稳定的DC600V 电源，与25G型客车良好匹配。 机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境的保护，减少维修工作量。另外，以能够在中国全境范围内运行为前提，在满足环境温度在-40℃～+40℃，海拔高度在2500m 以下的条件的同时，最大考虑到3组机车重联控制运行。 这款机车是“和谐型”交流传动电力机车系列中，首款适用于客货运的两用车型，由中国北车集团大连机车进行研发及生产，其产品技术借鉴了先前制造的HXD3型（日本东芝）和HXD3B型（加拿大庞巴迪）机车。 编辑本段主要特点
交流电力传动技术的现状和发展 内容摘要 为了资源能效并保护环境，实现高速和重载运输，促进国民经济的可持续发展，在轨道交通运输领域，具有优异运行性能和显著节能效果的电力牵引交流传动系统应用越来越普遍，而交流传动传动控制技术是高速和重载车辆必须的技术配置，是高速铁路和重载货运发展的基础，也已成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。 本论文从电力牵引交流传动系统的基本结构出发，大致介绍了国内外交流电力传动技术的发展历程，详细分析了系统核心部件牵引变压器、变流器、牵引电动机以及对之进行控制的控制系统的的研究现状和发展历程，最后研究了我国的交流传动控制技术发展及未来展望。 关键词：交流传动与控制结构与原理现状与发展 ABSTRACT In order to improve the efficiency of resource，protect the environment，realize the high-speed and heavy transportation，and promote the sustainable development of domestic economy，in the area of rail transportation，the electric traction AC drive system，which has excellent core component and eminent effect of energy-saving，is being increasingly prevalent applied in practical condition .Meanwhile，AC drive control technology，a imperative technology about high-speed and heavy transportation and a fundamental of high-speed train and heavy freight transportation，becomes a significant sign to judge a country’s ability of transportation. This essay is base on the basic structure of electric traction AC drive system，and，roughly，introduces the development about electric traction AC drive system all over the world . also，it explicitly analyses the core components，including transformer, converter, and traction motor，and the related current research and development about its control system. At last，it discusses the development and prospect about AC drive control technology in our country. KEY WORDS: AC drive and control structure and principle current status and development 目录
和谐1型电力机车控制系统 和谐1型电力机车控制系统 一、电子控制系统 机车的两节机车电子控制系统具有相同的控制级结构，是基于西门子铁路自动化系统SIBAS32和TCN列车通讯网络技术的成熟产品。机车各个控制系统间的通讯由总线来完成。 1、中央控制单元（CCU） 中央控制单元（CCU）位于司机侧后墙柜中。 中央控制单元（CCU）管理机车的控制系统。在每节的控制系统中，其控制与监控功能由CCU直接执行，或是由CCU协同处理。 CCU由西门子铁路自动化系统SIBAS32微处理器控制单元组成。 每节机车有两个中央控制单元CCU，一个作为主控CCU，用来完成一节机车的所有开环控制。另一个为从属CCU（后备级）。二个CCU拥有相同的结构，当一个CCU失效，第二个也能维持机车运行。为了确保机车运行的可靠性，，主控CCU与从属CCU要进行周期性的变换。 从属CCU的故障后，对机车运行没有任何影响，该故障信息将发送到司机显示屏上。 在两节机车或四节机车重联运行时，每节机车都有一个主控CCU和一个从属CCU（后备级）。操纵节的主控CCU也是整个机车组的主控CCU。这个控制整个机车组的主控CCU通过列车总线WTB向从属CCU发出控制命令和整定值，从属CCU又通过车辆总线MVB传递命令和整定值到它们的子系统。因此即使一节车只要有一个CCU良好时，整个机车组就可以照常运行。 2、牵引控制单元（TCU） 牵引控制单元（TCU）负责电力牵引设备的开环/闭环控制。同时集成了对PWM辅助逆变器的控制。每一个中间直流电路都有一个牵引控制单元TCU，以及它所连接的相模块。TCU也是由西门子铁路自动化系统SIBAS32微处理器控制单元组成，SIBAS32采用32位处理器。TCU有电子防滑/防空转功能。 3、紧凑型输入/输出模块 紧凑型I/O输入输出系统减少了车辆配线的数量，从而提高了机车控制与诊断系统的性能。对于不直接与车辆总线MVB连接的设备和部件，它们发出的信号可以被离散地检测和控制。由于I/O终端采用模块化结构，设备地控制功能可以经济有效地执行。 4、微机显示器 列车司机的人机界面（MMI）由一个显示器组成。该显示器是SIBAS控制与机车故障诊断的人机界面。 显示器为司机提供功能检测信息或机车故障信息、故障诊断结果并提供可能的解决措施。在正常情况下，司机室显示器用于显示运行数据，例如，网压、原边电流及与牵引力相关的数据（显示器的显示可以在中英文之间切换）。 在机车故障情况下诊断系统具有如下功能： ⑴检测机车电气故障，以便司机或地勤人员采取必要措施进行维修。 ⑵当机车发生故障时，为司机提供故障信息及所应采取的处理措施。 ⑶将故障信息、诊断结果以及故障发生的日期、时间、公里数、相关环境参数以及运行数据及时进行储存。 ⑷可以通过CCU的服务接口，从诊断系统记忆存储器中下载各种故障信息。 二、人—机界面显示器 人机界面显示器位于操纵台上，显示器是机车的人－机界面设备。它显示机车的运行状态、故障信息以及为乘务员和维修人员提供指导。
电力机车总体及走行部习题1 一、填空题 电力机车由电气部分、机械部分和空气管路系统三大部分组成。 机械部分包括车体、转向架、车体与转向架的连接装置和牵引缓冲装置。 空气管路系统包括风源系统、制动机管路系统、控制管路系统和辅助管路系统。电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能，实现能量转换，同时还实现机车的控制。 电力机车的空气管路系统作用是产生压缩空气供机车上的各种风动器械使用，并实现机车及列车的制动。 司机室是乘务人员操纵机车的工作场所。 机器间用于安装各种电器和机械设备。 转向架是机车行走部分，它是电力机车机械部分中最重要的组成部分。 轴向悬挂装置也成一系弹簧。 齿轮传动装置将电能转变成机械能转矩，传给轮对。 车体与转向架连接装置也称二系弹簧悬挂。 牵引缓冲装置即指车钩和缓冲器。 机车在运行中所受空气阻力在中低速时往往并不明显，但当速度达到一定值时，空气阻力就成为阻碍机车速度提高的重要制约因素。 SS4改型电力机车车体首次采用16mm低合金高强度钢板压型梁与钢板焊成整体承载式车体结构，既满足了强度和刚度的要求，又达到了轻量化的目的。 车体按不同用途分类可分为工业电力机车和干线运输大功率电力机车。 车体按承载结构分类可分为底架承载式车体、底架和测量共同承载式车体和整体
承载车体。 SS4改型电力机车车体由底架、侧墙、车顶盖、司机室、台架、排障器等组成。SS4改型电力机车单节车共分5个室，从前至后依次为：司机室、I端电器室、变压器室、Ⅱ端电器室、辅助室。 SS4改型电力机车单节车共有4个顶盖，从前至后依次为变压器室、机械室I端、机械室II端、高压室上方。 SS4改型电力机车车体底架牵引梁呈T形。 台架是为安装车内除变压器以外的其他电气和机械设备而设置。 排障器底部距轨面高度为（110+10）mm 按工作原理，电力机车的通风风机分离心式通风机和轴流式通风机两大类。 电力机车的空气管路系统包括风源系统、控制管路系统、辅助管路系统和制动机管路系统四大部分。 空气干燥器是风源系统中用来清洗压缩空气中的油水、杂质、尘埃去掉。 为了减轻辅助压缩机96的工作负担，应在启动辅助压缩机组前，关闭膜板塞门97，切除控制风缸102。 SS4改型电力机车控制管路系统中，除主断路器外，其余设备工作风压需经调压阀调压至500kPa 在机车受电弓升起时，为了保证与高压区的隔离，在生弓通路中设置了保护电空阀和门联锁阀。 SS4改型电力机车设有牵引通风系统、主变压器通风系统和制动通风系统三大通风系统 SS4改型电力机车制动通风系统冷却对象为制动电阻柜
填空 2电力机车机械部分包括车 体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。3电力机车电气部分的主要 功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除 线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。 10SS4改电力机车单节车共 有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压 器室第二高压室顶盖和辅 助室。 11车体按不同用途可分为 工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六 轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为 Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量 分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持 重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通 风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统 设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。3SS4改电力机车牵引通风 系统的冷却对象为牵引电动 机PFC电容柜和整流硅机组。 5电力机车空气管路系统包 括风源系统辅助系统控制管 路系统和制动机四大部分组 成。 7空气干燥器是风源系统中 用来清除机车压缩空气中的 油分水分尘埃等机械杂质， 它具有再生作用。 9风缸系统由高压控制阀 （517KF）来自动控制压缩机 电机电路的闭合和断开工作 从而达到调节总风缸内空气 压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路 系统主要由主断路器受电弓 门联锁阀和高压电气柜等设 备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是为 了稳定控制管路系统内的风 压，防止分合闸操作时引起 的压力波动。 13在机车受电弓升起时，为 了保证与高压区隔离，在升 弓通路中设置了保护电空阀 （287YV）和门联锁阀（37、 38） 16机车停放前，为了保证下 次使用时的升弓合闸操作， 应将控制风缸内的压缩空气 充至大于900KPa，然后关闭 塞门97. 5转向架的作用是传力承受 转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和 踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧，会 引起轮箍崩裂套装过松容易 引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面 接触的部分称为踏面，与钢 轨内侧面接触的部分称为轮 缘 15轴箱与转向架构架的连 接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴 距和限制轮对活动范围的作 用 20机车上常用的弹性元件 有板弹簧圆弹簧和橡胶弹簧 三种 21主悬挂设置在转向架构 架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架 和转向架之间 23对于速度低的机车其悬 挂装置的特点是一系软二系 硬 24对于速度高的机车其悬 挂装置的特点是一系硬二系 软 30牵引电机的悬挂方式大 致可分为轴悬式架悬式和体 悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和体 悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50） *104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10）*104km 需对轴箱进行一次中检 3降低机车牵引点可以减少 转向架轴重转移提高机车的 粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和 车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包 括车钩缓冲器和车钩复原装 置 10车钩的三态作用包括闭 锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动 连接性能并具有三态作用的 车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式用 字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功率 是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗器 采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端子 柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机在 辅助室。 10SS4改电力机车车体采用 整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车 轮。 1SS4改电力机车制动通风的 冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引通 风系统使用了2台离心式通 风机。 5SS4改电力机车通风系统使 用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干燥 器对压缩空气进行干燥处理。 8总风缸压力大于450KPa后， 停止辅助压缩机的工作。 9SS4改电力机车共装有8个 砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄 电池供电，直流电动机驱动。 12SS4改电力机车库停后由 辅助压缩机工作的条件是总 风缸和控制风缸的压力均低 于450KPa。 3转向架的功用之一是在轮 轨接触点产生粘着力并传给 车体底架车钩牵引列车前进 或对机车实行制动 4不属于轮对组成的部件是 心盘
《机车新技术》课程复习资料 一、填空题： 1.电力牵引传动系统覆盖范围包括铁道________________、城市轨道交通车辆和电动车辆等领域的电气 传动控制。 2.交—直—交流传动系统是具有中间直流环节的间接变流系统，其变流过程由交—直流变换和 ______________________________变换两部分组成。 3.交流传动机车成为现代机车发展的方向，是由_________________的特点和优点所决定的。 4.电压型PWM整流器电路是________________电路，其输出直流电压可以从交流电源电压峰值附近向高 调节，若向低调节会使电路恶化，甚至不能工作。 5.电压型变流器中间直流环节的储能元件采用__________，向逆变器输出恒定的直流电压。 6.电力机车、电动车组交一直一交流传动系统，网侧采用_________________，构成交一直流变换部分。 7.四象限脉冲整流器能够执行_________________两方面功能，能够在输入电压和电流平面所在的四个象 限中工作。 8.中间直流电路的二次滤波电路由二次吸收电抗器和二次滤波电容器组成谐振电路，谐振频率为 _________________Hz，为四象限脉冲整流器工作时产生的二次谐波电流提供通路，以保证中间直流回路电参数的品质。 9.逆变器根据_______________的不同，可以构成两种形式的电路系统，即电压型逆变器和电流型逆变器。 10.PWM型牵引逆变器按_________________的不同，可分为两电平和三电平两种。 11.从电路结构与输出波形对两电平、三电平逆变器进行比较，两电平逆变器电路结构简单，但输出线电 压波形中________________少于三电平电路，其电流波形中谐波相对较多。 12.交流异步电动机是利用电磁感应原理，在三相绕组中通入三相对称电流后将产生旋转磁场，旋转磁场 的转速称_________________。 13.异步电动机可以通过三种方式对异步电动机进行调速，即改变电动机绕组的极对数、改变转差率和 __________________进行调速。 14.HX D1型机车最大持续功率为__________kW。 15.HX D2型机车单节机车主电路由四组互相独立的牵引变流器组成，每组牵引变流器驱动一根传动轴，实 现机车的__________方式。 16.HX D3型机车主电路主要由网侧电路、主变压器、________________及牵引电动机等组成。 17.CRH1A型动车组主要计算机系统叫做TCMS，即_____________________________。 18.HXN3型机车主发电机装配包括TA20牵引发电机和____________________________。 19.HXN3型机车牵引发电机励磁斩波器是一个模块化的装置，包括_________________、IGBT触发装置、 斩波控制模块（CCM）和1个连接各种控制输入／输出和电源的底板装配。 20.CRH2A型动车组是动力分散型交流传动方式，以_____________________________________________共 8辆车构成一个编组。
铁路机车基本知识概述 机车是铁路运输的基本动力。客货列车的牵引和车站上的调车作业，都由机车来承担。机车对铁路运输的安全正点、多拉快跑、优质低耗起着重要的作用，也是发展铁路运输业的关键设备。因此，车站与行车有关的计划与指挥人员，对各种类型机车的基本性能和运用常识应有一定的了解。 一、机车的种类 机车按原动力的不同可分为蒸汽机车、内燃机车(内燃动车组)和电力机车(电力动车组)三种。 机车按用途的不同可分为运行速度较高的客运机车、牵引力较大的货运机车和机动灵活的调车机车。 1．蒸汽机车 蒸汽机车的应用，已有170多年的历史。它是通过蒸汽机，把燃料(煤、油、木材)的热能转变成机械能，用来牵引列车运行的一种机车。蒸汽机车主要由锅炉、汽机、走行部、车架、煤水车、车钩及缓冲装置和制动装置等部分组成。 蒸汽机车热效率低、能源消耗大、输送能力小，所以，目前在我国已逐步被淘汰。 2．内燃机车 内燃机车是以柴油机为原动力的机车。它的特点是热效率高，持续工作时间长，适合长交路运行。
目前，我国运用的内燃机车，按其传动方式的不同，可分为电传动和液力传动两种类型。 电传动内燃机车是由柴油机带动发电机，把柴油机的机械能转变成电能，将电能供给牵引电动机，再经齿轮传递给机车轮对使机车运行。 液力传动内燃机车是在柴油机与机车动轮之间装有一套液力传动装置，柴油机输出的扭矩通过传动装置传递到机车的轮对上，使机车产生牵引力。 目前，我国生产的几种内燃机车的概况如表1－4所示。 表1－4几种国产内燃机车概况表
3．电力机车 电力机车本身不带能源，是依靠从沿途接触网导线上获取电能，通过牵引电动机而驱动的机车。 发电厂将110～220kV的三相工频交流电经输电线送往铁路牵引变电所，由牵引变电所分别向与其两边相邻区间的接触网上供给25～27．5kV的单相工频交流电，供电力机车使用。 电力机车主要由车体、走行装置、车底架、车钩及缓冲装置、制动装置和一整套电气设备组成。 电力机车具有功率大、起动速度快、善于爬坡、便于实施高速重载等优点。目前国产主要型号电力机车的技术性能如表1-5所示。 表1-5几种韶山系列电力机车概况表
电力机车机械部分 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
填空 2电力机车机械部分包括车体转向架车体与转向架连接装置和牵引缓冲装置组成。 3电力机车电气部分的主要功用是将来自接触网的电能变为牵引列车所需要的机械能实现能量转换，同时实现对机车的控制。 9排障器的作用主要是排除线路上的障碍物确保列车运行安全。排障器底面距轨面的高度是110+—10mm。10SS4改电力机车单节车共有4个车顶盖，从前至后依次为第一高压室顶盖变压器室第二高压室顶盖和辅助室。 11车体按不同用途可分为工业用电力机车和干线运输大功率电力机车。 12某机车走行部为三台六轴转向架，各轴为单独驱动，其轴列式用字母法表示为Bo-Bo-Bo. 17机车设备布置要求重量分配均匀，目的是减少机车轴重保持平合保证牵引力的充分发挥。 18机车设备布置必须保持重量分配均匀，目的是在于使机车车轴重保持均衡，以利于牵引力的充分发挥 1按工作原理分电力机车通风机分为离心式通风机和轴流式通风机。 2SS4改电力机车通风系统设有牵引通风系统主变压器油散热器通风系统和制动通风系统。3SS4改电力机车牵引通风 系统的冷却对象为牵引电动 机PFC电容柜和整流硅机 组。 5电力机车空气管路系统包 括风源系统辅助系统控制管 路系统和制动机四大部分组 成。 7空气干燥器是风源系统中 用来清除机车压缩空气中的 油分水分尘埃等机械杂质， 它具有再生作用。 9风缸系统由高压控制阀 （517KF）来自动控制压缩 机电机电路的闭合和断开工 作从而达到调节总风缸内空 气压力的目的。 11SS4改电力机车控制管路 系统主要由主断路器受电弓 门联锁阀和高压电气柜等设 备提供压缩空气。 12控制风缸102的设置是 为了稳定控制管路系统内的 风压，防止分合闸操作时引 起的压力波动。 13在机车受电弓升起时， 为了保证与高压区隔离，在 升弓通路中设置了保护电空 阀（287YV）和门联锁阀 （37、38） 16机车停放前，为了保证 下次使用时的升弓合闸操 作，应将控制风缸内的压缩 空气充至大于900KPa，然 后关闭塞门97. 5转向架的作用是传力承受 转向和缓冲. 9机车轮对的轮箍由轮缘和 踏面组成 10轮箍与轮心套装过紧， 会引起轮箍崩裂套装过松容 易引起轮箍弛缓 12轮箍外表面与钢轨顶面 接触的部分称为踏面，与钢 轨内侧面接触的部分称为轮 缘 15轴箱与转向架构架的连 接方式称为轴箱定位 18轴向定位起到了固定轴 距和限制轮对活动范围的作 用 20机车上常用的弹性元件 有板弹簧圆弹簧和橡胶弹簧 三种 21主悬挂设置在转向架构 架和轴箱之间 22次悬挂设置在车体底架 和转向架之间 23对于速度低的机车其悬 挂装置的特点是一系软二系 硬 24对于速度高的机车其悬 挂装置的特点是一系硬二系 软 30牵引电机的悬挂方式大 致可分为轴悬式架悬式和体 悬式三种 31电机悬挂中，架悬式和 体悬式又称全悬式 34机车每走行（40~50） *104km时需对轴箱进行一 次全面检查。 35轴箱容许温升30℃ 36机车每走行（8~10） *104km需对轴箱进行一次中 检 3降低机车牵引点可以减少 转向架轴重转移提高机车的 粘着牵引力 4车体支承装置是转向架和 车体的连接部分 9电力机车牵引缓冲装置包 括车钩缓冲器和车钩复原装 置 10车钩的三态作用包括闭 锁开锁和全开三种作用 12自动车钩就是具有自动 连接性能并具有三态作用的 车钩 选择 1SS4改电力机车的轴列式 用字母表示2（Bo-Bo） 4SS4改电力机车的持续功 率是6400KW 6SS4改电力机车平波电抗 器采用油冷方式冷却。 8SS4改电力机车的一号端 子柜在1端电器室。 9SS4改电力机车的劈相机 在辅助室。 10SS4改电力机车车体采用 整体承载式车体。 13下列不属于车体的是车 轮。 1SS4改电力机车制动通风 的冷却风从车底大气吸入。 4SS4改电力机车单节牵引 通风系统使用了2台离心式 通风机。 5SS4改电力机车通风系统 使用了3台轴流式通风机。 6SS4改电力机车用空气干 燥器对压缩空气进行干燥处 理。 8总风缸压力大于450KPa 后，停止辅助压缩机的工 作。 9SS4改电力机车共装有8个 砂箱和撒砂器。 11辅助压缩机是由机车蓄 电池供电，直流电动机驱 动。 12SS4改电力机车库停后由 辅助压缩机工作的条件是总 风缸和控制风缸的压力均低 于450KPa。