轨道交通车辆牵引系统的功能、分类
牵引系统概述
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4.牵引系统的主要设备
（2）牵引控制设备 ①牵引控制单元（DCU/TCU）
作用：a.对电动机实现矢量控制； b.将车辆控制单元通过总线传输的给定值和控制指令转换成VVVF逆 变器用的控制信号； c.对VVVF逆变器和牵引电机进行保护； d.对电制动进行调整、保护和逆变器脉冲模式的产生； e.空转/滑行保护控制； f.列车加减速冲击率的限制； g.通过列车总线实现DCU与其它控制单元的通信功能； h.当列车总线出现故障时，可用硬连线实现紧急牵引； i.故障诊断功能。
第二章 牵引系统
第一节 牵引系统概述
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目录
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牵引系统的功能 牵引系统的分类
牵引系统的工况 牵引系统的主要设备
2
1.牵引系统的功能
牵引系统是城市轨道交通车辆的核心部件， 是列车动力的来源，根据需要为列车提 供牵引力和制动力，完成列车牵引和制 动。
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2.牵引系统的分类
（1）根据使用牵引电机的种类不同分： 直流传动牵引系统：使用直流电机作牵引电机 直流传动牵引系统：使用交流电机作牵引电机， 目前主要使用三相鼠笼式异步电机作牵引电机。
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4.牵引系统的主要设备
⑤牵引电机:三相鼠笼式异步电机 牵引电机安装于动车转向架上，用来驱 动列车运行。（一个牵引电机驱动一个 车轴） 牵引系统工作在牵引工况时，牵引电机 作电动机运行；牵引系统工作在电制动 工况时，牵引电机作发电机运行。
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4.牵引系统的主要设备
⑥制动电阻 制动电阻用于电阻制动，在列车进行电 制动时，如果供电线路不能再吸收电能 量，制动能量将被转化成热能消耗在制 动电阻上。 制动电阻一般安装于动车车底，需要进 行强迫通风冷却。
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牵引系统--第2讲
逆变单元由IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）绝缘栅 双极型晶体管模块组成，能够实现将输入的直流电逆变为交流 电并变压变频输出，从而控制交流感应电机的转速，实现列车 速度在很宽泛的范围内平稳调节。
主回路系统构成
主回路系统构成
在列牵车引顶逆部变安器装分受别电给弓两，台用转于向将架电上流的从四电台网牵引引入电列机车供。电， 在压电源受和流转电置电操由换流到弓作受和最轨的过电作终道旁电弓为通形边压引高过成安，入速接电装保到断地流避护高路碳回雷主压器刷路器电隔前，。，系离的经主统开隔由要。关离车用，接体于隔地、防离。转止开向雷关架击用轴过于端电车接间地电装
• 牵引控制单元
对牵引电机进行矢量控制； 将车辆控制单元通过总线传输的给定值和控制指令转换成VVVF逆变器用的控制信号 对VVVF逆变器和牵引电机进行保护； 对电制动进行调整保护，以及逆变器脉冲模式的产生。
主回路的功能概述及构成
• 定义：是牵引电机工作回路，通过指令对牵引电机进行控制； 为了保证直流供电电压的品质，采用
三相桥式逆变电路： 牵引时：工作在逆变状态，将直流电逆变成三相交流电输出。 电制动时：工作在整流状态，将交流电整流成直流电输出
放电电路：主回路在非工作状态时操作主回路设备。
检测电路：用来检测牵引主回路工作时各状态量，起监控和保护 主回路的作用。
城市轨道交通车辆牵引传动系统
主回路工况
• 牵引电机可以工作在牵引工况或制动工况； • 两个工作状态由主逆变器来管理。 • 牵引时：主逆变器工作在逆变状态，将直流逆变为交流；
直流滤波电路：与滤波电容构成滤波器，对逆变器的直 流侧双向滤波。 抑制电网侧发生的过电压，减少其对逆变器的影响。 抑制逆变器因换流引起的尖峰过电压。 抑制逆变器产生的谐波电流对电网的影响。 限制逆变器的故障电流。
城市轨道交通车辆构造习题答案
城市轨道交通车辆构造习题答案单元1车辆基本知识1、判断题（1）城轨车辆运⽤时普遍采⽤动车组的编组形式，所以城轨车辆有动车和拖车之分。
（√）（2）动车以D表⽰，拖车以T表⽰。
（√）（3）我国推荐的轻轨电动车辆有3种型式：4轴动车、6轴单铰接式和8轴双铰接式车。
（√）（4）通常每节城轨车辆都有属于⾃⼰的固定的编号，各城轨车辆制造商或运营商的编号⽅式⼀样。
（×）（5）贯通道是车辆与车辆之间的客室连接通道。
（√）2、选择题（含单选和多选）（1）转向架是车辆的⾛⾏装置，安装于车体与轨道之间，⼀般由（ABCD）等组成。
A、构架B、轮对轴箱装置C、弹簧悬挂装置D、制动装置（2）A型城轨车辆，它的车宽度为（C）⽶。
A、2.6B、2.8C、3.0（3）车辆主要尺⼨中新轮直径为（C）A、830mmB、805mmC、840mmD、780mm（4）下列说法正确的是（C）A、列车运⾏速度越⾼，其所受到的空⽓阻⼒越⼩B、坡越⼤，列车的坡道阻⼒越⼩C、低速时，列车的轴承和轮轨的摩擦阻⼒影响⽐较⼤D、所有作⽤在列车的外⼒⼤于零时，列车将减速运⾏三、简答题1.简要说出城市轨道交通车辆的主要结构、类型和特点。
答：城轨交通车辆主要结构由车体及客室内装、转向架、车门、车体连接装置、制动和风源系统、电⽓牵引装置、辅助电源系统、列车乘客信息系统、列车控制和故障诊断系统、空调与通风系统城轨交通车辆类型：按照车宽分类有A、B、C三种车，按照是否带动⼒装置分为动车和拖车城轨交通车辆特点：（1）列车动⼒分散布置，车载设备设计紧凑；（2）列车运⾏快速准时，安全舒适；（3）列车车体轻量化。
（4）列车车辆连接采⽤封闭式全贯通通道。
（5）列车车门数量多。
（6）列车采⽤调频调压交流传动。
（7）列车具有先进的微机控制技术及故障⾃诊断功能。
（8）车辆部件设计和材料选⽤都以安全为⾸要原则，设备正常功能失效时，其响应都将以安全为导向⽬标。
2.简要说出城市轨道交通车辆的编组。
《城市轨道交通概论》课后习题答案
思考与练习1.简述轨道交通的定义。
“城市轨道交通”是一个包含范围较大的概念，在国际上没有统一的定义。
一般而言，广义的城市轨道交通是指以轨道运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轨道交通系统（有别于道路交通），主要为城市内（有别于城际铁路，但可涵盖郊区及城市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。
2.简述轨道交通的特点。
1.具有较大的运输能力2.具有较高的准时性3.具有较高的速达性4.具有较高的舒适5.具有较高的安全性6.占地少、不破坏地面景观7.低污染8.低能耗3.简述轨道交通的类型。
（1）按线路架设方式划分，可分为地下铁道、地面铁道和高架铁道。
（2）按导向方式划分，可分为轮轨导向和导向轨导向。
（3）按轨道形式划分，可分为重轨铁路、轻轨铁路和独轨铁路。
（4）按小时单向运能划分，可分为大运量系统（高峰时单向运输能力达到30 000人次/h以上）、中运量系统（高峰时单向运输能力达到15 000~30 000人次/h）和小运量系统（高峰时单向运输能力达到5 000~15 000人次/h）。
（5）按路权专用程度划分，可分为线路全封闭型、线路半封闭型、线路不封闭型。
（6）按服务区域划分，可分为市郊铁路、市内铁路和城际快速铁路。
（7）按运能范围、车辆类型及主要技术特征划分，可分为有轨电车、地下铁道、轻轨、独轨、城市（市郊）铁路、磁悬浮、新交通系统等。
4.列表比较各种轨道交通的特点。
思考与练习1.简述城市轨道交通规划设计的重要性、目的和意义。
重要性：城市轨道交通规划设计是建设前期的一项重要的工作，涉及城市规划、交通工程、建筑工程以及社会经济等多种学科理论的系统工程。
一个科学、合理、完善的轨道交通网是城市客运交通的发展方向。
目的：城市轨道交通对于城市的发展、居民生活水平改善有着重要作用，系统建设具有不可逆性。
保证建成线网能够对城市发展起积极作用，指导城市轨道交通工程持续发展，为政府部门决策提供可信的依据，保证今后工程建设的可实施性。
地铁车辆在紧急牵引模式下牵引系统的功能模式
地铁车辆在紧急牵引模式下牵引系统的功能模式作者：刘森来源：《名城绘》2020年第04期摘要：地铁车辆的工作模式分为正常模式及紧急牵引模式：正常模式工况下车辆网络系统正常，各车辆子系统可以通过总线与网络系统进行信息交互;紧急牵引模式下，各子系统与车辆间无总线通讯，对于车辆控制指令及子系统的反馈通过硬线信号进行交互。
关键词：地铁车辆;正常模式;紧急牵引模式;总线通讯;硬线信号紧急牵引模式工况下，牵引系统仅响应通过硬线传输的指令及状态信号，并将相应的状态通过硬线反馈至车辆。
此工况下，车辆正常功能受限，牵引系统能够正常提供限速功能、牵引转矩施加、冲击控制、空转保护等功能。
本文以国内常规地铁车辆牵引系统部分功能为例，简要描述紧急牵引模式下牵引系统所提供的各项功能。
1 牵引系统硬线接口常规牵引变流器主要设置如下硬线接口与车辆硬线电路交互相应的指令及状态信号。
2 功能模式在车辆处于零速且无牵引指令状态下，通过操作紧急牵引模式开关，将紧急牵引指令通过硬线发送至牵引变流器，牵引变流器进入紧急牵引模式，在此模式下牵引系统在相关的条件满足情况下，尽可能的实现“动车”的目的。
2.1 限速及方向判定功能紧急牵引模式下，车辆最高的运行速度一般会有限制。
例如，正常模式下车辆向前运行时的最高运行速度为80km/h，紧急牵引模式下车辆向前运行时的最高运行速度会被限制在45km/h，此限速功能由牵引系统完成。
在此模式下牵引系统无法获知车辆哪一端的司机室被占用，为了限制车辆退行（方向向后）的最高运行速度，当硬线信号“10km/h限速”有效时，牵引系统认为此时车辆在退行，既执行10km/h的最高运行速度限速。
2.2 牵引转矩施加及冲击控制紧急牵引模式下，列车的载重信号及司控器的级位信号无法通过通讯总线传送至牵引系统，牵引系统使用预设的AW2或AW3车重，根据硬线接口“牵引指令”及“牵引级位50%”施加牵引转矩。
在牵引转矩的施加或切除过程中，为确保乘客的舒适性，转矩不是突变的。
城市轨道交通设备的分类
城市轨道交通设备的分类
1.3 车 辆 1. 城市轨道交通车辆的类型
（1）按城市轨道交通车辆的制式分类。
随着城市轨道交通车辆设计制造技术的发展，出现了多 种制式的车辆，以满足不同线路条件和环境的要求。按走行 部与行驶轨道之间的匹配关系来分，城市轨道交通车辆主要 有钢轮钢轨制式车辆（包括直线电动机车辆）、胶轮制式车 辆、独轨制式车辆、磁浮车辆等。通常，城市轨道交通车辆 多指钢轮钢轨制式车辆，该的分类
（2）按牵引动力配置分类。 按牵引动力配置分类，城市轨道交通车辆可分为拖车和
动车两大类。 ①拖车。拖车是指本身无动力牵引装置的车辆，它仅有
载客功能，可设司机室，也可带受电弓。 ②动车。动车是指本身装有动力牵引装置的车辆。动车
又分带受电弓的动车和不带受电弓的动车。由于动车本身带 有动力牵引装置，因而它兼有牵引和载客两大功能。
城市轨道交通设备的分类
（4）制动装置。
制动装置是保证列车安全运行必不可少的装置。制动装 置是指按照需要使运行中的车辆减速或在规定的距离内停车 的装置。由这样一系列专门装置组成的系统称为制动系统。 制动系统包括制动控制系统和制动执行系统。制动控制系统 由制动信号发生与传输装置和制动控制装置组成，主要有空 气制动系统和电控制系统两类。制动执行系统通常称为基础 制动装置，有闸瓦制动和盘形制动等。按照电动车组动能转 移方式的不同，制动可分为摩擦制动和动力制动。
②轻轨系统的车辆分为C型车（车体宽度为2.6 m）和直 线电机C型车（车体宽度为2.5 m）。
③单轨系统的车辆分为跨坐式单轨车辆和悬挂式单轨车辆。
城市轨道交通设备的分类
（4）按车辆上的安装设备进行分类。
在一列车组中，一般我国南方城市的地铁车辆按照欧系车 辆的习惯分为A车、B车和C车三种类型。
地铁列车电传动系统分析
地铁列车电传动系统分析摘要：文章通过对我国现阶段主型地铁车辆电传动系统构成及其功能的分析。
清晰的介绍了该系统各器件的作用及相互之间的关系。
为地铁车辆运用与检修提供了有益的参考。
关键词：地铁车辆电传动；主电路；系统工作原理一、轨道车辆电力牵引发展简介电力牵引是一种以电能为动力牵引车辆前进的牵引方式。
轨道车辆通过受流器从架空接触网或第三轨（输电轨）接收电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电机供电，牵引电机将电能转变成机械能，机械能通过齿轮传给轮对，驱动轮对在轨道上运动带动车辆前进。
轨道交通电力牵引传动系统分为：1、直流电力牵引传动系统（1）直流—直流（2）交流—直流2、交流电力牵引传动系统（1）直流—交流（2）交流—直流—交流早期的电力牵引的轨道车辆采用直流电动机（如北京地铁一号线）。
直流电动机存在体积大、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高、维修麻烦的缺点。
随着交流电机控制理论和大功率电力电子元器件制造技术的发展，采用交流电机牵引的交流传动技术迅速崛起，使轨道车辆电力牵引技术上了一个新台阶。
交流—直流—交流供电系统运用于干线铁路。
我国城市内的地铁、轻轨网络多采用直流牵引制式，城市轨道交通采用直流供电制式是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。
另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。
基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间。
我国国家标准也规定为750 V和1500V。
以北京和天津为代表的北方地区采用DC 750V供电电压制式，允许电压波动范围为DC 500V～DC 900V，第三轨受流；以上海和广州为代表的南方地区采用DC 1500V供电电压制式，允许电压波动范围为DC 1000V～DC 1800V，架空接触网受电弓受流。
地铁车辆牵引控制方案有哪些
地铁车辆牵引控制方案有哪些
一、分散型牵引控制方案
分散型牵引控制方案是指在地铁车辆内部安装多种电动控制机构，通
过手动、自动或远程控制方式，克服局部机构动力故障，实现牵引控制的
一种技术方案。
传统的分散型控制方案主要分为机械传动控制和电力传动
控制两种，分别由操纵杆、无线控制器、限位开关、门控制器等机械机构
和主变流器、轨道电流检测器、车载发电机控制器等电气机构共同构成。
1、机械传动控制
机械传动控制技术是由操纵台、无线控制器、限位开关等机械机构组
成的控制系统，其主要功能是实现车辆牵引、制动、位置控制、通过信号
控制等多种功能，它可以通过操纵台杆、车载电池、外部控制等多种方式
实现车辆牵引控制。
2、电力传动控制
电力传动控制是指地铁车辆的牵引控制由主变流器、轨道电流检测器、车载发电机控制器等电气机构共同完成的控制系统。
它可以实现车辆的最
大电动力、最小拉力及最高移动速度等多种复杂的牵引控制功能，在一定
程度上可以消除机械操纵杆带来的复杂性及一定程度的安全隐患。
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单元七 牵引系统装置
• 1、牵引工况：牵引系统为列车提供牵引动力，它把接触 网提供的电能转换成牵引电机使用的电能给牵引电机，牵 引电机作为电动机工作，将电能转换成机械能，使列车在 轨道上运动。
• 2、电制动工况：电制动可分为再生制动工况和电阻制动 工况。
• ①再生制动工况：牵引系统进行再生制动时将列车动能转 换为电能反馈到电网供其它列车使用。这极大地降低了列 车的实际能量损耗。
城市轨道交通车辆构造
城市轨道交通车辆构造
单元七 牵引系统装置
课题一 牵引系统概述
一、牵引系统的功能
列车牵引系统是列城市轨道交通车辆的核心部件，是列车动力的来源， 根据需要为列车提供牵引力和制动力，完成列车牵引和制动。因此， 牵引系统主要有两个工况：牵引工况和电制动工况，完成牵引、再生 制动及电阻制动的功能
单元七 牵引系统装置 3）、斩波调压控制系统
•
在斩波调压控制系统中，利用斩波电路将接触 网提供的电能进行调节，不断调节斩波电路的输出 电压来控制列车，输出电压可通过调节斩波器占空 比来实现
单元七 牵引系统装置
2、交流传动的类型
• 1）、根据牵引电机供电配置方式分类
交流传动牵引系统主要有1C4M和1C2M两 种形式。1C4M牵引系统是一台牵引逆变器向 同一动车上的四台牵引电机供电。1C2M牵引 系统是一台逆变器向同一转向架上的两台牵 引电机供电
通过控制凸轮使接触器K1、K2、K3、K4、K5、 K6逐个的闭合与开断，改变接入电阻不同来调节 牵引电机端电压和磁场削弱，从而实现对牵引电 机的控制来达到列车的控制。
单元七 牵引系统装置 2）、斩波调阻控制系统
•
斩波调阻控制系统中，斩波器与电阻并联， 通过调节 斩波器的占空比来实现对电阻的调节，连续调节斩波器的占 空比，相应的电阻接入主回路的阻值也连续平滑的变化。斩 波调阻装置即斩波器由晶闸管、二极管、均流电抗器、均压 电阻和换流电容等部件组成。
• ②电阻制动工况：制动能量不能向电网回馈时，电制动产 生的电能将会消耗在制动电阻上，列车动能转换为热能散 逸在大气中。
单元七 牵引系统装置
二、牵引系统的分类
• 根据城轨车辆牵引电机的种类分类
牵引系统
直流传动牵引系统 交流传动牵引系统
单元七 牵引系统装置
1、直流传动的类型
• 1）、凸轮变阻控制系统
单元七 牵引系统装置
2）、根据控制单元控制类型的不同分类
•
交流传动牵引系统可以分为直接转矩控制和矢量控制。
• （1）、直接转矩控制就是通过空间电压矢量来控制定子磁链
的旋转速度，以改变定子磁链的平均旋转速度的大小，从而改
变磁通的大小来控制电磁转矩。
• （2）、矢量控制主要是对转矩与转子磁通的控制，转矩给定 值由转差决定，磁通给定值根据速度给定，在基速以下磁通恒 定，超速则进行磁场削弱。
单元七 牵引系统装置
电流变频器的矢量控制原理
单元七 牵引系统装置
牵引系统分类
•
Hale Waihona Puke 直流传动牵引系统牵引系统
交流传动牵引系统 （变频变压控制）
凸轮变阻调速 斩波调阻调速 斩波调压调速
供电控制方式
1C4M 1C2M
调速方式
直接转矩控制 矢量控制
单元七 牵引系统装置
•