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| 編輯推薦： |
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《轨道车辆装备》是高等学校车辆工程和铁道机车车辆专业教材，也可供铁路高职和中职学校师生及从事机车车辆、动车组、城市轨道车辆相关专业的工程技术人员学习参考。
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| 內容簡介： |
《轨道车辆装备》作为普通高等学校车辆工程专业卓越特色系列规划教材之一，主要介绍轨道车辆电气系统的组成和车内电气装备工作原理。
《轨道车辆装备》分为6章。第1章介绍轨道车辆电气系统组成、轨道车辆供电系统、轨道车辆控制电器；第2章介绍25T型客车供电系统、动车组辅助供电系统、蓄电池与充电机；第3章介绍照明系统、火灾探测系统、广播系统、旅客信息系统、高原客车制氧系统等车内主要设备；第4章介绍供水与卫生系统类型、动车组供排水系统、动车组卫生系统；第5章介绍空调系统的总体构成和类型、通风系统、制冷系统、供暖与加湿系统、动车组空调系统的运行控制、典型动车组空调系统、空调系统维护与检修；第6章介绍列车通信网络系统构成、通信网络协议、动车组控制及信息管理系统。
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| 目錄：
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前言
第1章 绪论
1.1轨道车辆电气系统组成
1.1.1轨道车辆供电方式
1.1.2轨道车辆电气设备与布置
1.1.3电气分配系统
1.2轨道车辆供电系统
1.2.1铁路客车供电系统
1.2.2城轨车辆辅助供电系统
1.2.3动车组辅助供电系统
1.3轨道车辆控制电器
1.3.1断路器
1.3.2继电器
1.3.3接触器
1.3.4可编程逻辑控制器
思考题
第2章 供电系统
2.125T型客车供电系统
2.1.1DC600V供电系统构成
2.1.2逆变器和充电器
2.1.3电气综合控制柜
2.2动车组辅助供电系统
2.2.1辅助电气系统设备与容量
2.2.2CRH1型动车组辅助供电系统
2.2.3CRH2型动车组辅助供电系统
2.2.4CRH3型动车组辅助供电系统
2.3蓄电池与充电机
2.3.1蓄电池概述
2.3.2动车组蓄电池
2.3.3充电机工作原理
思考题
第3章 车内电气设备
3.1照明系统
3.1.1照明系统概述
3.1.2动车组照明系统
3.2火灾探测系统
3.2.1火灾探测系统概述
3.2.2动车组火灾探测系统
3.3广播系统
3.3.1CRH1型动车组广播系统
3.3.2CRH2型动车组广播系统
3.3.3CRH3型动车组广播系统
3.4旅客信息系统
3.4.1车外信息显示
3.4.2车内信息显示
3.5高原客车制氧系统
3.5.1高原客车制氧方式
3.5.2高原客车供氧系统组成
3.5.3高原客车制氧系统工作原理
思考题
第4章 供排水与卫生系统
4.1供水与卫生系统类型
4.1.1供水系统
4.1.2集便系统
4.2动车组供排水系统
4.2.1动车组供水系统
4.2.2动车组排水系统
4.2.3电热开水炉工作原理
4.3动车组卫生系统
4.3.1卫生系统布置
4.3.2卫生系统组成
4.3.3动车组给水卫生系统防冻措施
思考题
第5章 空调系统
5.1空调系统的总体构成和类型
5.1.1车内环境构成与要求
5.1.2空调系统的总体构成
5.1.3空调系统的类型
5.2通风系统
5.2.1湿空气的性质
5.2.2通风系统的组成
5.2.3车内空气压力波动控制装置
5.2.4应急通风
5.3制冷系统
5.3.1蒸气压缩式制冷原理
5.3.2制冷压缩机
5.3.3换热器
5.3.4其他辅助设备
5.4供暖与加湿系统
5.4.1供暖系统
5.4.2热泵
5.4.3空气加湿系统
5.5动车组空调系统的运行控制
5.5.1制冷自动控制元件
5.5.2空调系统的运行控制
5.5.3空调系统运行控制示例
5.6典型动车组空调系统
5.6.1CRH1型动车组空调系统
5.6.2CRH2型动车组空调系统
5.6.3CRH3型动车组空调系统
5.6.4CRH5型动车组空调系统
5.7空调系统维护与检修
5.7.1空调系统的维护
5.7.2空调系统故障判断与处理
思考题
第6章 列车控制及信息管理系统
6.1列车通信网络系统构成
6.1.1列车通信网络系统概述
6.1.2TCN通信网络
6.1.3ARCNET通信网络
6.1.4CAN通信网络
6.2动车组控制及信息管理系统构成
6.2.1CRH1型动车组网络结构与设备
6.2.2CRH2型动车组网络结构与设备
6.2.3CRH3型动车组网络结构与设备
6.2.4CRH5型动车组网络结构与设备
6.3动车组控制及信息管理系统功能
6.3.1CRH1型动车组控制及信息管理系统功能
6.3.2CRH2型动车组控制及信息管理系统功能
6.3.3CRH3型动车组控制及信息管理系统功能
6.3.4CRH5型动车组控制及信息管理系统功能
思考题
参考文献
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| 內容試閱：
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第1章绪论
轨道车辆就像一间间可流动的房子，客车是人们旅途中的临时居所，货车是货物运输途中存放的仓库，它们都安装在车辆的走行部上，沿着铁路线流转四方[1]。
各国铁路客运发展的共同趋势是高速、大密度，采用高速动车组和电力机车牵引旅客列车是实现客运高速化的重要条件[2]。城市轨道交通车辆虽然速度比高速列车低，但是频繁地起动、加速、减速、停车工况以及爬坡、曲线通过能力强等要求，使得城市轨道交通车辆都采用了动力分散型车组。
轨道车辆装备按照在车上布置的部位分为车内设备和车外设备，按照组成功能可分为电气设备和机械设备。本书主要介绍轨道车辆电气设备中的控制电器、供电系统、车内照明系统、火灾自动探测系统、广播系统、供水与卫生系统、空调系统、列车通信网络与信息系统、高原客车制氧系统等车内外主要电气装备的组成及工作原理。
1.1轨道车辆电气系统组成
现代生活离不开电，为了使旅客感觉就像在家里一样方便，轨道车辆上除了照明，还装备了各种电气设备，如广播系统、空调、电动车门、集便器、电茶炉，还有列车自动操纵、故障诊断、计算机网络系统、火灾自动探测系统等。这些装备，都是直接或间接为旅客服务并保证列车运行安全的。本节介绍轨道车辆供电方式、电气设备与布置和电气配电系统。
1.1.1轨道车辆供电方式
1.轨道车辆供电方式
轨道车辆在快速运行中，不能像固定的房屋从变电所依靠输配电缆获取电能，如何保证用电设备正常工作呢？
第一种是靠车轴发电机供电。由轴驱式交流发电机、控制箱、整流器箱和蓄电池组构成低压交-直流供电系统。交流发电机吊挂在列车下部的转向架上，车轮转动时，由皮带轮带动发电机发电。开车时，车轮转动，发电机开始发电，由于车速不同，发电机的输出频率也不同，因此需要控制箱和整流器箱将交流电变成直流电，一方面供列车的各种电器使用，另一方面给蓄电池组充电；停车时，由蓄电池组继续给列车上的电器供电。铁路上将装有车轴发电机和蓄电池组的客车称为“母车”，没有装的称为“子车”。在一列列车中，母车和子车一般按照1∶1的比例编组。车轴发电机供电由于供电功率小，消耗牵引功率，因此已经随着旅客列车的不断发展而逐渐淘汰。
第二种是采用单元式柴油发电机供电。为了给电气负载直接提供三相交流电，在客车车体下方安装单元式柴油发电机和蓄电池组构成交-直流供电系统。由于功率的限制，该供电方式一般只给本车的电气设备供电，因此不适合向全列车供电。
第三种是加挂发电车集中供电。发电车是不载旅客的发电站，一般安装3台大功率柴油发电机组，通常工作时启动1个或2个机组，其余备用。一辆发电车通常可以为一列列车集中提供三相380V交流电，发电车配有专门配电盘，通过贯穿全列车的输电干线和专用车端连接器，供给各节车辆的用电设备工作。
第四种是电力机车集中供电。在电气化铁路运行区段，电力机车将接触网上25kV的单相交流电经过变压器、整流器、变流器等一整套电气设备处理，变成直流600V，通过贯穿全列车的输电干线和专用车端连接器，向被其牵引的整列客车的电气负载供电。
第五种是动车组辅助供电系统供电。动车组是自带动力、固定编组、两端均可操控开行的旅客列车，动车组辅助供电系统主要由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。该系统将列车上主变压器或主变流器输出的电能进行处理，变成三相交流电给各节车辆的用电设备工作。
2.电气化铁路供电特点
电气化铁路除了一般的铁道线路、车站、通信、信号等设施，还包括
特殊的牵引供电系统以及相应的运行、维修和管理单位。
现代电力牵引供电都以公用电网配电，其电压一般不低于110kV。在我国，矿山电力牵引、城市铁路或轻轨交通一般都采用直流制，电压为450V～3000V；电气化铁路都采用工频50Hz、额定电压为25kV的单相交流制，电气化铁路的牵引负荷是一级负荷，故要求电源有足够的容量和较高的可靠度。
牵引供电系统主要包括牵引变电所和牵引网两部分，其任务是保证质量良好不间断地向轨道车辆供电。
牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏，它将公用电网电力系统供应的电能转变为适于电力牵引及其供电方式的电能，无论是一般线路还是高速线路都要求它具有高度的可靠性。
牵引网由馈线、接触网、回流线、分相绝缘器等组成，完成对轨道车辆的送电任务。其中，馈线是接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线，即将电能由牵引变电所引向电气化铁路；接触网是牵引供电系统的主动脉，其功能是通过与受电弓在运行中的良好接触将电能传给轨道车辆。“良好接触”概念包括的内容有：弓网振动小、相互冲击小、离线次数和时间少、导线和滑板磨耗小；由于电气化铁路是单相负荷，所以轨道车辆由接触网取得电流，经钢轨或专用回流线返回牵引变电所；分相绝缘器串联在接触网上，目的是把两相不同的供电区分开，并使列车光滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区处。
轨道车辆在电气化铁路获得电能后，通过牵引电机及其变换和控制装置，将电能转化为机械能，牵引列车运行。
由于各变电所相互独立，考虑接触导线电阻造成供电电压下降等因素，变电所供电距离单线一般为30km左右，轨道车辆只从相关的某个牵引变电所取电。对于两个异相牵引端口的牵引变电所，由于分相绝缘器的存在，使列车通过分相区时处于无电可用的状态，这对列车运行产生很大影响。
列车通过分相区的方式一般有三种。
1人工切换方式
图1-1为列车过分相区时线路两侧对驾驶员的提示，图中接触网线上方是列车从左向右行驶，驾驶员依次看到的“K禁止双弓”、“K断”、“禁止双弓”、“断”和“合”的提示牌，接触网线下方是列车从右向左行驶驾驶员看到的提示牌，图中的数字单位是m。
“禁止双弓”是提醒驾驶员检查列车在过分相区之前，不能把2个受电弓都升起来，防止列车在通过绝缘分相区时，将接触网的两相短路，造成变电所跳闸；“断”和“合”是要求驾驶员在提示牌处断开或闭合车上的主断路器；“K禁止双弓”和“K断”代表牵引快速客车时，驾驶员需要提前进行过分相区操作的位置。
图1-1列车过分相区时线路两侧对驾驶员的提示
随着列车速度的不断提高，驾驶员需要在距离分相区更远的位置开始过分相操作，工作量和劳动强度很大。目前，在高速列车上，都采用了自动过分相技术和设备，包括车上自动切换方式和地面开关切换方式。
2车上自动切换方式
车上自动切换方式是当列车通过分相区时，头车接收地面上的信号，列车控制系统保证双弓不同时升起并断开主断路器；列车断电不降弓，依靠惰行通过分相无电区；通过分相区后，列车根据接收到的地面信号，控制主断路器合闸受电，完成列车过分相的全过程。这种过分相区的方式地面设备简单，投资小。
3地面开关切换方式
地面开关切换方式下，接触网的中性段可以有电。当列车受电弓在进入分相中性段之前和刚进入中性段时，由一相供电；然后通过地面切换装置，将中性段断电0.25～0.35s后，立即切换到另一相。这种过分相区的方式优点是列车上不需要操作主断路器的通断，停电时间短暂，冲击及失速小，但设备复杂，切换过程容易产生很高的过电压。
1.1.2轨道车辆电气设备与布置
在各种轨道车辆中，高速动车组上的电气设备种类繁多，不但用电量大，而且技术水平十分先进。本节介绍四种动车组电气设备与布置[3，4]。
1.CRH1型动车组电气设备与布置
CRH1型动车组由青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司设计和制造，该列车为8辆车编组，其中5辆车为动车，3辆车为拖车，分成3个动力单元，如图1-2所示。其主要设备配属列于表1-1。
图1-2CRH1型动车组编组
CRH1型动车组由4种形式的车辆组成：端车带驾驶室的动车Mc1，Mc2、带受电弓的中间拖车Tp1，Tp2、不带受电弓的带吧台拖车Tb、中间动车M1，M2，M3。
2.CRH2型动车组电气设备与布置
CRH2型动车组由南车青岛四方机车车辆股份有限公司设计和制造，采用8辆编组，4动4拖，分为2个动力单元。每个动力单元由2个动车和2个拖车T-M-M-T组成。
CRH2型动车组总体布置图见图1-3。受电弓在4号和6号车上，两列动车组可连挂运行，连挂时受电弓采取双弓受流，为了保证双弓运行的200m间距要求，一般采用首尾受电弓工作。其主要设备配属列于表1-2。
图1-3CRH2型动车组编组
表1-2CRH2型动车组主要设备配属
3.CRH3型动车组电气设备与布置
CRH3型高速动车组由北车唐山轨道客车有限公司等单位设计和制造，4动4拖，其8800kW的牵引功率为350kmh的最高运营速度提供了技术保障。
CRH3型动车组采用8辆编组方式。分为EC01EC08、TC02TC07、IC03IC06、BC04、FC05五种车型，即端车头车和尾车、变压器车、变流器车、酒吧车和一等车，定义见表1-3。
表1-3CRH3型动车组不同车型的定义
CRH3型动车组编组及主要部件的配置如图1-4所示，其受电弓放置在牵引变压器所在的车顶上。
图1-4CRH3型动车组编组及主要部件配置图
4.CRH5型动车组电气设备与布置
CRH5型动车组由北车长春轨道客车股份有限公司设计和制造，采用8辆编组，5动3拖。
该动车组编组如图1-5所示，其中，一等座车1辆，带酒吧的二等座车1辆、带残疾人卫生间的二等座车1辆、二等座车5辆。
图1-5CRH5型动车组编组
CRH5型车主要设备配属见表1-4。
表1-4CRH5型车主要设备配属
1.1.3电气分配系统
1.车端电气连接器
将单独的车辆连接到一起组成列车的装置称为车钩缓冲装置。动车组在车辆的两端设有密接式车钩装置、风挡及电气连接、压缩空气连接设施等，包括列车通信总线连接、制动控制线连接、供电母线连接、直流供电母线连接、电路电气设备连接、电缆连接、高压电线连接、列车管和总风管及车钩解钩空气管路连接、车顶高压电缆连接等。
车端电气连接方式按种类可分为：高压、中压和低压供电连接，控制和通信连接。按位置又可分为：相邻两车之间的电气连接和两动车组之间的电气连接。下面以CRH3型动车组为例加以说明。
CRH3型动车组上的电气连接是由电气端头通过不同的接触方式将列车的电气配线连接起来。电气端头及其接触方式有以下特点。
1电缆和接线柱。连接电气端头罩内的电缆是防水防变形电缆，电缆引线通过接线柱连接到插座接点和插头接点上，可从前部更换触点。
2触点保护。电气连接配有一个保护盖，保护盖在电气端头前后移动时自动开或关。当车钩处于连挂状态时，电气端头紧密压缩，以确保恒定的接触压力；同时，一个附着在绝缘块四周的橡胶框使电气端头处于密封状态，可以防止水或灰尘进入，保护插座或插头的触头不受外部环境的影响。
3对中。电气端头罩配有对中元件，连挂时可以帮助两个车的电气端头对中。
根据动车组连挂运行方式的特点，电力连接主要采用风挡间电缆形式，其主要的分布情况为：25kV高压连接在车顶通过螺旋形双绕组电缆连接；牵引供电和辅助供电通过尾端箱电缆连接；控制与通信连接由专用电缆通过连接器连接。
供电连接的配置情况可以用表1-5来说明。
表1-5各种形式供电连接的配置表
1供电连接
供电连接是在各个相对独立的车厢间建立高压、中压、低压以及控制信息电气线路的连接通路。车端电气连接器是两车之间电气连接的纽带。
1高压供电连接。高压供电连接主要是两个受电弓之间的25kV高压电连接；其次，就是从主变压器向牵引变流器的供电和牵引变流器向辅助变流器的供电连接；此外，还包括从过电压限制电阻到牵引变流器之间的连接。
两个受电弓之间的高压连接主要由高压电缆及螺旋形双绕组电缆组成，配置于变流器车和变压器车的车顶部位。高压电气连接所用螺旋形双绕组电缆的实物结构如图1-6所示。
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