HXD2型电力机车电传动系统培训教材
1 交流电传动系统简介
1.1系统概述
HXD2型电力机车交流电传动系统主要是由网侧电路、主变压器、牵引变流器、牵引电机及网络控制系统等部分组成。交流电传动系统主要器件及其所在位置如图1-1所示。
图1-1 电传动系统主要器件及其位置
机车主电路均采用轴控方式，交-直-交变流技术对牵引电机进行牵引和制动特性控制。每台机车由两节车组成，设有四台变流柜，每台变流柜装有独立的两台变流器，每台变流器由IGBT模块组成的四象限变流器和逆变器组成，对该轴进行控制。每节车的轴二、轴三变流器中间回路给辅助变流器提供电源。整个系统采用绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）的形式实现对外通讯。
图1-2 牵引系统电气原理图
1.2 系统主要技术参数
机车功率发挥基本要求：
机车功率与网压关系如图1-3所示。
图1-3 八轴机车技术规范轮周功率发挥曲线图
机车牵引力、制动力参数
机车起动牵引力
（0～5km/h速度范围内半磨耗的轮周平均牵引力）≥760kN 机车持续制牵引力≥532kN 最大再生制动力(车钩处) 461kN
再生制动力线性下降至0的速度≤5km/h
恒功率速度范围：
牵引65～120km/h
再生制动75～120km/h
图1-4 机车牵引制动特性曲线
轮轴参数
轨距 1435mm
轴式 2(B0-B0)
机车整备重量 2x100 t
轴荷重 25t
机车轮周牵引功率（持续制）≥9600kW
机车轮周再生制动功率（持续制）≥9600kW
额定牵引货物质量 1万吨
车轮直径 1200（半磨耗）
传动比 120/2
2．牵引系统介绍
2.1网侧电路
网侧电路如图1-5所示，由1 台受电弓AP，1 台高压隔离开关QS-HV，1 个高压电压互感器TF1-PP，1台主断路器QF(M)，1 台高压接地开关QS-GHV，1 台避雷器F1，1
4 个回流装置，以及1 台高压连接器QF-HV 组成。
接触网电流通过受电弓AP 进入机车，经主断路器QF(M)，通过高压电流互感器TFI-QL(M)进入车内，经25kV 高压电缆与主变压器原边 A 端子相连，经过主变压器原边，从X 端子流出，通过低压电流互感器TFI-CE 和 4 个并联的回流装置EB1、EB4、EB5、EB8，从轮对回流至钢轨。
接触网电压通过受电弓AP 进入机车，通过高压电压互感器TF1-PP 将网压提供给牵引变流柜、司机操纵台上的网压表和机车电度表。
接触网电压通过受电弓AP 进入机车，经过高压隔离开关QS-HV 和高压连接器QF-HV 送至另一节机车，若其中一节机车高压电路出现故障，可通过断开故障节机车上的高压隔离开关QS-HV 来实现隔离。
图1-5 网测电路
2.1.1 受电弓
八轴机车采用DSA200型受电弓，该弓采用气囊驱动方式，弓内装有自动降弓装置，当弓网故障时，可自动降弓保护。
内各阀进入受电弓升弓装置的气囊，升起受电弓，使受电弓滑板与接触网接触，将电流从接触网上引入机车，供车内的电气设备使用。降弓时，排出升弓装置气囊内的压缩空气，使受电弓落下。
受电弓主要由底架、铰接机构、弓头、升弓装置及空气管路等组成。
气动升弓装置（3）安装在底架上,通过钢丝绳作用于下臂（4）。上臂（6）和弓头（8）由较轻的铝合金材料结构设计而成,受电弓结构如图1-6。
1－底架；2－阻尼器；3－升弓装置；4－下臂；
5－下导杆；6－上臂；7－上导杆；8－弓头；9－滑板
图1-6 DSA200 受电弓结构
主要技术参数
额定电压：25kV
额定电流：1000A
驱动设备：气囊装置
静态接触压力：55～85N
动态接触压力：40～200N(满足IEC62486)
压缩空气压力：0.4～1.0MPa 接触压力
最大升弓高度（包括绝缘子400m）：3081mm
工作高度（包括绝缘子400m）：969mm～2881mm
受电弓降弓位滑板距离轨面：4823.5mm
受电弓最大工作高度（距离轨面）：7035.5 mm
弓头长度: 1950±10mm
滑板有效长度：1250mm
滑板类型：碳滑板
弓头垂向移动量：60mm
升弓时间：≤5.4s
降弓时间：≤4s
维护与保养
1、目测整个受电弓。如有损坏的绝缘子、破损的软连接线、损坏的滑动轴承或变形的框架部件都应进行更换。若磨损超过其规定极限，滑板也应当更换。
2、滚动轴承的润滑是为了提高其使用寿命。最初安装时，两年一次的维修期或常规维修时油杯应注意密封以防尘土和水。滑动轴承可自润滑，保养方便。
3、阀板上的过滤器应1～2周清理一次。
2.1.2 高压隔离开关
每节八轴机车车顶装一台DJHG1型高压隔离开关（QS-HV），主要作用是当受电弓和车顶绝缘子发生故障时，将其隔离，避免因受电弓及车顶母线带电造成其它事故。
高压隔离开关主要由隔离刀杆、支持绝缘子和转动绝缘子、底座安装板、传动机构、锁固机构、触动开关、手柄等组成。高压隔离开关外形见图1-7所示，结构示意如图1-8所示。当受电弓故障时，并在降弓后，可在车内打开锁固机构，转动手柄，转动绝缘子随之转动，打开隔离闸刀。
图1-7 DJHG1-400/25 型高压隔离开关外形
1-高压隔离开关；2-驱动手柄；3-主动轴；4-传动箱体；5-复位弹簧；6-控制锁；
7-定位齿轮；8-主动轴安装架；9-安装座10-绝缘子；11-连接座；12-车顶铜排软线；
13-开关动杆；14-油封15-从动轴；16-轴承；17-凸轮；18-触动开关；19-导线；
20-四芯插座；21-止转齿轮；22-螺钉；23-安装盘；24-轴承座；25-限位挡块；
26-绝缘子安装板；27-手柄；28-定位销；29-挡块；30-定位槽；31-弹性触片；32-法兰
图1-8 DJHG1 型高压隔离开关的结构示意图
主要技术参数
额定工作电压：25kV
最高工作电压：30kV
额定电流：400A
额定频率：50Hz
开关动杆闸刀接触电阻：200μΩ
开关动杆开启最大角度：60°
闸刀与静触片接触线长：≥35mm
工频耐压：75kV/1min
冲击耐受电压（1.2/50us）：170kV
短时耐受电流：11000A
辅助触点额定电压：110V
辅助触点额定电流：3A
辅助接点：一对常开/一对常闭
维护与保养
1、各紧固件齐全、完好、紧固。
2、开关刀杆闭合良好，闭合压力≥20N。
3、绝缘子表面光洁，安装牢固，不允许有裂纹现象，并应保持其清洁干净。
4、检查各连接板状态良好，不允许有松动现象。
5、检查锁闭机构完好、锁紧牢固，不允许有松动现象。
6、检查辅助接点，如接点烧损严重应更换。有轻微灼伤应修理，转动传动轴，检查辅助接点的接触状况。
7、检查开关刀杆的闭合力，满足技术条件的要求。刀杆开启角度为60。
2.1.3 高压电压互感器
高压电压互感器安装在机车顶盖上，外绝缘由硅橡胶整体硫化一次成型，全封闭式结构，运行无噪音。一、二次出线螺纹孔使用黄铜材质镀银；一、二次接线螺杆材质为不锈钢，一次A端为M14，一次N端、二次首尾端（a、n）为M8螺杆。安装底板要有优良的防锈层及防水性能。
线圈和铁心套装后经干燥处理，套入主体绝缘柱内。线圈在主体绝缘柱内竖式放置。高压一次侧A端M14嵌件(深25mm)在主体绝缘柱上部引出，低压二次线圈出头由互感器下部套管引出。高压一次侧N端出头由互感器下部套管引出连接片与安装法兰可靠连接。避免由于悬浮电位造成放电现象。
外部护套和伞裙采用耐高温硅橡胶材料，具有良好的憎水性，大大地提高了污闪电压，能有效地防止污闪故障的发生；具有抗老化和耐漏电起痕性能，可以连续承受污闪电压；且伞裙表面爬电距离较大，具有耐机械冲击能力强、重量轻、便于安装、不易损坏、维护周期长的特点。
1.在机车上的安装位置
图1-9 电压互感器安装位置
高压电压互感器结构
高压互感器采用户外环氧树脂与硅橡胶复合绝缘支柱式结构，主要由线圈、铁心、套管铝法兰安装盘等组成。外形结构如图1-10所示。
１－高压接线端子螺栓；2－环氧树脂硅胶复合绝缘；3－安装底板；
4－接线端子；5－安装螺栓；6－铭牌；7－接地片；8－高压接地端子
图1-10 高压电压互感器结构
主要技术参数
变压比25000V/100V
绝缘水平31kV/75kV/175kV
额定功率及精度等级0-20VA时为0.5级，
额定电压因数 1.5Un，30s
表面爬电距离1100mm
绝缘等级E级
维护与保养
本产品在正常运行时不需维护和检修，在机车检修期间，需做如下维护检修：
1、检查表面有否损伤，如表面完好，可用洁净水或普通洗洁净清洁表面并擦拭干净，达到表面清洁、无积尘或污垢。切不可用尖锐物体刮刺硅橡胶表面，也不得用强酸强碱等腐蚀剂擦拭。
2、检查紧固一次、二次引线连接件是否有松动及表面氧化接触不良现象，必要时清除氧化层，涂抹导电膏，达到接线端子无氧化层连接可靠；
3、安装板是否有松动现象，必要时用专用工具重新紧固，达到产品按装牢固，产品运行时无松动；
4、为保证绝缘及连接更加可靠，一次导线连接完毕后，需加热缩套等绝缘材料包封住一次导线裸露部分。
5、如需要时可做如下试验：
绝缘电阻检测: 一次绕组对二次绕组及地≥1000MΩ；二次绕组间及对地≥500MΩ工频耐压试验：一次绕组对二次绕组及地5kV1分钟；二次绕组间及对地3kV 1分钟。
感应耐压试验：采用150Hz频率，从二次施加电压，一次绕组感应到75kV，40秒。
2.1.4 真空主断路器、接地开关和避雷器
八轴机车安装的是真空主断路器(22CB)、接地开关(35KSDL)和避雷器组件,每节机车装一台，该组件外形见图1-11。
真空主断路器
机车采用22CB 型真空断路器。22CB型真空断路器是电力机车的一个重要电气部件，安装在机车顶盖上，它是整车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车上最重要的保护设备，当机车发生各种严重故障时能迅速、可靠、安全地切断机车总电源，从而保护机车设备。该断路器与35KSDL型号的接地开关及相应的避雷器、电抗器直接装配。
22CB型真空断路器是以真空作为绝缘介质和灭弧介质，利用真空状态下的高绝缘强度和电弧扩散能力形成的去游离作用进行灭弧，其结构特点为：单断口直立式，直动式气缸传动，电空控制，是一种新型的电力机车主断路器，适用于干线交流25kV各类型电力机车。与空气断路器相比,具有结构简单、工作可靠、动作速度快、绝缘强度高、维修方便等优点。采用真空断路器可以彻底避免以往空气断路器灭弧室瓷瓶爆炸,非电性电阻瓷瓶爆炸,隔离开关轴折断、主阀卡位、漏风、控制线圈烧损等惯性故障,减少机车事故,保证铁路运输安全。同时可延长主断路器的检修周期,减少维修工作量,降低检修成本。 22CB型真空断路器结构
22CB型真空断路器结构见图1-12。
1－传动杆；2－下绝缘子；3－下部端子；4－上绝缘子；5－真空开关管；
6－上端子；7－弹簧；8－压紧环；9－柔性分流器；10－弹簧；
11－活塞；12－空气连接器；13－电气连接器
图1-12 22CB 型真空断路器结构
22CB型真空断路器主要技术参数
额定电压（交流）25kV
额定频率50Hz
耐受电压（工频）75kV
额定电流1000A
短路承受能力（峰值）50kA
短路瞬时承受能力（1 秒内）20kA〔RMS有效值〕
最大闭合能力(25kV/50Hz) 40kA〔峰值〕
最大开断能力(25kV/50Hz) 16kA〔峰值〕
最小断路电流5Arms
标称断路电流当电流I<600A时，100000周次
当电流I<1000A时20000周次
开断容量400MVA
开断时间20～60ms
闭合时间≤100ms
控制电压（直流）110V
控制气压450～1000kPa
CB型真空断路器工作原理
22CB型真空断路器工作原理见图1-13。
压缩空气经空气过滤器过滤后到调压阀，调压阀将压力调整为483kPa后送入储气缸。
闭合主断路器时，电磁阀线圈得电，打开电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔，打开中继阀，另一路通过中继阀送入风缸，驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的动触头上移，使真空断路器闭合。
断开主断路器时，电磁阀线圈失电，电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉，绝缘推动杆和主断路器的动触点在机械装置弹力作用下，向下移动，在小于40ms的时间内将真空断路器的主触头断开。
关打开，电磁阀线圈失电，主断路器自动断开。要想重新闭合主断路器，压缩空气压力必须超过370kPa～395kPa。
图1-13 22CB 型真空断路器工作原理图
具体合闸过程如下：
1）将主断路器扳键开关置“合”位，电磁阀线圈得电，闭合电磁阀，储气缸中的压缩空气一路经电磁阀进入中继阀的控制腔，打开中继阀，另一路通过中继阀送入风缸；
2）驱动活塞、绝缘推动杆和主断路器的动触头上移，压缩主弹簧，闭合主触头；
3）主触头接触下面的恢复弹簧被压缩。
具体分闸过程如下：
1）将主断路器扳键开关置“分”位，电磁阀线圈失电；
2）电磁阀和中继阀均在弹簧的作用下复位，将风缸内的压缩空气释放掉；
3）绝缘推动杆和主断路器的动触点在机械装置弹力作用下，向下移动，打开主触头。
高压接地开关
八轴机车采用的是与22CB型真空主断路器配套的35KS型接地开关，用于在两节车的受电弓均降弓、主断路器均断开的状态下，将车顶高压设备和主变压器原边接地。35KS 型接地开关由上、下两部分组，结构见图1-14。
上部部分（装在机车顶盖上）包括：带有铰接连接的“铸件体”组件的铸座（1），
编织线（2）用螺栓固定,以便获得安全的接地回路。安全刀夹（4）用于在开关打开位（非接地位）夹紧接地刀臂（5）。
下部部分（装在车顶盖下）包括：一个操作钥匙（7），一个由操作钥匙通过两个齿轮启动的空气隔离塞门（8），一个带有凸轮锁紧的锁闭钥匙（3），一个气动锁销（10），一个操作手柄（9）。
高压电路接地是手动的。当触头处在“正常”位置时，操作钥匙(7) 可启动。在接地位置时，该钥匙是锁住的。
1－铸座；2－接地编织线；3－锁闭钥匙；4－安全刀夹； 5－触头；6－接地刀臂；
7－操作钥匙；8－空气隔离塞门；9－操作手柄；10－气动锁销
图1-14 35KS 型接地开关结构
主要技术参数
型号35KS
标称电压25kV
额定电压30kV
峰值耐受电流30kA（120ms）
短时耐受电流12kA
额定工作气压700kPa
使用温度-40～+70℃
机械寿命20000次
重量15kg
尺寸参数（参见图1-15）。
图1-15 35KS 型接地开关外形及安装尺寸
接地开关的操作
35KS 型接地开关的操作步骤：
最初位置：接地开关处于正常位置，（触片打开位置）。见图1-16所示。
图1-16 接地开关操作1
按顺时针方向转动操作钥匙,隔离受电弓进风管路,受电弓风管路排风。并将操作手柄解锁（退回锁紧凸轮）。见图1-17所示。
图1-17 接地开关操作2
转动操作手柄，它将接地臂从正常位置摇至接地位置,锁定钥匙在该位置上是未锁状
图1-18 接地开关操作3
锁定钥匙转动90°，锁定操作手柄，退出锁定钥匙，该钥匙一旦拔出，接地开关即被锁死。见图1-19。
图1-19 接地开关操作4
检查和维护
1)用软制品或布蘸酒精清理绝缘子表面的灰尘和污物。检查绝缘子表面状态，如有裂纹或瓷釉损坏，应更换。
3)经常目测检查所有紧固件，应紧固到位。如有松动，应用扭力扳手按有关技术文件规定的拧紧力矩拧紧。每3个月，要用力矩扳手检查一次紧固件的紧固情况，所有紧固件的拧紧力矩应符合有关技术文件规定。
4)检查接地线，状态应良好，如有损坏，应更换。
5)检查气路，各气路应畅通，气动元件作用良好。为保证气路元件的正常工作，应经常排除储风缸等容易积水部件的积水。排放积水应在有压力的情况下进行，排水完毕应及时关闭排水阀。
注意：在冬季之前必须排放气路，以免积水冻结造成气动元件误动作。
6)检查空气管路密封性，应密封良好，无漏泄。如密封件、软管失效或损坏应及时更换。
避雷器
机车采用无间隙氧化锌避雷器，用于保护机车电气设备免受运行中的大气过电压及操作过电压的损害，减少系统跳闸率及事故率。避雷器倾斜安装在22CB型真空主断路器的安装底板上。
避雷器由上下端盖、避雷器主体及两端连接螺栓构成，避雷器内装有非线性电阻片，其具有优异的伏安特性，实现对过电压的限制。避雷器的主体采用硅橡胶外套密封，其耐污性能和防爆性能优良，且体积小、重量轻。
避雷器的外形见图1-20。
图1-20 避雷器外形
避雷器主要技术参数：
标称电压25kV
额定频率50Hz
持续运行电压 (Uc ) 33kV
额定电压 ( Ur ) 42kV
雷电冲击10kA 电流下最大残压129kV (峰值)
操作冲击500A 电流下最大残压94.2kV (峰值)
工频耐受电压75kV/1min
冲击耐受电压〔1.2 /50μs〕170kV (峰值)
绝缘外套表面爬电距离910m
两端M16 螺纹连接拧紧力矩55±5Nm
环境温度-40～+70℃
重量 5.2kg
2.1.5 高压电流互感器
电流互感器为电力机车电网专用的母线式电流互感器，适用于户内交流50Hz 或60Hz，额定电压为25kV的电力机车电网中作继电保护使用。
本型电流互感器为全封闭母线式结构，产品主要绝缘材料：产品内部采用专用户外CW229环氧树脂真空浇注而成全封闭结构，体积小、具有防潮、防水等功能，可长期免维护。
高压电流互感器构造外形参照图1-21，它安装于机车顶盖内部，套于25KV 电缆总成上，安装位置见图1-22。
图1-21 高压电流互感器外形图
图1-22 高压电流互感器安装位置
主要技术参数
额定电压25kV
额定一次电流2550A
额定二次电流 2.55A
额定二次输出10VA
准确级次10P10
绝缘等级 E 级
额定绝缘水平0.5/3kV
额定频率50Hz
负荷功率因数COSφ=0.8(滞后)
温升限值75K
维护与保养
本产品在正常运行时不需维护和检修,在机车检修期间,需做如下维护和检修：1.外观检查表面是否有损伤，若表面完好，可用洁净水或普通洗洁净清洁表面并擦拭干净,达到表面清洁、无积尘或污垢。2.检查紧固一次、二次引线连接件是否有松动及表面氧化造成的接触不良现象,必要时清除氧化层,涂抹导电膏,达到接线端子无氧化层，保证连接可靠。
2.1.6 高压连接器
节电力机车连挂时，自动连接两节机车车顶的高压侧电路。安装在两节机车尾部车顶，依靠机车连挂车钩的力量与车钩同时对接；分离时亦随机车车钩脱开而自动分离。
图1-23 DJLG1-400/25 型高压连接器外形图
高压连接器结构
DJLGl 型高压连接器的结构如图1-24所示。
1－支持绝缘子；2－导电板；3－软连接线；4－半环；5－羊角；6－喇叭型头部；
7－导电杆；8－波纹管；9－档板；10－十字轴支承；
11－止动器；12－球面止档；13－缸体；14－伸张弹簧
图1-24 DJLG1 型高压连接器的结构示意图
主要部件简介
羊角在水平及垂直方向具有较宽的导向范围，在两台连接器对接时，即使在水平位置或垂向位置存在误差，也可以保证良好的自动导向对接性能，此特性保证机车在最小
电力机车主电路的发展概述 电力机车（electric locomotive）本身不带原动机、靠接受沿线接触网送来的电流作为能源、由牵引电动机驱动车轮的机车。所需的电能，可以由多种形式（火力、水力、风力、核能等）转换而来。电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠边等主要优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度大的山区铁路。 发展概况【top】最早造出第一台标准轨距电力机车的是苏格兰人R·戴维森，时间是1842年，由40组蓄电池供电，但没有实用价值。1879年5月，德国人W·VON西门子设计制造了一台能拉乘坐18人的三辆敞开式“客车”的电力机车，它由外部150V直流发电机通过第三轨供电，这是电力机车首次成功的试验。1881年,法国在巴黎展出了第一条由架空导线供电的电车线路，这就为提高电压，采用大功率牵引电动机创造条件。1895年，美国在巴尔的摩—俄亥俄间5. 6 km长的遂道区段修建了直流电气化铁路，在该区段上运行的干线电力机车自重97 t，采用675 V直流电，功率为1 070 kW。1903年德国的三相交流电力机车创造了每小时210km 的高速记录。 中国最早使用电力机车在1914年，是抚顺煤矿使用的1 500 V直流电力机车。1958年中国成功地生产出第一台电力机车，从采用引燃管整流器到硅整流器，机车性能不断改进和提高，到1976年制成韶山型（SS1型）131号时已基本定型。截止到1989年停止生产，SS1型电力机车总共制造出厂926台，成为中国电气铁路干线的首批主型机车。1966年SS2型机车制成。1978年研制成功的SS3型机车，不仅改善了牵引性能，还把机车的小时功率从4 200kW提高到4 800kW，载止到1997年底，共生产了987台，成为中国第二种主型电力机车。1985年又研制成功了SS4型8轴货运电力机车，它是国产电力机车中功率最大的一种（6 400kW），已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研制成功了SS5、SS6和SS7 型电力机车。1994研制成功了时速为160 km的准高速四轴电力机车等。至此，中国干线电力机车已基本形成了4、6、8 轴和3 200、4 800和6 400kW功率系列。1999年5月26日，中国株洲电力机车厂生产出第一台时速超过200km的DDJ1001号“子弹头”电力机车，标志着中国铁路电力牵引已跻身于国际高速列车的行列。为追踪世界新型“交—直—交”电力机车新技术，从20世纪70年代末开始，中国铁路一直在进行中小功率变流机组的地面试验研究和大功率的交—直—交电力机车的研制，也已取得了阶段性成果。 类型【top】电力机车是从接触网上获取电能的，接触网供给电力机车的电流有直流和交流两种。由于电流制不同，所用的电力机车也不一样，基本上可以分为三类： 直—直流电力机车采用直流制供电时，牵引变电所内设有整流装置，它将三相交流电变成直流电后，再送到接触网上。因此，电力机车可直接从接触网上取得直流电供给直流串励牵引电动机使用，简化了机车上的设备。直流制的缺点是接触网的电压低，一般为1 500V或3 000V，接触导线要求很粗，要消耗大量的有色金属，加大了建设投资。 交—直流电力机车在交流制中，目前世界上大多数国家都采用工频（50Hz）交流制，或25Hz低频交流制。在这种供电制下，牵引变电所将三相交流电改变成25 kV工业频率单相交流串励电动机，把交流电变成直流电的任务在机车上完成。由于接触网电压比直流制时提高了很多，接触导线的直径可以相对减小，减少了有色金属的消耗和建设投资。因此，工频交流制得到了广泛采用，世界上绝大多数电力机车也是交—直流电力机车。 交—直—交电力机车采用直流串励电动机的最大优点是调速简单，只要改变电动机的端电压，就能很方便地在较大范围内实现对机车的调速。但是这种电机由于带有整流子，使制造和维修很复杂，体积也较大。而交流无整流子牵引电动机（即三相异步电动机）在制造、性能、功能、体积、重量、成本、及可靠性等方面远比整流子电机优越得多。它之所以迟迟不能在电力机车上应用，主要原因是调速比较困难。改变端电压不能使这种电机在较大范围内改变速度，而只有改变电流的频率才能达到目的。因此，只有当电子技术和大功率晶闸管变流装置得到迅速发展的今天，才能生产出采用三相交流电机的先进电力机车。交—直
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。
和谐型系列电力机车电气系统特点分析 【摘要】文章以和谐1、2、3型电力机车的电气系统为研究对象，对机车的电气系统特点按照主电气电路、辅助电气电路、微机控制系统分类做了系统的比较分析。 【关键词】电力机车；主电气电路；辅助电气电路；控制系统 1 引言 和谐系列电力机车是南车集团和北车集团与国外企业合作，引进消化技术，并国产化的新一代交流货运机车，型号有HXD1、HXD1B、HXD1C，HXD2、HXD2B、HXD2C和HXD3、HXD3B、HXD3C。和谐型系列机车电气系统的主、辅回路均采用了交流控制技术，系统的设计坚持起点高、技术领先的原则，采用先进、成熟、可靠的技术，按照标准化、系列化、模块化、信息化的总体要求进行全方位设计的。 2 主电气系统 机车主电气电路主要由网侧电路、主变压器、牵引变流器及牵引电机构成，如图1所示。其中和谐型系列电力机车网侧电路主要由受电弓、主断路器、台避雷器、高压电压传感器、高压电流传感器、高压隔离开关、主变压器原边、回流侧互感器和接地碳刷等组成。下面主要从主变压器、变流器和牵引电机三个方面进行比较。 图1 简化主电气电路 2.1 HXD1型电力机车主电路特点 （1）主变压器 采用EFAT6744型电力机车牵引变压器。其内除主变压器外，还装有两台100HZ滤波电抗器。它们装在一个邮箱内，共用一个冷却系统。主变压器是单相变压器，卧式结构，采取车体下悬安装方式。 （2）牵引变流器 每台机车由2节车组成，每节车设有1个牵引变流柜，每个牵引变流柜由2套相互独立的变流器组成。一个变流器包含2个并联的四象限整流器、1个牵引逆变器和1个辅助逆变器等。 （3）牵引电机
电力机车-概况 由牵引电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车 给，所以是一种非自带能源的机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。电力机车起动加速快，爬坡能力强，工作不受严寒的影响，运行时没有煤烟，所以在运输繁忙的铁路干线和隧道多、坡度陡的山区线路上更能发挥优越性。此外，电力旅客列车，可为客车空气调节和电热取暖提供便利条件。电力机车由于电气化铁路基本建设投资大，所以应用不如内燃机车和蒸汽机车广泛。电力机车没有空气污染，且善于保养，牵引列车速度可达几百千米，所以高速列车都是电力机车牵引的。电力机车另一个优点就是能够在短时间内完成启动和制动，这个性能比蒸汽机车和内燃机车要优秀很多。所以在世界范围内，正大力发展电气化铁路。在绿色环保的今天，电力机车的发展更加受到重视。由于我国的电气化铁路较少，所以会选择把原本无电气化的铁路经电气化改造。电气化改造后的铁路速度将从100-120km/h提高到160-200km/h，这样不仅能缩短列车的运输时间，还能达到5000t以上的货运列车运输。如今，走向“高铁时代”的中国，正大力发展电气化铁路。 电力机车-历史沿革 历史简述
1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人就试着制以电池供电的二轴小型铁路车辆。1842年苏格兰人R.戴维森首先造出一台用40组电池供电的重 5吨的标准轨距电力机车。由于电动机很原始，机车只能勉强工作。1879年德国人 W.von西门子驾驶一辆他设计的小型电力机车，拖着乘坐18人的三辆车，在柏林夏季展览会上表演。机车电源由外部150伏直流发电机供应,通过两轨道中间绝缘的第三轨向机车输电。这是电力机车首次成功的实验。电力机车用于营业是从地下铁道开始的。1890年英国伦敦首先用电力机车在 5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆。干线电力机车在1895年应用于美国的巴尔的摩铁路隧道区段，采用675伏直流电，自重97吨,功率1070千瓦。19世纪末，德国对交流电力机车进行了试验,1903年德国三相交流电力机车创造了每小时210.2公里的高速纪录。 来到中国 中国于1914年在抚顺煤矿使用1500伏直流电力机车。干线铁路电力机车采用单相交流 25000伏50赫电流制。1958年制成第一台以引燃管整流的“韶山”型电力机车。1968年改用硅整流器成功,称“韶山1”型，持续功率为3780千瓦。近年来干线电力机车向大功率、高速、耐用方面发展，客运电力机车速度已从每小时160公里增加到200公里，并向250公里迈进。各国制造的电力机车电压制较复杂，不便于国际间铁路联运过轨。近年来国际上已定出几种电力机车用标准电压。直流电压为600伏(非优先选用)、750伏、1500伏和3000伏。单相交流电压6250伏（非优先选用）、工频50或60赫，电压15000伏、工频赫，电压25000伏、工频50或60赫等几种。 各种类型的电力机车(19张) 电力机车-构造
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。
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。
中国电力机车发展史集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
电力机车的发展史 学生：XX 指导老师：XXX 摘要：今交通发达、经济快速发展的今天，电力机车在交通生活等领域发挥着在当重要的作用。电力机车由牵引电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。 关键词；韶山系列电车中国电车发展 一·电力机车相关历史背景 1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人就试着制以电池供电的二轴小型铁路车辆。1842年苏格兰人R.戴维森首先造出一台用40组电池供电的重5吨的标准轨距电力机车。由于电动机很原始，机车只能勉强工作。1879年德国人W.VON 西门子驾驶一辆他设计的小型电力机车，拖着乘坐18人的三辆车，在柏林夏季展览会上表演。机车电源由外部150伏直流发电机供应,通过两轨道中间绝缘的第三轨向机车输电。这是电力机车首次成功的实验。电力机车用于营业是从地下铁道开始的。1890年英国伦敦首先用电力机车在 5.6公里长的一段地下铁道上牵引车辆。干线电力机车在1895年应用于美国的巴尔的摩铁路隧道区段，采用675伏直流电，自重97吨,功率1070千瓦。19世纪末，德国对交流电力机车进行了试验,1903年德国三相交流电力机车创造了每小时210.2公里的高速纪录。
《电力机车控制系统检查与维护》试题 一、填空题 1.电力牵引始创于年。 2.按机车动轴数电力机车可分为、、、等电 力机车。 3.交直型整流器机采用电动机作为牵引电动机。 4.交直交机车（或动车组）采用电动机作为牵引电动机。 5.不可控整流电路中，根据整流元件在一个周期内工作时间不同，分为整流 和全波整流电路两种。 6.整流器电力机车上需要装设和固定磁场削弱分路电阻，以限制电 流的脉动，改善牵引电动机的换向。 7.整流是指把交流电变换成的过程。 8.逆变器用于将转换为三相交流电。 9.在具有直流牵引电动机的机车中，由机车速度公式调速方法有、 改变牵引电动机的端电压和磁场削弱三种。 10.在交直型整流器机车中主要采用和磁场削弱两种调速方法。 11.调节具有三相异步交流牵引电动机机车的速度方法有、改变定子 磁极对数和改变转差率三种。 12.一般情况下，要进行磁场削弱调速，必须是在牵引电机端电压已达 到，而牵引电动机电流比额定值小时实施。 13.直流或脉流牵引电动机采用励磁调节调速时，通常是把量减小， 以提高机车运行速度，这种调速方法称为磁场削弱调速法。 14.根据磁场削弱系数的定义，磁场削弱的方法可分为改变励磁绕组的匝数和改 变两种。 15.为弥补电阻分路法的不足，在分路电阻支路串人适当的，在磁场 削弱时分路支路的电路性质与励磁绕组的属性一致。
16.采用不共阴极半控桥移相调压时，二极管的工作时间为π＋a，晶闸管的工 作时间为（设触发角为a）。 17.交直型电力机车电压调速可分为变压器调压和两种。 18.平波电抗器的电感与整流电流的大小应成关系。 19.全控桥整流电路，触发角为a＜π/2时是整流状态，触发角为时是 逆变状态。 20.提高交直型电力机车功率因数的方法主要有采用多段半控桥和。 21.按照中华人民共和国《铁路技术管理规程》的规定，对机车起动的基本要求 是：起动稳、加速快、。 22.在电力机车起动时，采用降低加在牵引电动机上电压的方法，称 为。 23.机车起动时，轮对发生空转前所能发挥的最大牵引力称为。 24.SS4改型电力机车采用特性控制实现机车牵引特性。 25.电力机车有两套制动系统：空气制动系统和。 26.电气制动利用的是原理。 27.电气制动分为和再生制动。 28.要求电气制动满足稳定性和机械稳定性。 29.在电阻制动时，电枢绕组与制动电阻，构成回路。 30.在他励电阻制动时，电机作他励运行。 31.实际中采用加馈电阻制动停车。 32.恒励磁控制是指他励电机的励磁电流不变，制动力的调节靠调节的大 小来进行。 33.制动又称“补足”电阻制动。 34.在机车速度低于一定值时，将切除，改用空气制动使机车停车。 35.把直流电变换成交流电称为。 36.逆变分为和无源逆变。 37. 38. 在工况。
铁路职工岗位培训教材 信号员编写大纲 本资料来自西安铁道学校(https://www.doczj.com/doc/b36284487.html,) 基本知识 第一章运输设备 第二节车站 一、中间站 （一）中间站的主要作业 （二）中间站的主要设备 二、区段站 （一）区段站的任务 （二）区段站分类 1、按作业性质及作业量分为 2、按车场排列方式分 （三）区段站的主要作业 1、客运作业 2、货运作业 3、行车作业 4、机车作业 5、车辆作业 （四）区段站的主要设备 1、客运设备 2、货运设备
3、行车设备 4、机务设备 5、车辆设备 三、编组站 （一）编组站的任务 （二）编组站主要作业 （三）编组站主要设备 （四）编组站分类 1、路网性编组站 2、区域性编组站 3、地方性编组站 （三）、编组站的“级”和“场” 第二节线路分类 一、铁路分类 二、铁路线路 （一）线路分类 （二）线路用途 （三）线路编号 三、无缝线路 第三节道岔一、道岔的分类及组成 （一）单开道岔
1、转辙器部分 2、辙叉及护轮轨 3、连接部分 （二）其他类型的道岔 1、对称道岔 2、三开道岔 3、菱形道岔 4、交分道岔 （三）分动外锁闭道岔 1、分动外锁闭概念 2、分类 3、设备特点 二、道岔的辙叉号数与列车过岔速度 （一）道岔辙岔号数的计算原理 （二）列车过岔速度 （三）道岔辙叉号数在实际中的运用 三、道岔编号方法 四、禁止使用的道岔 第四节车站线路长度 一、线路全长 二、线路有效长 三、线路容车数计算
（一）车辆换算单位 （二）容车数的计算方法 第五节机车一、内燃机车 （一）内燃机车分类 （二）内燃机车的型号表示和轴列式二、电力机车 （一）电力机车特点 （二）电力机车类型 （三）电力机车总体结构 三、动车组 （一）动车组概念 （二）动车组构成 （三）动车组特点 （四）动车组种类 第六节车辆一、车辆的分类及用途 （一）货车 （二）客车 二、车辆的主要组成部分 （一）车底架及车体 （二）转向架
第六章机车微机控制系统 第一节机车微机控制系统概述 一、微机控制系统的基本概念和特点 微机控制系统一般都具有三个要素，即控制对象、信息处理机构、执行机构控制目标；信息处理机构将目标值和实际情况进行比较、运算，给执行机构控制对象出动作指令；执行机构根据接收到的动作指令进行调节，以求达到或尽员接近控制目标。图6一1所示为控制系统示意图。 控制系统有开环控制和闭环控制之分。在开环控制中，输出信号不反馈到信息处理机构；在闭环控制中，信息处理机构是根据给定目标与输出反馈信号的差值来进行控制的。毫无疑问，闭环控制比开环控制易于稳定并具有较高的精度。 一个复杂的控制系统可以由多个闭环系统组合而成，如速度环、电流环、电压环等。例如，55型电力机车微机控制系统，不论是在正常工况下还是在故障工况下，都采用闭环控制，由系统自动调节，从而减轻了司机的劳动强度，简化了司机的操作程序。 在电力机车上，微机的控制目标主要是电机电枢电流和机车速度，信息处理机构是微型计算机，执行机构是晶闸管变流装置。即微机根据司机给定的手柄级位以及实际机车速度来调节晶闸管的触发角，从而使机车稳定运行在司机希望的工况。 我国558型电力机车是国产电力机车中首次采用微机控制的车型。以往的机车都采用模拟控制，如553、554改和55：型机车等，它们都是采用以运算放大器为基础的模拟控制方式。随着电力电子技术、半导体集成技术的发展和控制要求的提高，用微机控制来取代模拟控制是牵引动力技术发展的必由之路，它标志着机车控制技术水平上升到了新阶段。与膜拟控制相比，微机控制有以下特点： (l）微机控制系统不仅需要有硬件，而且必须有软件，而模拟控制中左右硬件。硬件是指各种能完成一定功能的电子插件，是看得见摸得着的。软件是指为实现一定功能而*制的程序，它通常存储在断电也能保存的器件（如 EPROM、ROM）中，是一串由0和1构成的代码。软件又分系统软件和应用软件。对用户来讲，主要是根据需要编制应用软件。 （2）微机控制系统的硬件是通用的，它不是针对某个特定任务设计的。例如，我们现在使用的微机控制硬件就能在所有交直传动车上使用，尽管有些功能可能在某种车型上并不需要。因此，微机控制的优点就是通用，易于从一种车型移植推广到另一种车型，而且易于适应设计过程中新增加的控制功能要求。而模拟控制的电路有一定的针对性，不同的车型不能互相通用。 （3）微机控制具有灵活可变的软件，对于不同机车的不同的控制功能要求，可用改变软件的方法来实现。在研发过程中，对于设计，调试过程中新提出的问题可以通过修改，增加一段程序的方法来解决，一般不必改动硬件。而在模拟控制中，没增加一个功能都必须通过增加相应的电路来实现，功能越多，则硬件电路越多，也越复杂。有些控制功能用硬件来实现电路比较复杂，如果用软件来是实现则只是增加一段相应的程序。因此，在微机控制中，有时用软件来实现一些硬件难于实现的功能。例如，多段折线的函数发生器，空转保护中的速度差，加速度，加速度的变化率，轮径修正及减流曲线等，用软件实现既方便快
试谈世界电力机车的发展(doc 8页)
世界电力机车的发展 电力机车本身的原始动机接受触网发出的电流作为能源，由机车牵引电机驱动车轮。随着电力机车功率，热效率,速度的提高，以及有力和可靠的操作过载能力成为其主要优势，但不污染环境，所以特别适用于繁忙的铁路运输和隧道，以及斜坡的山区铁路。 电力机车从接触线获得电力，接触网供电电流机车都是直流和交流。根据目前的供电电流形式的不同，而不涉及电力机车本身，电力机车系统可分为基本直-直流电力机车，交-直流电力机车，交-直-交电力机车三种。 直-直流电力机车采用直流电源系统，牵引变电所装有整流装置，它将成为一个三相交流-直流装置，然后访问互联网。因此，电力机车可直接从网上联络供应DC系列直流牵引电动机使用，简化了机车设备。直流系统的缺点是接触网电压低，通常l500伏或3000伏，接触线要求较粗，因此要消耗大量的有色金属，并增加建设投资。 对于交-直流电力机车交流电源系统，世界上大多数国家使用的是频率（50赫兹）交换系统，或25赫兹的低频通信系统。在此电力供应系统中，牵引变电所将改为三相交流电频率的25千伏单相交流电源，然后传送到网络。但是，在电力机车上使用的字符串仍然是直流电动机（这是最大的优势：调速简单，只需改变电机端电压，因此就可以很容易地实现在较大范围内的机车速度，但这种电机由于需要使用换向器，制造和维护是非常复杂的，体积更大），这样，交流到直流机车的转变任务完成。接触网系统的直流电压没有提高很多。但接触导线的直径可以相对减少，从而减少了消费的非铁金属，但建设投资并没有减少。因此，高频通信系统已被广泛采用，世界上大多数的电力机车也开始采用交-直流方式。 交-直-交流，交流非电力机车牵引电机换向器（即三相异步电动机），其在汽车制造，性能，功能，大小，重量，成本以及维护性和可靠性等方面比换向器容易得多。这是失败的电力机车，其主要的原因是提高速度相当困难。但这种机车具有优良的牵引能力。因此还是大有希望。德国制造的电力机车E120就是这
1）微机网络控制系统 电力机车微机网络控制系统是一个典型的集散控制系统DCS （Distributed Control System ）。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。 机车微机网络控制系统就是通过现场总线将不同的功能单元连接起来，在中央控制单元（CCU）的协调下，共同完成机车的控制工作。根据机车车辆的特点和网络拓扑结构，车载网络的拓扑形式通常构造成两级或三级总线结构。最高层为列车网，它用于与整个列车的重联控制和逻辑顺序控制相关的一些指令信息发布和状态信息反馈，实现多个车辆网的数据交换。中间层为车辆网，它用于整个车辆网内部的智能电子设备的互连，实现本车厢内部的数据交换。第三层为设备网，它直接与系统的检测传感器、执行机构相连。根据拓扑需要，车载网络有时不需设备网，只使用列车网和车辆网。 工业现场总线种类繁多，用于列车网的现场总线主要有WTB、WorldFIP、工业以太网等，用于车辆网的现场总线主要有MVB、WorldFIP、LonWorks、CAN、工业以太网等，用于设备网的现场总线主要有CAN、MVB或RS485等。 （1）微机网络控制系统结构 图5-20是机车微机网络控制系统拓扑图。
③远程I/O单元（RIOM）：负责采集控制柜内的现场数据，同时驱动控制台的模拟仪表及显示灯和执行控制命令，驱动各屏柜内的继电器、接触器等现场执行设备。 ④牵引控制单元（TCU）：负责机车电气牵引与制动控制功能，具体包括：牵引变流器中间直流电压的闭环控制、牵引电机的转矩转速控制、开关器件的逻辑控制、防滑及防空转控制、牵引变流器主要部件的状态监控、通过网络与机车网络控制系统交换数据。 ⑤辅助控制单元（ACU）：负责辅助变流器及充电机控制功能。 ⑥司机显示单元（HMI）：负责实时显示机车运行信息和正常的设备工作状态，配置机车网络参数和维护处理故障信息等功能. ⑦制动控制单元（BCU）：负责机车空气制动控制功能。 （2）机车控制功能 机车由司机控制时，远程I/O单元（RIOM）获取司机通过操纵台上的控制部件（如司机控制器、扳键开关、显示屏等）发出的控制指令，经过中央控制单元CCU的处理，传递给相关设备，控制设备动作，完成司机发出的控制指令。控制功能包括：机车运行控制功能、电力牵引及高压控制功能、辅助供电系统控制功能、制动与压缩空气供应控制功能和机车故障诊断功能。 ①机车运行控制功能 机车运行控制功能主要包括：蓄电池控制、司机室投入运营、微机控制单元供电控制、库内动车控制、撒沙控制、轮缘润滑控制、火灾报警、窗加热、机械间通风控制、空调系统控制、内外部照明控制、轴温报警装置控制、能耗记录装置控制和人机界面交互控制等。 ②电力牵引及高压控制功能 电力牵引/制动控制功能共主要包括：受电弓控制、主断路器控制、钥匙箱连锁控制、高压隔离开关控制、自动过分相控制、主变压器保护、牵引/制动命令与运行方向控制、牵引电机的选择与隔离控制等。 ③辅助供电系统控制功能 辅助供电系统控制功能主要包括：辅助控制单元供电控制、辅助系统接触器控制、列车供电系统控制等。 ④制动与压缩空气供应功能 制动与压缩空气供应功能主要包括：制动系统控制、紧急制动与制动系统状态反馈、风笛控制、辅助风源控制和主风源控制等。 ⑤机车故障诊断功能 机车故障诊断功能涵盖了电气系统、机械部分、空气管路和其它部分。其中电气系统包括受电弓、主变压器、主变流器、牵引电机、辅助电机系统、电气控制设备、控制及辅助电源和网络控制系统等；机械部件包括转向架、车体和轮对及轴承；空气管路部分包括空气管路、气动装置、电空制动装置、压缩机和储气缸等；其它部分包括火灾报警、防寒装置和蓄电池照明等。
第一章 机车总体 1. 概述 以在中国国内的主干线上进行大型货运为目的，设计并制造了HX D3型交流大功率电力机车。 此机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境保护，减少维修工作量。另外，考虑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4组机车重联控制运行。 2. 机车主要特点 2.1 轴式为C 0-C ，电传动系统为交直交传动，采用IGBT水冷变流机组，1250kW大转矩 异步牵引电动机，具有起动（持续）牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点。 2.2 辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF和CVCF三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。 2.3 采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。 2.4 总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用了规范化司机室，有利于机车的安全运行。 2.5 采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。 2.6 转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。 2.7 采用下悬式安装方式的一体化多绕组（全去耦）变压器，具有高阻抗、重量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。 2.8 采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式；主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器，由车顶直接进风冷却；辅助变流器也采用车外进风冷却的方式；另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。 2.9 采用了集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。 2.10 采用了新型的模式空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。
电力机车网络化电气控制系统设计 发表时间：2019-04-03T09:59:46.197Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：魏强[导读] 摘要：交流传动电力机车对自动控制和人工智能的应用和需求是时代发展的必然，通过引进消化吸收，我国电力机车交流传动技术有了质的飞跃，普遍采用基于网络的控制系统，以模块化、通用化、分布式为特征，便于二次开发、现场调试和维护。（中车大同电力机车有限公司技术工程部山西大同 037038）摘要：交流传动电力机车对自动控制和人工智能的应用和需求是时代发展的必然，通过引进消化吸收，我国电力机车交流传动技术有了质的飞跃，普遍采用基于网络的控制系统，以模块化、通用化、分布式为特征，便于二次开发、现场调试和维护。本文对我国目前电力机车网络化电气控制系统进行了阐述，并提出了设计思路。 关键字：电力机车；网络化；电气控制系统 1.我国电力机车网络控制现状电传动控制是交流传动技术中的核心，通过引进西门子、庞巴迪、阿尔斯通等公司的技术，我国交流传动电力机车控制已发展成为基于网络（现场总线）的控制系统。通信协议大多采用 TCN 国际标准（IEC61375-1）；大都是主变流控制、辅变流控制和微机网络控制整合在一起的控制平台，广泛用于轨道交通领域。 2.电力机车网络化电气控制系统总体设计方案本文设计的电力机车网络控制系统采用当前轨道交通行业技术先进的TCN总线，其中主控单元具有热备冗余功能，最大程度的确保系统安全。同时通过使用专用事件记录仪，将车辆运行过程中一些重要的行车数据与故障数据记录下来，便于车辆的维护保养。系统符合IEC61375-1标准要求，使用二级总线结构，列车级采用WTB重联总线，传输速率为1Mbit/s；车辆总线采用多功能车辆总线MVB，其电气接口为电气中距离（EMD）介质，传输速率为1.5Mbit/s。连接到多功能车辆总线（MVB）上各个子系统的控制单元包括：电气牵引控制单元、辅助系统单元等。要求所有的子系统必须提供MVB（EMD）电气接口。整个列车管理系统包括设备硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具等。列车管理系统为所有子系统设备留有标准的通信接口，并具有成熟可靠的接口通讯规范，使得所有车辆子系统能可靠接入。设计符合以下标准。表1 设计标准 图1控制系统网络拓扑图如图1所示，其中TCMS系统设备主要包括中央控制单元，实现了车辆的MVB总线管理与列车运行控制功能；事件记录仪ERM，实现了故障数据与运行数据的记录功能；RIOM单元，用于实现TCMS与车辆硬线信号的交互（硬线信号的输入与输出）；HMI智能显示单元，用来显示车辆子系统的状态及提供人机交互的接口；GW列车网关，用于实现车辆的重联功能。 TCMS系统与车辆其他设备间采用网络通信或硬线连接，为了满足列车安全性，可靠性要求，MVB总线都采用双线冗余结构，符合IEC61375-1 的要求。对于和行车安全有关的输入输出信号，采用网络加硬线的冗余设计，优先采用网络信号，当网络故障时，采用硬线信号。 4.系统配置 按照硬件组成及各个硬件在车辆中的安装位置不同，TCMS系统设备主要包含：中央控制单元机箱、RIOM机箱、显示屏及重联网关机箱。各个部件在车上的分布如下所示。表1.TCMS设备列表
中国电力机车发展过程简介 中国电力机车的研制开始于1958年。当时的铁道部田心机车车辆工厂在协助湘潭电机产制造工矿电力机车的同时，设计并研制电力机车。1958年12月28日，中国第一台电力机车研制成功，命名为6Y1型。 1968年，经过对6Y1型近10年的研究改进，将引燃管整流改为大功率半导体整流，试制出韶山1型，代号SS1。1969年开始批量生产，到1988年止，共生产826台。机车持续功率3780KW，最高速度90KM/H，车长19400mm。 1969年，株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所联合研制出SS2。 株洲电力机车工厂1978年研制出SS3型客货两用干线电力机车，1989年批量生产至今。
株洲电力机车厂于2002年制造的SS3B型12轴重载货运电力机车。 株洲电力机车厂1984年研制的SS4型8轴货运电力机车。 SS4改是在SS4、SS5和SS6电力机车的基础上，吸收8K机车技术改进的。 SS5型电力机车生产了2台，为准高速试制的样车。
SS6型机车持续功率4800KW，最大速度100KM/H，长20200mm，是国际招标的中标机车。 SS7型电力机车由大同电力机车厂生产，填补了国内小曲线区段客货运电力机车的空白。 大同生产的SS7B型重载货运电力机车 大同机车厂、株洲电力机车研究所和成都机车车辆厂联合研制的SS7D型客运电力机车。
SS7E型电力机车，用于客运。 曾创造中国机车第一速的SS8行客运电力机车，由株洲电力机车厂生产。 SS9型干线客运电力机车，持续功率4800KW，最大速度170KM/H。 1971年引进的罗马尼亚的6G型电力机车。
《电力机车控制系统检查与维护》试题答案 一、填空题答案 1.1879 2.4轴6轴8轴 3.直（脉）流 4.三相异步交流 5.半波 6.平波电抗器 7.直流电 8.直流电 9.电枢回路串电阻 10.改变牵引电动机端电 压 11.变频调速 12.额定电压 13.磁通 14.励磁电流大小 15.电感 16.π－a 17.相控调压 18.反比 19.a＞π/2 20.加装功率因数补偿器21.防止列车冲动和断钩 22.降压起动 23.起动牵引力 24.恒流准恒速 25.电气制动系统 26.电机可逆性 27.电阻制动 28.电气 29.串联 30.发电机 31.不能 32.制动电阻 33.加馈电阻 34.加馈电阻制动 35.逆变 36.有源逆变 37.全控桥 38.小于再生制动 39.主电路 40.电磁 41.直流110V 42.位置 43.失电 44.线号 45.相控 46.半控 47.功率因数 48.电阻制动 49.恒流 50.保护器件 51.连接两接车顶线路 52.转向架独立 53.串励 54. 55.电流交流分量 56.他励 57.串联 58.微机网络 59.分相设备空气压缩 机组通风机组 油泵采暖通风设备 60.将机车主变压器提供 的单相交流电转变为 其他辅助机组需要的 三相交流电 61.电源电路负载电路 保护电路。 62.b6x6 63.大气过电压雷击 避雷器 64.操作过电压硅整流 器的换向过电压阻 容吸收环节 65.接触网的电压过低或 突然失压延时 66.97KE、98KE 二、选择题答案 1. B 2. B 3. B
4. A 5. C 6. A 7. C 8. A 9. B 10. A 11. B 12.C 13. C 14. A 15. B 16. C 17. A 18. B 19. A 20. B 21. A 22.A 23. B 24. C 25. A 26. C 27. B 28. A 29. B 30. A 31. A 32.A 33. A 34. C 35. B 36. A 37. C 38. A 39. A 40. B 41. A 42.C 43. C 44. B 45. C 46. C 47. A 48. C 49. B 50. B 51. C 52.A 53. C 54. A 55. B 56. A 57. C 58. B 59. A 60. C 61. B 62.B 63. C 64. A 65. B 66. C 67. B 68. B 69. B 70. A 71.ABD 72.BCD 73.ABC 74. B 75. A 76. C 77. B 78. B 79. A 80.B 81. B 82. B 83. B 三、判断题答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.√
关于我国电力机车发展过程的研究报告 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 姓名：无名 学号： 10009300 指导教师：莫
电力机车 电力机车是指由电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供运行中的电力机车给，所以是一种非自带能源的机车。电力机车具有功率大、过载能力强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、维修量少、运营费用低、便于实现多机牵引、能采用再生制动以及节约能量等优点。使用电力机车牵引车列，可以提高列车运行速度和承载重量，从而大幅度地提高铁路的运输能力和通过能力。 我国电力机车发展概述 中国最早使用电力机车在1914年，是抚顺煤矿使用的1500V直流电力机车。1958年中国成功地生产出第一台电力机车，从采用引燃管整流器到硅整流器， 机车性能不断改进和提高，到1976年制成 韶山l型（SS1型）131号时已基本定型。 截止到1989年停止生产，SS l型电力机车总 共制造了926台，成为中国电气化铁路干线 的首批主型机车。1966年SS2型机车制成， 1978年研制成功的SS3型机车，不仅改善 了牵引性能，还把机车的小时功率从4 200kW提高到4800kW，截止到1997年底，共生产了987台，成为中国第二种主型电力机车。1985年又研制成功了SS4型8轴货运电力机车,它是国产电力机车中功率最大的一种达到（6400kW），已成为中国重载货运的主型机车。以后又陆续研制成功了SS5、SS6和SS7型电力机车。1994年研制成功了时速为160 km 的准高速四轴电力机车等。至此，中国干线电力机车已基本形成了4，6，8轴和3200kW、4800kW和6400kW功率系列。1999年5月26日，中国株洲电力机车厂生产出第一台时速超过200km的DDJ1型“子弹头”电力机车，标志着中国铁路电力牵引已跻身于国际高速列车的行列。为追踪世界新型“交-直-交”电力机车新技术，从20世纪70年代末开始，中国铁路一直在进行中小功率变流机组的地面试验研究和大功率的交-直-交电力机车的研制，也已取得了阶段性成果。 中国电力机车的研制开始于1958年。当时的铁道部田心机车车辆工厂，也就是现在的株洲电力机车工厂在协助湘潭电机厂制造工矿电力机车的同时，设计并试制铁路干线电力机车。1958年初，铁道部、第一机械工业部组织考察团赴苏联考察学习。当时，苏联基本定型的是使用20千伏工频单相交流制的Н60型电力机车，与中国决定采用的25千伏工频单相交流制不尽相同，于是对Н60型电力机车进行了大胆地技术改造，其中重大修改达78处。1958年12月28日，