城轨车辆控制电路分析及故障排除毕业设计论文.doc
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1、2013届毕业设计说明书课题名称:城轨车辆控制电路分析及故障排除专 业 系 轨 道 交 通 系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 摘 要 近几年来,我国城市轨道交通发展迅速,为缓解城市交通压力做出巨大的贡献。城市列车控制电路作为城市轨道交通车辆的重要组成部分,为保证列车上的各项电气控制与电路运行提供了良好的前提条件。 论文简述了城轨车辆的电气控制的组成与部分控制电路,如列车列车激活控制电路、司机室占有控制电路、受电弓控制电路、高速断路器控制电路、传动控制电路、驾驶模式控制电路等展开分析,对其中受电弓和车门两项进行相关的结构、技术参数,控制电路工作原理等进行重点讲述并指出其常见的故障现象,并
2、详细的说明排除故障的方法。关键词:电气控制 列车激活 受电弓 高速断路器 车门 故障处理ABSTRACT In recent years, the rapid development of urban rail transit ,to ease the pressure on urban transport make a significant contribution. Trains of the control circuit as the city an important part of rail transportation in order to ensure the eletri
3、cal train operation control circuit provides a good prerequisite. Paper outlines the electrical control of transit vehicles and part of the composition of the control circuit ,such as the train activated control circuit ,control cicuit holds the cab,the pantograph control cicuit,high-speed circuit b
4、reaker control cicuit,the transmission control cicuit,driving mode control cicuit to analyze,one of the highlight on and that their common symptoms,and detailed troubleshooting methods.Key words: Electrical control Possession of the train activated Pantograph cab driver Door Troubleshooing methods.
5、目录第一章 城轨车辆控制电路的概述61.1城轨车辆电气线路整体介绍.61.2城轨车辆电气线路的基本知识与识图.8 1.3城轨车辆控制电路的构成与各部分电路作用简介.10 1.4城轨车辆车辆控制电路系统故障及其处理法方.11 第二章 受电弓控制电路的控制及其故障排除方法122.1受电弓的结构和主要技术参数122.2受电弓的控制电路及其工作原理132.3受电弓的常见故障分析及排查处理16第三章 城轨车辆车门电路控制与常见故障的判断及排除法方193.1车门的结构组成与工作原理193.2车门的主要技术参数.253.3车门的系统的主要功能和电气控制原理.263.4车门故障的检测及处理.34心得体会.40
6、参考文献.42第一章 城轨车辆控制电路的概述1.1城轨车辆电气线路整体介绍 城市轨道交通车辆电气控制的组成:主牵引传动系统、辅助供电系统、牵引和制动控制系统、车门控制系统。城市轨道交通车辆的主牵引传动系统(主电路系统)是列车牵引动力和电制动力得以实现的载体。辅助供电系统为城市轨道交通车辆提供辅助供电,其主要为下列系统提供电源:为主传动系统提供通风冷却中压电源和控制通信低压电源;为制动系统的空气压缩机提供中压电源和控制通信低压电源;为全车提供客室正常照明、应急照明;为空调系统提供中压电源和控制通信低压电源;为列车的自动控制系统、通信及列车综合管理系统提供低压电源。牵引、制动控制系统是列车实现牵引
7、和制动控制相关功能的控制电路系统,通过电气、器件的组合实现一定的逻辑功能。通过单元模块的控制程序运算,再经列车通信控制系统的实时响应,最终实现对列车的有效控制。车门控制系统关系到城市轨道交通车辆的运营安全。车门是乘客乘降必须接触的车辆部件,关系到乘客的人生安全。因此在城市轨道交通车辆中,将客室车门的状态直接与列车的运行状态相关联,通过列车信息显示系统,告知和提醒驾驶员与乘客车门的状态,从而保证行车的安全。城市轨道交通车辆作为一种便捷的交通工具,最根本的任务是承载旅客完成由甲地往乙地的运输任务。车辆运行的速度及其控制是城市轨道交通车辆完成运输任务的关键。城市轨道交通车辆的运行速度受多方面因素约束
8、,如列车运行图、区间及车站信号、线路状况、列车上各功能设备的状态、乘客舒适度、行车安全性等。因此对城市轨道交通车辆控制就是根据这些约束条件进行综合处理并形成最终的结果,即列车应该以何种方式或何种速度运行,并将这个决策贯彻到车辆控制系统的每一个控制单元。城市轨道交通车辆控制系统根据运营系统给出的命令对各功能子系统进行调控,并在各个功能级上(如牵引控制、制动控制等)保证列车运行要求的实现。其主要特征是控制,即控制策略和控制手段的实现。数学模型化的控制方法和传统的PID调节在城市轨道交通车辆控制中已经取得了重要成果,但是由于控制参数的多变性和离散性,以及系统非线性和子系统结构的可变性,加大了PID调
9、节的复杂性和困难程度。因此利用人工智能原理的各种控制方法,特别是在网络环境下的控制方法,也逐步应用于车辆控制系统中。城市轨道交通车辆控制系统或是列车和外围系统的接口,都通过无线方式与地面连网,以满足整个运营系统调控和旅客信息服务的要求。因此城市轨道交通车辆需要提供一个良好的人机界面,使驾驶员能随时了解整个列车的运行状态和各主要单元部件的工作状态,以便在必要时进行人工干预。城市轨道交通电动列车驾驶员在操作时,只需发出一些简单的命令,而不必知道命令由谁来执行。城市轨道交通车辆需要带有系统操作软件和大容量存储器的高级控制机(微机控制个系统)来作为控制核心,并选择传送信息量大且有实时行的网络(总线控制
10、)来连接它们,以保证网络连接个实时响应。在车辆控制系统系统中还需要直接面向现场完成I/O处理并能实现直接数字控制的智能化装置,将现场的各种实时过程变量实现数字化转换并将这些变量送往功能层的相应控制子系统。可以这样说,城市轨道交通车辆上的各个设备,通过机械、电气、电磁、网络等联系,形成一个统一的整体,通过驾驶员操纵实现列车运行的控制,而对于装置有列车自动控制(ATC)系统的电动列车,还可以实现城市轨道交通列车的列车自动驾驶ATO、列车自动保护ATP、列车自动监控ATS、列车通信控制TCC等全自动控制。城市轨道交通车辆电气控制系统主要由主牵引传动系统、牵引与制动控制系统、辅助供电系统和车门控制系统
11、组成。城市轨道车辆控制原理如图1-1所示,首先动力电源电流由变电所送到接触网经受流器(受电弓)引流到车辆,然后经过车辆牵引传动控制系统将电流送入牵引电动机,牵引电动机驱动车辆运行,驾驶员通过操纵驾驶控制器改变牵引电动机的运行速度和运行方式,此时电流经过车辆轮对、钢轨(或回流装置)回到变电所,形成闭合回路。1.2城轨车辆电气线路的基本知识与识图1.2.1电气线路的基本认识 电气,电子电路图是人们为了研究和工程的需要,用约定的符号绘制的一种表示结构的图形。电路图是采用相应标准统一规定的电气符号按制图规则表示电气设备连接顺序的图形,通过电路图可以知道实际电路的情况。电路图由元器件符号、连线、结点、注
12、释四大部分组成。元器件符号表示实际电路的元器件,一般表示出了元器件的特点,而且引脚的数目都和实际元器件保持一致。连线表示的是实际电路的导线,结点表示若干个元器件引脚或者若干条导线之间相互的连接关系。所有的结点相连的元器件引脚、导线,不论数目多少,都是导通的。1.2.2常见的电路图(1) 原理图。是用来体现电路工作原理的一种电路图,也叫做电原理图。(2) 方框图。是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。 装配图(配线图)。是为了进行电路装配而采用的一种图纸,图上符号是电路元器件的实物外形图。1.2.3电气线路的识图原则1.掌握基本线路图知识;2划分基本单元;3.分析基本单元作用;
13、4.整个系统工作及其功能分析。1.2.4电气线路分析的内容和要求1.要求熟悉掌握机械,电气设备;2.根据电气设备的作用,结合电路图分析。分析1.2.5分析电气控制系统(1) 总体看图;(2) 分析主电路;(3) 分析控制电路;(4) 分析辅助电路;(5) 检查。电气设备常用基本文字符号和辅助文字符号(如表1-1所示):表1-1 电气设备常用和辅助基本文字符号文字符号字母表示文字符号字母表示文字符号字母表示具有延时动作的限流保护器件FR具有瞬时动作的限流保护器件FA具有延时和瞬时动作的限流保护器件FS晶体管放大器AD端子板XT过电压放电器件避雷器F电容器C光指示器HL交流继电器KA照明灯EL熔断
14、器FU接触器KM空气调节器EV限压保护器件FV电感器L选择开关XK按钮开关SB整流器U隔离开关QS电阻器R控制开关SA二极管V晶体管B晶闸管KG插座XS电磁阀YV端子板XT指示灯HL蓄电池GB断路器QF1.3城轨车辆控制电路的构成与各部分电路作用简介1.3.1城轨车辆控制电路构成:(1) 城轨交通控制电路包括主电路、辅助电路、控制与信息监控电路及门控电路;(2) 车辆电气系统包括车辆上的各种电气设备及其控制电路;(3) 按其作用和功能可分为主电路系统,辅助电路系统和电子控制电路系统3个部分。1.3.2各部分电路作用(1)主电路:是将电网的电能转变为车辆运行所需的牵引力,当在电气制动时将车辆的动
15、能转换为电制动力。它是车辆上的高电压、大电流、大功率动力回路。(2)辅助电路:为保证车辆正常运行必须设置的辅助设备(如供某些电器通风、冷却的通风机、空气压缩机、空调装置、车辆照明等)所提供的辅助用电系统。(3)电子与控制电路分为有接点的直流电路和无接点的电子电路,控制电路的作用是控制主电路和辅助电路各电器的工作,通过司机操纵主控制器和各按钮使列车正常运行或由列车自动运行控制系统控制运行。1.3.3车辆电气系统包括车辆上的各种电气设备及其控制电路,按其功能可分为:(1)主电路:指的是供车辆牵引动力的电路。主要由受流器、牵引箱、牵引电机、电阻、电抗器及电气开关等设备组成。(2)辅助电路:通常由逆变
16、器或发电机输出中级电压供车辆除牵引外电动力设备使用,应急情况由蓄电池维持供电。(3)控制与信息监控电路:用于对列车实施牵引、制动控制等操作,以及对设备状况进行监控、记录、预报的电路。(4)门控电路:对车门进行开、关控制的电路。1.4城轨车辆车辆控制电路系统故障及其处理法方地铁车辆的故障是指维修计划之外的故障和事故,包括在检修基地内进行的故障和在地铁运营线路上的车辆突发故障。地铁车辆故障分为4种情况:1. 在线运营车辆发生故障不能正常运行,但经过短时间(2-3min)修复或换件处理可以恢复正常性能维持运行。2. 在线运营车辆发生故障,但不影响车辆正常运行,这类故障一般继续维持运行,待车辆回库后再
17、对故障进行处理。3. 运营中地铁车辆发生严重故障,不能维持正常运行,且短时间内无法进行有效处理,为了不致耽误车上旅客太长时间和保证地铁线路的正常运行,有必要进行清客,使用地铁车辆或工程车将其牵引出运营线路退出服务,进行维修。地铁车辆运营中发生脱轨、颠覆、火灾或车辆走行部分发生如切轴等严重故障,影响车辆运行安全时,车辆维修部门接到报告后,应成立紧急求援队伍,迅速赶赴车辆故障发生地点,将旅客和无关人员进行疏散,将故障车进行紧急处理,如发生火灾还应将火源车辆做隔离处理。这些车辆一般也是回检修基地进行修复处理。第二章 受电弓控制电路的控制及其故障排除方法 受流器是靠电力驱动的(简称电动)轨道车辆从接触
18、网或第三轨获取电能的一种受流装置。受电弓是一种安装于车顶的受流器,用于铁路干线牵引列车的电力机车以及采用接触网供电的地下铁道和轻轨车辆等。2.1受电弓的结构和主要技术参数1.结构如图(2-1)所示 2-1单臂受电弓结构图1滑板 2支架 3平衡杆 4上框架 5铰链座 6下臂杆 7扇形杆 8缓冲阀 9传动气缸 10活塞 11降弓弹簧 12连杆绝缘子 13滑环 14连杆 15支持绝缘子 16升弓弹簧 17底架 18推杆2. 主要技术参数:地铁列车上装有2架受电弓,受电弓通过绝缘子安装在首尾两节动车车顶,弓头升起后与接触网导线接触,从接触网上汲取电流供动车使用。 上海地铁受电弓的参数如下表2-1:额定
19、电压V DC 1500额定电流/A 1050网压变化范围V DC 1000-1800最大电流A 1650最大升弓高度mm 286O最大运行速度kmh 100最大升弓高度mm 286O折叠高度ram 300工作高度mm 363(即折叠高度)1490滑板长度mm 1050弓头长度mm 1700额定静态接触压力N 120传动气缸工作压力bar 3-9升弓时间s 8(1490mm)降弓时间s 7(1490-0mm)2.2受电弓的控制电路及其工作原理2.2.1受电弓的控制电路图如下 2-2受电弓的控制电路图2F30:受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2K04:列车控制启动继电器2K10 : 紧急制动继
20、电器2S01: 升弓开关2F31: 自动空气开关 2Y01:受电弓电磁阀 2K31:升弓启动继电器 2K33:受电弓保持继电器 21103:列车控制线 2.2.3受电弓的工作原理简介1.升弓装置1.升弓装置包含电磁阀和缓冲阀,电磁阀得电,使压缩空气通过,从而使受电弓升起。2. 升弓控制原理:司机可以操作升弓开关2S01来执行“升弓”指令,通过自动空气开关2F31、列车控制线21103,使升弓启动继电器2K31得电。2K31控制各自单元车辆受电弓保持继电器2K33,2K33得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀 2Y01得电,使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。3. 升弓条件:受电弓能够升起
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