1、畢 業 論 文題 目： 鐵道車輛電氣裝置 系 部： 軌道交通系 專 業： 機車車輛 班 級： 車輛三班 姓 名： 學 號： 指導教師： 2012 年 05 月 02 日山東職業學院- 1 -目 錄摘摘 要要.- 3 -第一章：緒第一章：緒 論論.- 4 -1.1 、緒論、緒論.- 4 -1.1.1 、車輛電氣裝置的組成.- 4 -1.1.2、車輛電氣裝置的運用條件.- 4 -1.1.3、車輛電氣負載用電量.- 4 -1.1.4、供電方式.- 4 -第二章、車輛基礎電氣裝置第二章、車輛基礎電氣裝置.- 5 -2.1、接觸網供電、接觸網供電.- 5 -2.2、車輛蓄電池、車輛蓄電池.- 5 -2.

2、2.1、概述.- 5 -2.2.2、鉛蓄電池.- 5 -2.2.3、鎘鎳蓄電池.- 6 -2.3、客車電開水爐、客車電開水爐.- 7 -2.4、塞拉門、塞拉門.- 7 -2.4.1、塞拉門的特點和分類.- 7 -2.4.2、機械結構.- 8 -2.5 空調裝置結構及特點空調裝置結構及特點.- 8 -山東職業學院- 2 -2.51 空調結構.- 8 -2.5.2 空調系統特點.- 9 -第三章、車輛電氣服務和保護裝置第三章、車輛電氣服務和保護裝置.- 11 -3.1、軸溫報警器、軸溫報警器.- 11 -3.2、列車報站系統、列車報站系統.- 12 -第四章、結論第四章、結論.- 13 -謝謝 辭

3、辭.- 14 -參考文獻參考文獻.- 15 -山東職業學院- 3 -摘 要鐵路運輸的發展在我國的運輸業中起著重要作用，列車的電氣裝置更是車輛中不可或缺的一個部分。對車輛的各種電氣裝置的研究和改進，對車輛的正常運行和運輸暢通性也有著重要作用。因此，對鐵道車輛電氣裝置的研究已成為一項非常重要的課題，怎樣安全而有效的為列車提供電能，正確選擇不同的供電方式，如何根據列車的不同需要而選擇不同類型的蓄電池就顯得尤為重要了。列車要安全運行，切軸燃軸事故，就必須對軸溫進行實時監測。軸溫報警器能夠起到對軸溫監測、發出警報的作用，能夠有效的避免因切軸、燃軸引起的事故，減少事故的發生，對于列車安全運行至關重要。開水

4、爐是鐵路運輸比不可少的部分，關系到旅客，特別是長途旅客的飲水問題。而塞拉門更是與高速列車的發展息息相關，塞拉門能夠很好的解決高壓條件下車門的密封與鎖閉安全問題，對高速列車的發展有著重要的推動作用。而列車的顯示器更是對旅客的旅行舒適度有著重要影響。關鍵詞：車輛電氣裝置; 接觸網; 蓄電池; 電開水爐; 軸溫報警器; 列車信息顯示器山東職業學院- 4 -第一章：緒 論1.1 、緒論1.1.1 、車輛電氣裝置的組成 鐵道車輛電氣裝置主要由三大部分組成。一、鐵道車輛電氣負載。這一部分主要是照明用電、空調裝置(HVAC)及一些制冷設備，還有滿足旅客基本需求的飲食和衛生設備，以及顯示器和各種專用電氣設備，

5、如接觸網檢查用的不見斷電源（UPS）等。二、各種供電裝置。供電設備主要是不同類型的發電機和蓄電池。不同類型的發電機有著不同的輸出電壓和輸出功率，現在運用較為廣泛的是 KFT1 型感應子式發電機，他與KP2B 型可控硅控制箱配套，能夠輸出兩種電壓，既能滿足蓄電池充電要求，又能夠滿足照明負荷用電要求。電池也由最早的酸性鉛蓄電池TG 蓄電池堿性電池燃料電池的轉變。而為了滿足現代列車的需要，大容量供電裝置開始運用于列車。三、車輛檢測、監控裝置。這部分主要是為了減輕列車乘務人員的工作量，提高旅客的舒適度，保證行車安全和機組正常運轉而安裝的各種檢測、監控裝置。如：軸溫報警裝置、開水爐、列車防滑電子控制等。

6、 1.1.2、車輛電氣裝置的運用條件列車行駛過程中首先要保證列車的行駛安全，然后再考慮設計、成本問題，對于全國通用的車輛，其電氣裝置應滿足下列工作環境。溫度變化范圍 -40+40相對濕度 90%（25）海拔 1200m高海拔地區電氣設備的要求更高，惡劣的自然條件對電氣設備的性能影響很大。因此，在設計過程中，在考慮經濟性的同時應該選擇合適的材料，保證車輛的各部件正常運行，車輛正常工作。1.1.3、車輛電氣負載用電量電氣負載的需要功率、效率、功率因數和功率利用系數都是在決定供電系統的容量時必須考慮的。在正常工作條件下，電機的功率因數一般等于 0.750.85，電阻性負載功率因數等于 1，而具有空氣

7、調節裝置的旅客列車在夏季時，全列車負載的功率因數一般為 0.8，而冬季工況，則接近于 1。在所有電氣負載用電量中，空調裝置的用電量占了大部分。1.1.4、供電方式車輛供電系統主要是用于為車輛提供電能的自動化電氣裝置，分為單獨供電、集中供電和混合供電三種。單獨供電主要是采用蓄電池和小型柴油發電機組供電，設備簡單，且可靠性好，但是損壞率高，維修工作量大。集中供電有柴油發電機供電和接觸網供電兩種，主要用于供電量大并且是固定編組的列車。柴油機用于非電氣化區段，而接觸網用于電氣化區段。混合供電則常用于一些特殊的運輸條件。車輛的供電方式的選擇一般會根據車種、編組方式、電氣負荷類型、功率要求等綜合考慮而選擇

8、。山東職業學院- 5 -第二章、車輛基礎電氣裝置2.1、接觸網供電接觸網供電主要有機車供電、電源車供電、DC600V/AC380 兼容供電三種。機車供電：機車受電弓將接觸網上的電能引入，通過交一直一交型電力機車系統的原理，先將從接觸網獲得的單相交流高電壓經變壓器降壓后，再經整流器變換為平穩的直流電壓，直流電壓經逆變器變換為三相交流電壓，供給機車輪對上的牽引電機或者其他電源負載。該供電方式中只有機車與接觸網接觸，其他列車不與接觸網接觸。電源車供電：電源車供電與機車供電相似，通過受電弓直接將電能輸送至電源車，機動性好，不受機車摘掛的影響，能在電網斷電的情況下維持較長的工作時間。但必須配工作人員，且

9、占一輛車，不經濟。電源車供電的機車和電源車都與接觸網相連接，這是與機車供電不同的地方。DC600V/AC380 兼容供電：這是基于我國的鐵道電氣化網尚未實現的一種供電模式。在電氣化階段機車 600V 直流供電，其工作情況與機車供電的工作情況相同。但是，到了非電氣化區段，就采用大功率的發電車交流供電。其機車與接觸網直接相連接，發電車也與接觸網相連接。三種供電方式都是機車直接與接觸網相連接，電源車供電中電源車與接觸網連接，DC600V/AC380 兼容供電中發電車與接觸網相連接。2.2、車輛蓄電池2.2.1、概述蓄電池是貯存化學能，放出電能的電氣化學設備。車輛蓄電池按用途分為供電蓄電池和啟動蓄電池

10、，當車輛停站或低速運行時，軸驅式發電機沒有足夠的電壓，不能進行發電，這時車上的供電就主要由蓄電池供給。在鐵路車輛上，蓄電池可以按用途和產生化學反應的不同分別分類。車輛蓄電池的作用主要是用于供電電源和柴油發電機的啟動電源。我國沿用的供電電源使用的蓄電池是 TG 型酸性鉛蓄電池或者 GN 型堿性鎘鎳蓄電池。2.2.2、鉛蓄電池鉛酸電池是車輛上應用廣泛的一種非常重要的電池。其優點是放電時電動勢較穩定，缺點是比能量（單位重量所蓄電能）小，對環境腐蝕性強。鉛蓄電池的工作電壓平穩、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數百個循環、貯存性能好（尤其適于干式荷電貯存） 、造價較低，因而應用廣泛。鉛蓄電池的結構圖

11、2-1：山東職業學院- 6 -圖 2-1 鉛蓄電池的結構 我國鐵路客車上使用的酸性鉛蓄電池為 TG 型，電解液為比重為 1.260 的稀硫酸。其充放電過程的化學原理：放電過程：PbO2 + 2e + HSO4- + 3H+ = PbSO4 + 2H2O充電過程：Pb + HSO4- = PbSO4 + H+ + 2e總反應： PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2H2O2.2.3、鎘鎳蓄電池與鉛蓄蓄電池相比，鎘鎳蓄電池是堿性蓄電池，電解液通常選用 KOH 或者 NaOH,比重一般為 1.191.21，溫度較低時，可適當增加其比重。主要特征：方形超高倍率鎘鎳堿性蓄電池

12、內阻小，結構緊湊，充放電性能好，適用于大功率放電、瞬間高倍率和超高倍率放電，工作時不產生腐蝕性氣體。 具有優異的放電性能：電池可 1020C5A 短時放電使用。 電池耐過充過放，電流瞬時高達 2030C5A 不損壞電池。而且電池壽命長，電池壽命可長達 10 年以上。應用范圍廣：4055。主要用途： 鎘鎳蓄電池主要用于鐵路機車（內燃機車、電力機車、空調發電車等）起動、電力配電系統分合閘電源、電力機車升降弓和剎車、以及車輛照明、通訊、信號裝置. 另外，由于其優異的性能，如結構堅固、內阻小，使用壽命長，耐過充過放電，自放電小，使用溫度范圍寬（-20+40） 、可靠性高等特點，使得鎘鎳蓄電池適用于高倍

13、率（大功率）放電使用，因此被廣泛應用于電力、通信、鐵路、石油、航空、水利、煤炭、地山東職業學院- 7 -質、醫療、軌道交通、國防等領域等領域。2.3、客車電開水爐為滿足旅客旅途的需求，提高客車舒適性。車輛內部設置有廣闊的發展前景。目前鐵路客車使用的電開水爐主要有電阻加熱式和電磁我留熱效應式兩種。并且都具有特殊的使用環境和使用條件。諸如沿線水質問題，自動控制元器件質量問題都會給電開水爐控制系統帶來麻煩。在現代鐵路客車上，電開水爐的工作都采用電子控制。但是在列車行駛過程中，由于使用環境不穩定等原因，很容易產生故障。為了避免出現誤動作，于是出現了單片微型機控制系統。這種系統程序由主程序和兩個中斷處理

14、程序組成。 。有點是結構簡單、可靠性高和抗干擾能力強。南北方水質不同，電熱管加熱元件高溫強度差，冷卻后脆化嚴重，振動沖擊造成的電熱管脆斷損壞，積增的水垢等等都是電磁開水爐需要攻克的難題。鐵道部根據各部門相關要求，研制了 TCL-1 型交流 380V/220V 集中供電鐵路空調客車用電磁開水爐（圖 2-2） 。圖 2-2 電開水爐工作原理圖電開水爐的工作原理如上圖所示，當電源接通時，電磁閥 Y 開啟， ，水注入箱中，水位達到 V2 與 VCC 之間時，電熱元件通電加熱，到冷水位到達 V1 時，Y 關閉。當水箱中的水沸騰后，開水進入開水箱中，冷水箱水位下降，下降到 V2 時，Y 再次開啟。這種過程

15、不斷循環，當開水箱中的水位到達一定位置時，就停止加熱。2.4、塞拉門2.4.1、塞拉門的特點和分類隨著我國的客車運行速度越來越高，提速客車最高運行速度達到 160km/h，面臨的問題也越來越多。高速度帶來的空氣阻力和車內負壓加大，這就需要車輛具有較高的密封性。以保證列車的安全運行和乘客的舒適性。所謂塞拉門，就是車門在整個開關過程山東職業學院- 8 -中，有塞拉的動作；車門關閉時，車門外面與車體外皮相平；車門打開時，車門與車體重疊。塞拉門可以根據驅動方式、控制方式和門扇數量進行分類。塞拉門的分類可根據驅動方式、控制方式、門扇的數量、門扇的形狀進行分類，分別可分為手動、氣動、電動塞拉門，手控、氣控

16、、電控，單頁雙頁，平門、折門、彎門。2.4.2、機械結構圖 2-3 塞拉門機械結構塞拉門的開關動力來源于門上的氣缸，當風壓在 450600MPa 并有電源的情況下，可以用電鎖鑰匙將門打開或關閉，由通過電控下的壓縮空氣推動氣缸內的活塞與活塞桿，使活動搖臂帶動連桿，推動在圓導軌上能左右運動的小車、導向運動裝置及在活動搖臂上懸吊的門扇，按比例同步移動，達到開門和關門的目的。2.5 空調裝置結構及特點 2.51 空調結構CRH2 型動車組車底安裝的空調裝置為每節車廂臺、換氣裝置為每節車廂臺。3、6 號車廂內設置有空氣凈化機。駕駛室設單獨的空調裝置及車內壓力釋放閥。CRH2 動車組的每節車廂均配置有獨立

17、的空調系統，衛生間內設置直排車外的廢排通道。供熱方式采用裝入空調系統的電加熱裝置。山東職業學院- 9 - 2臺空調裝置1臺換氣裝置空氣凈化空氣凈化機機2臺空調裝置1臺換氣裝置圖 2-4 CRH2 型動車組獨立的空調系統動車組空調系統的任務是將一定量的車外新鮮空氣和車內空氣混合后，經過過濾、冷卻、減濕的處理，以一定的流速送入車內，并將車內一定量的污濁空氣排出車外，實現對車廂空氣環境的控制。動車組動車組空調系統組空調系統組成成通風系統通風系統空氣冷卻系空氣冷卻系統統空氣加熱系空氣加熱系統統空氣加濕系空氣加濕系統統自動控制系自動控制系統統2.5.2 空調系統特點1、高可靠性山東職業學院- 10 -

18、高速動車組空調系統必須具有高可靠性，除選用可連續工作的機組或零件外，還要考慮機組出現故障時，有備用機組可以代替工作。2、高舒適性 高速動車組的車內空氣參數應符合衛生、舒適的標準。車內空間應有良好的氣流組織，其溫度場、速度場與壓力場分布合理。3、適應車內外的壓力波的變化 加裝間歇或連續作用式的進、排氣控制閥。保持車內30kPa的正壓。4、適應高速車輛小型輕量化要求 為減少對線路的作用力，減少加、減速度所需的動力，應盡可能減輕自重。5、低噪音與震動 空調機組是客車的噪音源之一，產生噪音與振動的部件主要是離心式和軸流式風機。減少葉輪直徑和降低轉速都可以達到降低噪音的效果。山東職業學院- 11 -第三

19、章、車輛電氣服務和保護裝置3.1、軸溫報警器列車運行過程中，軸溫是一個很大的潛在危險，過高的軸溫可能會導致燃軸及脫軌等事故，嚴重危及到旅客的安全。軸溫檢測裝置能夠隨時了解到軸溫狀況，從而盡量避免軸溫過高引起的切軸燃軸事故。軸溫的產生：鐵路客車運行時，客車車體自重和載重形成的重力通過軸向體和軸承等，傳遞到滾動的輪對軸頸上。在這種條件下，滾柱沿內外圈的滾動摩擦，潤滑油和軸承零件間摩擦，滾柱端部與保持架以及內外圈突緣形成的摩擦，加上徑向力和太陽輻射熱的作用，導致軸承發熱。熱量產生中心在滾柱，因此滾柱的溫度最高，其次是保持架，內外圈，軸箱和輪轂。客車軸箱體溫度允許比周圍環境空氣溫度高 3035 攝氏度

20、（滾動軸承軸箱體的剩余溫度） 。如果溫度過高，則會造成潤滑油變稀，軸承零件變形，工作間隙發生變化，摩擦磨損加劇。軸溫檢測與報警裝置的組成： 軸溫檢測與報警裝置由溫度傳感器，顯示器及連接電路構成，它們分別裝在輪對、車廂內和轉向架上。顯示器是核心部分，它依次將各軸位傳感器輸出的物理變量接收、處理、判別和顯示，在軸溫達到預警界限時，顯示器發出聲光警報。數字溫度傳感器 與模擬量傳感器相比，數字溫度傳感器具有抗干擾能力強、低功耗、高性能、選配微處理器容易等優點。 軸溫檢測的方法：最開始是靠人工去觸摸軸溫，但這種方法主要是依靠經驗，不能滿足現代列車的需求。還有一種是在列車線路上安裝紅外探測裝置，但這種方法

21、不經濟。第三種是在軸箱上安裝金屬片，當溫度過高時，金屬片接通，可發出報警聲，但是這種方法無法做到精確測量。最后一種方法則是在列車上安裝軸溫監測和報警裝置，用傳感器的形式向乘務員報告。 軸溫報警器的種類可按照采用的傳感器來分類，包括變形型、溫敏型和數字型。其中數字型溫度傳感器具有多種優點，是列車使用的最佳選擇。也可按照處理信息的方式分為分立式和集中式，集中式與分立式最大的區別在于集中式可以集中檢測，減少乘務員的勞動強度。山東職業學院- 12 -軸溫數據監測記錄儀：3.2、列車報站系統旅客在旅行過程中，為防止坐過站，十分關心列車的前方到站。尤其是夜間行車，列車播音室停止播音，只靠列車到站時列車員才

22、報站名，給廣大旅客帶來諸多不便。為使旅客能及時了解到自己目前所處位置及前方到站。全自動報站多媒體系統，能全天候自動通報站名、提示列車運行情況，平時可播放錄像，歌曲及廣告等信息。在列車將要到達車站前以聲圖并茂的方式自動介紹各個站點的著名旅游景點、交通和住宿情況，極大方便了旅客，改善了乘車環境，也為鐵路運輸帶來了更好的經濟效益。優點：社會效益1.通過降低廣播系統的故障率，減少了因廣播系統故障而造成的乘客投訴，改善了乘車秩序，對列車運營正點率的提高提供了保障，同時提高了企業服務品質和質量。2.通過降低廣播系統的故障率，可以使司機將主要精力放在對列車的操作上面，減少司機由于廣播系統故障分散精力而存在的行車安全隱患。經濟效益1.減少了大批列廣設備由于前期無法確定故障原因而進行返廠修理所造成的不必要的費用。每年可節約 8000 元。2.減輕了工人勞動強度、為提高乘客乘車的舒適度創造了有力的條件。缺點：1、列車廣播有時不自動報站。2、列車廣播錯報站。3、列車跳站廣播。4、列車廣播連續報站。5、列車廣