2010届毕业设计说明书
课题名称：城轨车辆电力牵引交流传动
控制系统的分析及故障排除设计
湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计
2013届毕业设计任务书
一、 课题名称：
电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除
二、 指导老师：
首珩
三、 设计内容与要求：
1、课题概述:
随着电力电子技术的发展，电力牵引交流传动系统逐步替代了早期的直流牵引传动系统，在轨道交通领域得到了广泛应用，成为铁路实现高速和重载运输的唯一选择和主要发展方向。而交流传动控制系统是交传机车和电动车组的核心部件，是列车运行的神经中枢系统。分析该系统的工作原理，掌握常见故障的处理方法有着非常重要的现实意义。
本课题主要分析电力牵引交流传动控制系统的组成结构及各组成部件的主要功能原理，以及常见的交流传动控制技术；分析系统常见的故障现象及应急处理方法。
2、设计内容与要求： （1）设计内容
本课题下设3个子课题：
① CRH动车组交流传动控制系统的分析及故障排除 ② HXD交传机车传动控制系统的分析及故障排除 ③ 城轨车辆交流传动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：
a.电力牵引交流传动控制系统的发展历史及现状分析 b.电力牵引交流传动控制系统的组成结构分析
c.电力牵引交流传动控制系统主要组成部件功能和原理分析 d.各种交流传动控制技术的对比和分析 e.电力牵引交流传动控制系统的常见故障排除 f.结论 （2）要求
a.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； b.能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《CRH动车组》《HXD
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 型电力机车》等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动控制系统。
c.要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。
四、设计参考书
1、《现代变流技术与电气传动》 2、《电力牵引交流传动与控制》 3、《CRH2动车组》、《CRH3动车组》 4、《HXD1型电力机车》 5、《HXD2型电力机车》 6、《HXD3型电力机车》
五、设计说明书内容
1、封面 2、目录
3、内容摘要(200-400字左右，中英文) 4、引言
5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说
明及特点） 6、结束语
7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)
六、 设计进程安排
第1周： 资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周： 设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周： 进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周： 第一次检查，了解设计完成情况。
第11周： 第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周： 毕业答辩与综合成绩评定。
七、毕业设计答辩及论文要求
1、毕业设计答辩要求
（1）答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
（2）学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
（3）答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2、毕业设计论文要求
文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
3、图纸要求：
按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
4、曲线图表要求：
所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定
的标准或工程要求绘制。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 摘 要
随着电力电子技术的发展，电力牵引交流传动系统逐步代替了早期的直流牵引传动系统，在城市轨道交通领域得到了广泛的应用，成为轨道交通实现高速和重载运输的唯一选择和主要发展方向。而交流传动控制系统是城轨电力牵引传动控制系统的核心部件，是城轨列车运行的神经中枢系统。通过分析城轨车辆牵引传动控制系统的构造和原理，以及常见故障。有着非常重要的现实意义。
本课题主要分析城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的组成构件及各组成部件的主要功能原理，列车网络控制系统的介绍以及常见的交流传动控制技术，分析该系统常见的故障现象及应急处理方法。并展望了以交流传动技术为方向的我国城轨车辆装备制造业的发展前景。
关键词：城轨车辆 电力牵引 交流传动 控制系统 故障排除
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ABSTRACT
With the development of power electronic technology, electric traction drive system gradually took the place of early DC traction drive system, in the city rail transportation has been applied extensively, become the orbit traffic to achieve high speed and heavy haul transportation only option and the main direction of development. The AC drive control system of city rail electric traction drive control is a core component of the system, is the city rail train in the central nervous system. Through the analysis of urban rail vehicle traction control system structure and principle, to grasp the common breakdown processing method has a very important practical significance.
The main topic of city railway vehicle AC drive control system in electric traction components and each component is the main function principle, train network control system is introduced as well as the common AC drive control technology, analyzes the common faults and emergency treatment method. And look forward to direction of AC drive technology of China's urban rail vehicle equipment manufacturing industry development prospect.
Key words: Urban rail vehicle Electric traction AC drive Control system
Troubleshooting
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 目 录
第1章 电力牵引交流传动技术的发展历史及现状 ............................. 8
1.1电力传动形式的转变 ............................................. 8 1.2交流传动技术的发展历史 .......................................... 8 1.3我国交流传动系统的发展 .......................................... 9 1.4我国电力牵引传动技术的现状 ..................................... 10 1.5交流传动技术发展展望 .......................................... 11 第2章 城轨车辆交流传动控制系统的组成及原理 ............................ 12
2.1城轨车辆交流传动系统的概述 ..................................... 12 2.2城轨车辆交流传动系统的组成 ..................................... 12 2.3城轨车辆交流传动系统的原理 ..................................... 13 2.4北京地铁主辅电路图 ............................................ 15 第3章 交流传动系统的比较............................................. 18
3.1交流系统的分类 ................................................ 18 3.2 电压型变流器和电流型变流器的比较 ............................... 18 第4章 列车网络控制系统 ............................................. 20
4.1列车网络控制系统概述 .......................................... 20 4.2我国城市轨道交通列车网络控制系统的应用........................... 23 4.3列车控制和诊断系统 ............................................ 33 第5章 城轨车辆电力牵引交流控制系统的故障排除 ........................... 34
5.1城轨列车常见故障及原因 ......................................... 35 5.2轨车辆电力牵引交流控制系统的故障分析 ............................ 37 5.3牵引及控制系统的检测和检修方法.................................. 38 5.4北京地铁10号线故障分析 ........................................ 44 第6章 总结 ......................................................... 45 心得体会............................................................ 46 参考文献............................................................ 47
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第1章 电力牵引交流传动技术的发展历史及现状
1.1电力传动形式的转变
从很早的年代开始,人们就一直努力探索机车牵引动力系统的电传动技术。1879年的世界第一台电力机车和1881年的第一台城市电车都在尝试直流供电牵引方式。1891年西门子试验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车, 1917年德国又试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术探索终因系统庞大、能量转换效率低、电能转换为机械能的转换能量小等因素,未能成为牵引动力的适用模式。
1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,硅可控整流器( 即普通晶闸管) 的发明, 标志着电力牵引跨入了电力电子时代。大功率硅整流技术的出现，使电传动内燃机车和电力机车的传动型式从直-直传动(直流发电机或直流供电-直流电动机)，很自然地被更优越的交-直传动(交流发电机或交流供电-硅整流-直流电动机)所取代。1965年,晶闸管整流器机车问世, 使牵引动力电传动系统发生了根本性的技术变革, 全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。随着大功率的晶闸管特别是大功率可关断晶闸管(GTO)的出现和微机控制技术等的发展，20世纪70年代以后出现了交-直-交传动(交流发电机或交流供电-硅整流-逆变器-交流电动机)，即所谓的交流传动，又很自然地取代了交-直传动。
1.2交流传动技术的发展历史
虽然交流电动机,尤其是异步电动机具有上述优势, 但在上世纪70年前,由于直流电机控制的简便性,以及电力电子技术仅具备整流晶闸管器件和完善的整流技术,交流传动无法与直流传动相媲美。随着快速晶闸管的出现,采用异步牵引电机、快速晶闸管变流机组、电流--滑差控制方法的交流传动系统的DE-2500内燃机车问世了，交流传动在牵引领域展现出前所未有的活力。从此,城轨车辆装备进人了新时代。
1983年,世界首批5台BR120型大功率干线交流传动电力机车,赢得了德国联邦铁路的认可。BR120机车在系统设计、总体布置、参数选择与优化规则、电路结构方面以及在主要部件,如卧式主变压器、牵引变流器、牵引电动机、空心
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 轴万向节传动装置、辅助变流器等的设计和制造方面, 成功地进行了尝试, 奠定了当代交流机车设计和运行的基本模式。
西方发达国家投入巨资研发轨道交通交流传动系统, 经过30年的研发、考核、技术更新, 已完成了机车车辆直流传动向交流传动的产业转换。TGV、新干线、ICE已经成为铁路现代化和国家综合实力的标志之一。交流传动成为铁路实现高速和重载的唯一选择和发展方向。
在这发展过程中,电力电子器件的发展是交流传动技术进步的物质基础。第一代机车采用快速晶闸管,变流机组复杂、效率较低、可靠性和可维修性等均不理想。随着大功率GTO器件的诞生, 上世纪80 年代中后期被迅速应用于大功率交流传动机车动车, 技术性能又有新的提高。进入上世纪90年代,中高压IGBT相继问世,器件品质进一步提高,变流机组又开始更新换代。
与此同时, 控制策略的发展是交流传动技术进步的理论基础。先后研究、应用了晶闸管移相整流控制、PWM控制、四象限脉冲整流控制、磁场定向控制、直接转矩控制等方法。
微电子、信息技术等为交流传动技术进步提供了现代控制手段。从过去复杂的模拟--数字电路实现简单的控制功能,进人现代网络化控制、小型化及模块化结构。微计算机和微处理器品质不断提升,由8位进步到32位、64位,由定点运算进步到浮点运算,处理能力大幅提升,构筑了以高速数字信号处理器为核心的实时控制器。
1.3我国交流传动系统的发展
迄今，在电力牵引领域出现的交流传动系统基本上分为两类： 1) 电流型变流器供电的同步电动机或笼型异步电动机系统。 2) 电压型变流器供电的笼型异步电动机系统。
为追踪世界新型“交-直-交”电力机车新技术，更为了满足社会经济发展的要求, 推动轨道交通装备技术进步, 我国研究、应用交流传动技术, 经历了技术探索( 理论认识与基础开发)、引进应用( X2000动车组)、合作研制(“蓝箭”动车组和NJ1内燃调车等)、自主开发几个阶段。上世纪70年代,我国开始研究交流电传动系统的基础技术；80年代完成了中等功率交流电传动系统的试验研究；90年代初研制了1Mw大功率变流系统并促进AC4000原型机车的研制与组装；
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 90年代中期相继启动高性能交流传动控制技术、大功率GTO牵引变流器工程化、中大功率IGBT牵引变流器、大功率异步牵引电机等一系列核心技术的攻关工程, 取得了丰硕成果, 并于本世纪初开始装车应用。
2001年9月我国自行研制成功200km/h“奥星”交流传动电力机车，同年10月时速200km/h的“蓝箭”号在广深线投入使用；2001年又研制成功采用交流传动技术的200km/h的“先锋”号及160km/h的“中原之星”动力分散型电动车组。从2006年开始，我国分别从日本、德国、法国等国引进先进技术，并消化吸收及国产化，成为“具有我国自主知识产权”的动车组产品系列-CRH系列动车组，它们均属于强动力分散系动车组，这些均预示着机车性能的深刻变革，因而成为今后我国电力机车的发展方向。
我国自主研发的交流传动产品还有：国防科技大学磁浮列车、DF8BJ型“西部之光”内燃机车、DJJ2型“中华之星”高速动车组、DJ7CJ型内燃机车、“天梭”电力机车、KZ4A型哈萨克斯坦电力机车、国产化地铁列车、自主知识产权北京地铁客车等,共计50多台套。
1.4我国电力牵引传动技术的现状
目前我国干线铁路使用的电力机车仍以直流传动制式为主，交流传动机车虽然已经有了运用，但在电力牵引动力中所占的比重很小。由于交流传动机车性能的优越性，国外的主要机车生产商早已停止了直流传动机车的生产，基本上都是采用交流传动方式的牵引技术。我国铁路牵引的交流传动技术应用才刚刚开始，技术上远未达到成熟的程度。
按牵引动力配置方式可以分为动力集中方式和动力分散方式。动力集中方式就是传统的机车牵引方式，这是我国目前电力牵引的主要模式，也是我国铁路运用比较成熟的牵引模式。动力分散型动车组是日本首创的，动力分散方式是城市地铁牵引模式的进化和发展，是一种发展迅速的牵引模式。欧洲国家近年来也纷纷采用动力分散型动车组的模式。目前我国也已经有了这种牵引模式的动车组，如“中原之星”动车组,“先锋”号动车组以及CRH系列动车组，但无论在技术上还是在运用管理上都只是刚刚起步。
我国已经有了120km／h及以下等级、160km／h等级、200km／h等级、250km／h等级以及300km／h的电力机车或动力分散型动车组。160km／h及其以下等级的机车在技术上已经比较成熟，也有了较为成熟的运用和管理经验；但对于250km／h及其以上等级机车的应用才刚刚开始，技术上也还不够成熟。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 车载功率可以从总功率和单轴功率两个方面来看：我国直流传动机车的车载总功率最大为6400kW(SS4型机车)，单轴功率最大为900kW(SS8型机车)；交流传动机车的车载总功率最大为7200kw(SSJ3型机车)，单轴功率最大为1200kW(“中华之星”动车组)。作为单轴1200kW的交流传动机车来说，已经达到了较高的水平，只是在技术上还不够成熟。
我国铁路机车已经普遍采用微机作为牵引控制系统，但在直流传动机车上仍有相当数量的模拟电子控制系统。动车组上已经开始使用列车和车厢的通信网络实现控制和信息交换，初步形成了分布式控制的雏形。但目前还没有我们自己的、成熟可靠的微机控制系统产品，控制网络的应用尚待完善。
以上诸方面的关系是相互交叉和相容的。根据上述分析，可以说我国铁路在电力牵引的技术方面已经基本达到或接近国际先进水平，只是在技术的成熟度和产品的可靠性方面需要进一步提高。总的来说目前在电力牵引系统方面，“中华之星”和“先锋”号动车组的技术含量相当高，已经试验运行了50多万km，有很多经验可以借鉴，而作为中国铁路第六次大提速上线运行的动车组——和谐号动车组的技术，可以作为我国牵引动力技术最高水平的代表。
1.5交流传动技术发展展望
我国城轨车辆交流传动技术已走过50余年的发展里程，取得了巨大进步，铁路运输从速度和功率已被用到技术极限的交-直传动迈入速度更快、功率更高的交流传动的阶段，但这项技术的创新和开拓是永无止境的，它必将随着相关技术的发展而不断提高到更新的水平上。通过贯彻“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求进行技术引进和合作，我国机车车辆制造业的骨干企业开始批量生产交流传动电力、内燃机车和电动车组。在技术引进的基础上，进行消化吸收和再创新研究，轨道交通装备核心、关键技术的相关平台和体系初步形成，在满足国内铁路运输市场需求的同时，促进铁路机车车辆制造行业走向成熟，实现交流传动机车车辆的国内开发和制造，彻底解决铁路运力不能满足改革开放以来国民经济日益发展要求的矛盾，为我国的社会主义现代化建设做出贡献，进而走向世界，在高速、重载铁路牵引设备领域与世界先进企业同台竞争。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 第2章 城轨车辆交流传动控制系统的组成及原理
2.1城轨车辆交流传动系统的概述
我国早期的城轨列车多为国产直流传动电动车组，采用凸轮调阻或斩波调阻的牵引控制方式，牵引电机为直流电机。而近几年建设的城轨项目均采用了进口交流传动电动车组，牵引控制方式为VVVF逆变器控制，牵引电机为异步电机。与直流传动系统相比，交流传动系统具有恒功速度范围宽、功率因数和粘着系数高、牵引电机结构简单和维修方便等优势。
2.2城轨车辆交流传动系统的组成
图2.1表示一台采用交流传动技术的电力机车的系统结构 受电弓 1 司机控制器
9 电子控制装置
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主断路器
2 1触发脉冲发生器 1传动齿轮
4 5 6 7 8
牵引变压器
3 交流牵引
整流器 中间回路 逆变器 图2.1交流传动电力机车的系统结构
在现在交流传动电力机车上，来自接触网的单相交流电在牵引变压器中变换成所需大小的合适电压，经整流器整流后供给中间回路，在经过逆变器把直流变成合适交流电，从而带动齿轮的转动，使得列车运行。
交流传动系统是以调压调频VVVF（ Variable Voltage Variable Frequency）逆变器为核心的电传动系统。主要由熔断器 、主隔离开关、高速断路器、滤波电抗器、VVVF逆变器和异步电动机等装置构成。城轨车辆牵引传动系统系统的组成：铁道接触网（DC150V、DC750V和DC600V）或接触轨（DC750V、DC600V）、
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 电传动装置（直流传动装置、交流传动装置）、电气控制装置（有触点电器＋导线、微机控制装置＋通信网络）。
2.3城轨车辆交流传动系统的原理
2.3.1异步电机工作原理：
图2.2异步电机的工作原理图
mpU21R2m2sTemToutT0(RjX)A.电势平衡方程式： U1(ImI2)(R1jX1)XI1mXX1XmmR2m2 2f1[(R1)(X1XmsXmX2)]
B.转矩平衡方程式：
C.转速公式：np
60f1(1s)
D.机械特性： nf(Tem) E.转矩公式：
Tmp(U1)
22ssRr(sRsRr)ss(LsLr)222s
当s很小时：
Tmp(U1sU1)2ssRrfsl
当s较大时：
Tmp(s)2Rrss(LsLr)21fsl
F.恒功率运行： TfsKU21fslfs
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 三相交流异步电动机工作原理：(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。（3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。电机的转速（转子转速）小于旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率，ns为磁场转速，n为转子转速。
三相异步电动机的转速永远低于旋转磁场的同步转速，使转子和旋转磁场间有相对运动，从而保证转子的闭合导体切割磁力线，感生电流，产生转矩。转速的差异是异步电机运转的必要条件。在额定情况下，转子转速一般比同步转速低2-5%。
2.3.2三相异步电动机的控制技术
1. 矢量控制：采用直流电机控制方法控制异步电机。根据异步电机的数学模型，借助矢量变换手段，把三相电压供电的异步电机变换为转矩电流和励磁电流可以单独控制的直流电机形式进行转矩控制。
2. 直接转矩控制：是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能.
2.3.3逆变器原理：
将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关.变为交流电. 工作过程一般分为整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路四大过程。 1. 整流电路
整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块.
2. 平波电路
平波电路在整流器、整流后的直流电压中含有电源6倍频率脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动，为了抑制电压波动采用电感和电容吸收脉动电压(电流)，一般通用变频器电源的直流部分对主电路而言有余量，故省去电感而采用简单电容滤波平波电路。
3. 控制电路
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 现在变频调速器基本系用16位、32位单片机或DSP为控制核心，从而实现全数字化控制。
变频器是输出电压和频率可调的调速装置。提供控制信号的回路称为主控制电路，控制电路由以下电路构成:频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”。运算电路的控制信号送至“驱动电路”以及逆变器和电动机的“保护电路
变频器采取的控制方式，即速度控制、转拒控制、PID或其它方式 4 逆变电路
逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压变换为所要频率的交流电压，以所确定的时间使上桥、下桥的功率开关器件导通和关断。从而可以在输出端U、V、W三相上得到相位互差120°电角度的三相交流电压。
2.3.4高速断路器的工作原理：
高速断路器合闸后，主触点闭合，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。 2.3.5滤波电抗器的工作原理
滤波电抗器，也就是滤波电感，说白了就是线圈。交流电经半波或全波整流后，其波形起伏变化很大，对于一些要求较高的场合，这样的电源是没法使用的。交流电流经电感线圈时，线圈会产生自感电动势，此电动势会随着电流波形的变化而变化，并总是要阻止原电动势的增大或减小，输入电流增大时，自感电动势会阻止电流增大，输入电流减小时，自感电动势会阻止电流减小，从而达到减小波形的起伏的作用，就像一根弯曲的绳子穿过一根不太大的管子一样，绳子会被捋直。 感抗等于电感和频率的积，当电流频率高到一定程度时，感抗就很大了，这样对于高频率交流电来说，电感就想当于是开路的，这样可以在电路中起到一个阻隔高频的作用，而让直流电流和低频的电流通过，也就是可以滤掉高频波。
2.4北京地铁主辅电路图
2.4.1牵引主电路图
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计
图2.3牵引主电路图
列车的牵引及其控制系统采用车控方式，每套VVVF逆变器给一辆动车上的4台牵引电机并联供电。牵引主电路原理图见图2.3，主要设备受流器，MS/BS箱、MF箱、HB箱、VVVF逆变器箱，滤波电抗器、牵引电机等。
VVVF逆变器采用无速度传感器矢量控制，与采用速度传感器的相比，具有
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 结构简单、维护少，可靠性高等特点。系统具有快速响应的防空转与防滑行的控制功能，通过对列车速度进行实时监控，当检测到车轮发生空转或滑行时迅速重新恢复轮轨粘着，有效抑制空转与滑行。VVVF逆变器通过与制动系统的联合控制实现列车防滑行的控制，使列车能平稳可靠地运行。
VVVF逆变器的控制单元具有各种运行条件下的快速响应能力和有效的保护。自我监控与诊断功能集成在逆变器控制功能中，可以将重大故障等事件存储在监控装置中，以便用于维护、维修和故障诊断。VVVF逆变器通过通信总线方便地与制动控制装置进行数据交换，并能通过通信总线方便地和列车控制和诊断系统交换数据。
2.4.2辅助主电路图
图2.4辅助系统主电路图
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 每列车设2套185kVA的辅助逆变器（SIV）系统，主要设备均安装在Tc车。在正常情况下，2台辅助逆变器的输出能力满足列车各种负载工况的用电要求，当其中一台辅助逆变器故障时，另一台承担6辆编组列车运行所需的负载，此时空调制冷能力减半。
辅助电源系统主电路原理图见图2.4。辅助电源系统由如下部件组成：IVS箱、IVHB箱、SIV辅助逆变器箱、BCG充电机、蓄电池组等。
辅助电源系统能提供3种输出电源，即工频三相交流380V、直流110V和直流24V，作为列车照明、空调与采暖、列车控制和诊断系统、电动车门、蓄电池充电及各系统控制和显示回路，以及车载信号和通信设备的电源。
主要技术特征：
1、辅助电源系统具备足够的过载能力，在短时间内能承受住负载启动电流的冲击；并在输入电源及负载空变条件下，瞬间输出电压变化尽量小，不会影响所有负载电机电器的正常工作。在输入电压为额定电压DC750V，150%额定输出时，装置维持运行10s后关断；200%额定输出时，装置立即关断。
2、输出波形畸变率小，输出的交流电压基波为正弦波，精度为±5%，输出的直流电压精度为±3%，波形的畸变率均小于5%。
3、满足对蓄电池组的浮充电要求。
5、具有故障自存储功能，并能通过通信总线方便地向列车控制和诊断系统传输数据。
第3章 交流传动系统的比较
3.1交流系统的分类
1.从储能原件的不同可分为电压型系统和电流型系统，相应的，把有关交-直-交变流器称为电压型变流器和电流型变流器.
2.对于电力牵引交流传动，除了不同的类型变流器的选择以外，人们还面临着不同类型的交流牵引电动机的选择：电流型变流器供电的同步电动机或笼型异步电动机系统和电压变流器供电的笼型异步电动机系统。
3.2 电压型变流器和电流型变流器的比较
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 电压型变流器中，电容器用作中间回路的储能器，它接受向中间回路供给的瞬时电流与从中间回路取用的瞬时电流之差，并使电压保持恒定，作为逆变器的电源，在其输入端提供一个实际上恒定不变的电压，对于单个或者多个电动机转动都同样适用。而对于电流型变流器采用电抗器作为中间回路的储能器，它吸收波动形式的差电压，保持中间回路的电流强度恒定，由于这个作为逆变器电源的中间回路具有很大的内阻抗，逆变器输入端的电流在负载变化时保持恒定，但是，电流源逆变器的端电压明显的随着负载变化，如果用来向多台并联的电动机供电，那么其中任何一台电动机负载的变化都会影响到其他电动机的工作，所以，电流源逆变器对于多电动机转动系统来说是不适用的。
3.3电流型与电压型系统的一般比较
表3.1电流型与电压型系统的一般比较 电压型变流器异步电动机 1.牵引性能（依据运行所要求的黏着利用加以权衡） 转矩脉动小： 转矩脉动大： 用是可能的 控制方法改善 通过电机和变流器善，但增加费用 －高黏着利－通过高成本的的优化设计来改－对大功率－适合近距离运机车特别适输 用 －也可能用于干线机车 2.接触网性触网的类型和设计原则以及已有的信号的通信设备加以权衡） 与网侧按照现在的技术水平。仅能采用电流型变流器 异步电动机 同步电动机 能（依据接变流器有关： 相控装置或类似的控制方法 －采用冲整流器可使接触网的λ ≈1，且对电厂和输电系统来说影响极微，无需额外投资
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与电压型系统中的脉冲整流器的高成本的脉情况相比，λ值较差，电流谐波分量大 视对接触网性能要求的程度来决定应用场合
湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 －采用便宜的相控装置，导致不利的λ值，并需要加装滤波器增加费用 3.能量消耗（依据运行图加以权衡） 采用四象限目前还没有再生制动电路 脉冲整流器时，通过再生制动节省能量 采用简单的网侧变流器，没有再生制动 4.费用采用脉总成本比电由于同步电动（依据一次冲整流器的压系统小，在某机较贵，而且需要投资与运行情况下，成本些情况下甚至低附加的启动设备，费用之比以高，但有上述于同步系统 及对人员技各种优点 术等级的要求加以权衡） 对直流接触所以实际成本很高 需要技网供电的情况特术熟练的人别有利 员进行维修
第4章 列车网络控制系统
4.1列车网络控制系统概述
列车网络控制系统是列车的核心部件，它包括以实现各功能控制为目标的单元控制机、实现车辆控制的车辆控制机和实现信息交换的通信网络。列车网络系统的发展过程从系统功能来看经历了由单一的牵引控制到车辆（列车）控制，再到现在已经进入分布式控制系统的发展阶段。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 1. 列车网络系统的发展
70年代末至80年代初，车载微机的雏形分别在西门子公司和BBC公司出现。开始仅仅是用于传动装置的控制，随着控制、服务对象的增多，人们把铁道系统依次划分为6 个层次：公司管理、铁路运营、列车控制、机车车辆控制、传动控制和过程驱动，于是列车通信网络在初期的串行通信总线的基础上应运而生，并从原来不同公司的企业标准推向国际标准，逐步形成了列车通信与控制系统的标准化、模块化的硬件系列和全方位的开发、调试、维护、管理软件工具。
1988年IEC第9 技术委员会TC9成立了第22工作组WG22，其任务是制订一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互联挂，车上的可编程电子设备能够互换。
1992年6 月, TC9WG22以委员会草案CD（committee Draft）的形式向各国发出列车通信网TCN（Train Communication Network）的征求意见稿。该稿分成4个部分：第1 部分总体结构，第2 部分实时协议，第3 部分多功能车辆总线MVB，第4部分绞式列车总线WTB。
总体结构把列车通信网规定为由多功能车辆总线MVB和绞式列车总线WTB组成。MVB的传输介质可以是双绞线，也可以是光纤。在后一种场合，其跨距为2000m，最多可连接256个职能总线站。数据划分为过程数据、消息数据和监管数据。对过程数据的传输作了优化。发送的基本周期是lms或 2ms。
WTB的传输介质为双绞线，最多可连接32个节点，总线跨距860m。WTB具有列车初运行和接触处防氧化功能。发送的基本周期是25ms。
1994年5 月至1995年9 月，欧洲铁路研究所（ERRI）耗资300万美元，在瑞士的Interlaken至荷兰的阿姆斯特丹的区段，对由瑞士SBB、德国DB、意大利FS、荷兰NS的车辆编组成的运营试验列车进行了全面的TCN试验。
1999年6 月，TCN标准草案正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。列车通信网络的标准化对目前和将来的开发设计提供了一个良好的基础，现已交付或投入运营的采用TCN的车辆达600辆以上，装备TCN的车辆数量正在迅速增长，Adtranz、Firema、Siemens等车辆制造工厂的所有新项目均以TCN为基础。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 我国列车通信网络的发展可以追溯到1991年，株洲电力机车研究所在购买ABB公司的牵引控制系统开发工具特别是软件开发工具的基础上，联合路内高被开发出了建国第一套力机车微机控制装置，安装于SS40038 电力机车上。在该装置中，系统被明确划分为人机界面显示级、机车控制级和传动控制级三级,级与级之间通过串行总线连接，形成了二级总线的雏形。其中连接司机台显示器与机车控制级之间的显示总线在“春城”号动力分散电动车组上扩展为贯穿列车连接各动力车的机车控制级与司机台显示器的列车显示总线：连接机车控制级与传动控制级的近程控制器总线在“先锋”号动力分散交流传动电动车组上扩展为连接动力车节点与传动控制单元和ATP的中程控制器总线。
近年来，国内机车车辆工业发展迅速，相继开发成功了动车组、200公里高速车等产品，以及目前尚处于开发研制阶段的摆式列车、轻轨车等产品。这些产品需要对列车的运行状况和故障做出快速准确的判断和处理，而传统的机车车辆控制技术已不能满足这方面的要求。同时，随着电子技术的飞速发展，应用于车辆上的智能设备也越来越多，如集中轴报、电动塞拉门、电子防滑器、电空制动、信息显示等系统都装在K型车上。这些系统需要配备大量的控制线路，且有的系统自成一个小型网络，使一个车辆有多种网络存在，各系统间的数据不能共享，信号重复检测。为解决上述存在的问题，引入列车通信网络技术将全列车的智能用电设备连接起来，达到数据共享是非常必要的。90年代中期，随着动车组在我国升温，对列车通信网络特别是机车的重联控制通信的需求十分迫切。一方面，铁道部开展了列车通信网络研究课题，另一方面路内外许多单位也先后自发地开展了自我开发、联合开发或技术引进工作，这些工作主线局域网、现场总线、TCN、通信介质、基于RS485的通信协议等领域展开。如：上海铁道大学与株洲电力机车研究所合作开发的基于ARCNET的列车总线和基于HDLC的车辆总线的列车通信网络的研究；上海铁道大学用CAN作为连接司机台和列车控制单元的局部总线的研究；国防科技大学用CAN作为磁悬浮列车的列车总线的研究；西南交通大学用 RS485+议作为摆式列车倾摆特制总线的研究；北方交通大学对通信介质及其转换的研究；大同机车厂对列车通信网结构及其协议的研究和对BITBUS的研究；株洲电力机车研究所的基于FSK的列车通信的研究，基于RS485＋协议的局部总线的研究，基于Lonworks的列车总线和局部总线的研究，CAN总线用于列车监控装置和摆式列车局部控制总线的研究，基于ModBus的I/O局部总线的研究，MVB、WTB的研究等以及国产化的MVB产品与其他公司的MVB产品的兼容性试验；四方机车车辆研究所、铁道科学研究院、西南交通大学、武进市剑湖铁路客车附件厂、武汉正远公司等对Lonworks、MVB、WTB
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 进行了研究。购买了或准备购买Lonworks、MVB、WTB的开发工具。
以上这些研究，有一些成果得到了应用，其中，“新曙光”号是首列采用Lonworks列车总线技术的内燃动车组。在该项目中，Lonworks列车总线网卡插在成熟的内燃机车微机控制装置EXP机箱中。首尾动力车的重联通信通过Lonworks列车总线以显式报文方式实现，而EXP机箱内的主CPU通过机箱背部的并行FE总线访问网卡上的双口RAM实现信息交换。“神州”号Lonworks 列车重联通信与此类似，但采用了二路，即设置了一路Lonworks冗余通道。
“先锋”号是首列采用了株洲电力机车研究所的TEC列车通信与控制系统的动力分散交流传动电动车组。在该项目中，每节动车或拖车上都有一个列车总线节点，列车总线贯穿全列车连接各个节点。在每节动车或拖车内，各智能控制设备通过MVB或控制器总线与节点交换信息。在司机台显示器上可以选择查看全列车各个设备的状态。
“中原之星”号是第二列采用TEC技术的动力分散交流传动电动车组。该项目与“先锋“号项目的主要区别是采用了MVB光缆连接一个车组单元内三节车的所有智能控制设备（大部分布置在车辆的地板底下）。 而整列车仅设置了2个列车总线节点，即每个车组单元只设置1个列车总线节点。从而从列车总线往下着，好象整个列车是由2 个基本运转单元构成，简化了控制信号在列车总线上的传递。另外，“中原之星”号的车辆总线、列车总线、列车控制单元、某些重要设备的数字输入/输出通通（如继电器）等采取了冗余措施。
“'新曙光”号、“神州”号列车重联通信的成功，特别是“先锋”号、“中原之星”号的较为完备的列车通信与控制系统的成功，标志着我国列车通信与控制系统的发展已经进入实用化的新阶段。 2. 列车网络控制系统的功能
列车网络控制系统的功能主要包括：实现牵引控制，即牵引特性曲线的实现和牵引功能的优化；实现列车牵引黏着控制，使列车在各种运用条件下，都能保持轮轨间的牵引力，并尽可能地使机车运用在轮轨间的牵引力实现最大化；实现并联和电路的连接，即逻辑控制功能；以及实现列车运行过程中的故障信息处理，即进行故障信息的采集、处理、传输、显示和记录，并为列车乘务提供故障的现场处理和排除信息的提示。还提供列车运行的状态信息。
4.2我国城市轨道交通列车网络控制系统的应用
1. SIBAS系统
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 SIBAS系统是德国Siemens公司提供的列车控制系统，能够实现列车牵引系统控制、信息传输、运行监控和诊断等全部控制任务。SIBAS系统目前有SIBAS-16和SIBAS-32两个系列，主要运用到我国早期的西门子进口城市轨道交通地铁车辆中，如上海地铁1、2号线车辆使用的SIBAS-16控制系统；广州地铁1号线车辆使用的SIBAS-32控制系统。
v 列车总线 机车 车辆 总线 节点 总线 终端 图4.1列车总线 SIBAS-16是典型的第一代微机控制系统，核心部件有16位的8086型未处 理器构成的中央计算机、存储器组件以及一个或多个控制机（8088，80C188）组成。该系统采用集中式机箱和插件式机械结构，控制系统由中央控制器集中管理，采用分层结构，即列车控制层。机车控制层和传动层。采用多个串行总线系统，在传输速度和运行记录方面能满足列车控制的影响要求。SIBAS-16本质上还不能算是一个分布式的列车网络控制系统。SIBAS-16的编程工具为SIBASL0G，系统提供大量的标准的程序模块，为控制软件的编程提供了有利的条件。
20世纪90年代，Siemens公司在SIBAS-16的基础上进一步采用32位芯片（Intel486）的SIBAS-32系统，并保持与SIBAS-16系统的接口兼容。为了减少传统机车车辆布线，SIBAS-32系统设有智能外围设备连接终端，即SIBAS KLIP站。采用SIBAS KLIP可以迅速综合信息和控制指令，并且通过一根串行总线传输给中央控制装置。KLIP站可以很自由地分布在各类车辆上。
2. MITRAC.系统
MITRAC系统是Bombardier(庞巴迪)公司的系列产品，包括MITRAC TC(牵引逆变器) 、MITRAC CC（列车控制系统）、MITRAC AU（辅助逆变器）MITRAC DR（牵引驱动器）。公司为了适应不同用户，推出了MITRAC500系、1000系、
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 3000系。500主要用于城际有轨列车，1000系主要用于高速及地铁列车，3000系主要用于大功率机车。在广州地铁2号线、深圳地铁1号线一期庞巴迪地铁车辆中就使用了该系统。
MITRAC CC主要特点：
1）符合各国际标准（EN50155车辆上的电子设备标准；ENV50121-3-2：铁路应用电磁兼容性的标准；ENV50204：数字无线电话电磁场辐射标准；IEC61375-1：列车通信网络标准;IEEE1473:1999中关于列车通信协议标准；UIC556/557 列车中信息传输的诊断标准），具有开放接口。
2）该系统器件结构紧凑，电源直接由列车蓄电池供电，可以实现分布式安装且不需要额外的加热或制冷，器件配线最少，质量显著降低。
3）用线少，通过余增强系统的可用性，传感器的短距离连接和I/O设备接口减少了冲突。可测性和模块化使系统配置离火，并可兼容和连接以前不同的列车控制系统。
4）该系统具有自诊断功能。诊断功能组合在监控系统中，通过数据克视化的远程交付式诊断、车辆跟踪详细目录、GPS系统、货物跟踪、旅客载量数据等方式，进行实时监控和故障诊断，提高了应用的可靠性。
5）支持远程无线数据恢复系统。系统可以支持轨旁无线系统通信，如GSM/R和无线局域网。因特网和企业互联网作为客户端调的访问介质，通过MVB或者其他的通讯方式连接车辆通讯系统。国外先进的MITRAC CC系统可通过提供连接到运行车辆上的数据来实现远程维护，增强维护服务质量；并允许诊断和操作数据直接通过因特网传递给列车系统的操作者。系统使用开放得标准，例如移动电话、无线局域网以及因特网相关的通信协议。
6）提供MITRAC CC远程控制平台。MITRAC CC 远程平台使用互联网技术和移动通信，结合庞巴迪公司的铁路专用技术，开发出心技术以降低维护成本，推进整个系统的可可靠信。MITRAC CC远程平台提供多种服务，通过标准接口访问车辆。由于服务本身来源不同的厂商，该远程平台不接受未经授权调的厂商的访问，同时保证在线的控制通信系统不冲突。
MITRAC列车控制通信系统的核心是TCN（列车通信网络）标准，允许不同用户之间的相互操作。交换信息使用的额传输介质为屏蔽双绞线或者光纤，列车上所有MITRAC CC器件都连在一个网络上，从而可以交换程序和诊断数据，很容易增加新的设备。在MITRAC中没有控制柜和机箱，而是各个控制单元或I/O单元均自成一体封装在一个具有较好的电池兼容性能得机壳中。每个刻体军
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 友自己的电源和车辆总线接口。
列车微机控制系统由列车总线和多功能车辆总线两部分组成，它们在关键区域提供冗余，即WTB或MVB中的单点故障不会导致列车运行停止。列车控制分为列车控制级、车辆控制级以及子系统控制级三级（包括牵引控制、气制动控制、辅助电源控制、门控制、空调控制、乘客信息控制等。）列车控制级上的WTB通过安装在每个单元的VTCU中的大功率网关与MVB相连，进行数据交换。列车控制级和车辆控制级与每个3节车单元的VTCU构成一个整体，执行如下的主要功能：通过WTB进行列车控制；总线管理和过程数据的通信；监督和诊断；通过MVB在各个子系统之间进行通信；提供与外部PC机之间的服务端口等。各部分功能如下。
（1）列车总线（WTB）与多功能车辆总线 列车总线(硬线连接总线WTB)连接着两个3单元的VTCU，两个VTCU之间通过WTB进行通信。多功能车辆总线MVB与车辆及列车控制单元VTCU 直接连接.VTCU包括多功能车辆总线控制器，大容量的事件记录器等，可以对车辆总线通信进行管理。VTCU通过MVB与车辆所有子控制系统进行数据交换，实现列车控制和车辆控制，车辆控制级，子系统控制级，以及本车于同一单元的其他车之间通过本地车辆总线进行通信和数据传输。
（2）车辆及列车控制单元VTCU 车辆及列车控单元
VTCU为带集成诊
断功能和控制功能的车辆与列车控制装置，每三节车单元拥有一个VTCU，作为总线管理主机，他是一个带有32位数字处理器，8MB闪烁内存的微机控制单元，还包含静态电池缓冲RAM，串行接口，独立电源。
（3）列车管理系统（TMS）它是以VTCU为核心的一个列车控制系统，是列车微机控制和网络系统的重要组成部分。他由列车控制级的多台计算机系统和一些专门开发的高处理速度的微机组成。TMS负责列车的控制，监控和诊断，该系统可以为列车子系统控制和模块提供各种实时控制信号。
（4）列车故障诊断 （VTCU）通过列车微机控制和网络系统接受从各个子控制系统或I-O控制单元传来的故障报告，并附带所选者的环境数据和相应的时间参数。所有列车运行所需的关键的诊断信息则是通过安装在驾驶室驾驶台上的TFT液晶彩色触摸式显示起来显示。显示器的内容分别有中，英文显示，对不同的使用者设置了不同的权限，分为驾驶模式界面和检修模式界面。
列车故障诊断系统对所有重要的故障信息的记录均给出了跟踪数据，并通过分析数据能显示出连续的牵引、制动曲线图形，对于每个直接连接到MVB总线上的子控制单元，均要求诊断系统能诊断并显示到最小可更换部件的故障。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 3. AGATE系统
（1）AGATE系统及其结构 AGATE系统是Alstom公司开发的列车控制系统。AGATE系统主要由AGATE link(列车监控)、AGATE Aux（辅助控制）、AGATE Traction（牵引控制）和AGATEe-Media（乘客信息系统）4个部分组成。
AGATE牵引控制系统主要是实现实时的机车牵引控制和产生制动命令。其主要特点是模块化设计实现安全快速的操作；主要功能的子装配系统标准化；采用World-FIP总线网络，实现和主要数据网络（TCN、CAN、FIP、LON）的通信网关；具有自测试功能；使用EASYPLUG技术；包含了最新技术FPGA器件和PCI总线接口。
AGATE辅助控制系统主要是实现对列车上静态逆变器和电池充电的控制，其主要特点是结构紧凑、模块化、低成本、低噪声和快速保护等。
AGATEe-Media乘客信息系统主要是再列车运行中，提供实时的多媒体信息和休闲娱乐，为乘客提供便利性和舒适性，同时还可以作为一种高效广告媒体，能带来新收益。AGATEe-Media主要功能有：系统用发音系统自动报站，并在屏幕上以有色信息显示，具有动力学线路地图，也可以显示广告和新闻。当系统突然中断或者意外情况发生的时候，优先直接向乘客广播实时信息。
AGATE Link是在线管理和监视列车的电子模块，是整列车辆维护的有效工具。通过监视列车各子系统的运行状况来提供迅速准确的列车故障诊断，从而减少了检查时间和成本，缩短了停工维护时间。AGATE Link的突出特点是改善了列车生命周期成本（LCC）。AGATE Link可根据应用需要对基本部件进行组合，如远程输出模块、司机控制台、GIS定位模块、无线电数据传输模块和在线通讯网络，系统易于扩展。
AGATE系统的控制网络WorldFip总线是从Fip总线发展而来的。Fip总线是一种面向工业控制的通信网络，其主要特点可归纳为实时性、同步性、可靠性。WorldFip的设计思想是：按一定的时序，为每个信息生产者分配一个固定的时段，通过总线仲裁器逐个呼叫每个生产者，如果该生产者已经上网，应在规定时间内应答。生产者提供必要的信息，同时提供一个状态字，说明这一信息是最新生产的还是过去传送过的旧信息。消费者接收到信息时，可根据状态字判断信息的价值。AGATE系统采用WorldFip总线完整地实现了列车控制的所有功能。
4. TIMS管理系统及其结构
TIMS是基于AGATE系列，通过数据处理网络连接的产品。TIMS收集来自与
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 它连接的设备的故障信息，并且通过驾驶显示单元提供信息给驾驶员和维护人员，它能记录故障、综合故障以及记录设备状态。TIMS具备操作帮助、维护帮助、事件记录管理、旅客信息触发（音频和视频）的功能。
FIP数据网络是TIMS的核心，他们根据等级结构配置分为：列车网络、车辆网络。FIP列车网络连接列车的两个MPU以确保在每个车辆组之间进行数据通信。MPU控制列车网络和定义信息流动。ACE、BCE、PCE都是与FIP数据网络连接，但是他们不在TIMS范围内。
车辆设备直接连接到每个车辆网络：MPU，运行主要的TIMS软件应用程序和支配FIP车辆网络上的通信；DDU，人机界面，通过交互式的入口来运行和维护TIMS的功能；RIOM，局部安装在每一个车上，提供二进制I/O接口和标准的RS485串行通信口；PCE（牵引），安装在动车C和B上，通过FIP连接的通信被限于监测功能；BCE（制动），安装在每节车上，在A车上的BCE也控制压缩机设备，通过FIP连接的通信被限于监测功能；ACE（辅助），通过FIP连接的通信被限于监测功能。TIMS设备的FIP地址通过数字插头或低压二进制输入组合来定义。
为了优化单元之间的电缆长度，FIP网络电缆线路由双绞屏蔽线构成（120欧姆阻抗），FIP列车网络布设在整个列车并连接两个MPU。这个网络没有连接其他设备，FIP车辆网络受限于车辆组的长度，它连接总线上的设备。
（3）TIMS管理系统的组成及功能 与外围设备的串行通信口通信由RIOMS通过系统软件提供，设备变量通过相同的RS485串行通信口连接，串行网络接口元件是智能的，它们处理协议编码、译码、传输、接收和故障检查。串行通信口交换数据是建立在主/从机制上：RIOM在串行通信口上发送一个请求（设备地址标志），设备（与地址标志一致）反馈响应，为了知道在RIOM与设备之间的通信是否中断，相互检查功能是否可用。
经串行通信口交换MPU通过列车网络初始化，在应用软件的每个循环，MPU通过RIOM发送一个请求询问串行通信口。连接到串行通信口的每个单元都有唯一的地址。此外，相同类型的设备和有相同功能性设备都分享相同的组地址。设计此原理是为了保持信息在网络上不断地传输，从而避免在紧要的时候出现传输高峰。常见的信息包括所有故障状态信息，并能够被传送到驾驶室。
相应设备是通过RS485串行通信口连接到TIMS上。主要有：
1）旅客显示器（IDU和FDU）。在每节车，所有的IDU都连接相同的穿行通信口，所有的IDU分享相同的组地址。运行信息同时发送给所有的显示器。在此期间，单独的信息发送给每个显示器，目的是为了检测显示器功能状态。在A车，FDU是通过自己的串行通信口连接到TIMS上。
2）门。在每节车，相同一侧的5个门连接一个单独的串行通信口，用以监
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 测门的状态。
3）音频设备。在每节车APU和PECU音频设备与TIMS的串行通信口连接是为了监测和控制。在A车，ACU是通过自己的串行通信口连接到TIMS上。
4）ATC（列车自动控制）。ATC在串行通信口上的通信位于每个A车上，通过列车线传送数据，例如：ATS时间、列车精确位置和ATC状态。
（4）I/O连接 逻辑输入通过RIOM周期性获得，它使得通过FIP车辆网络连接到MPU是可行的。相反的，逻辑输出值通过FIP车辆网络经MPU周期性地发送给RIOM，它实际上控制物理输出。在FIP车辆网络上流通的数据被连接它的MPU作出判断，数据需要通过FIP列车网络经MPU在两个车辆网络上进行交换。
TIMS系统给中压供电的感性负载提供起动许可。列车动态动作被记录在一个事件记录器内，在列车故障发生或列车进入收车模式后能，记录的数据不会丢失。
TIMS的主要功能是监控列车的行驶，MPU从和它相连的设备中收集故障信息，并通过DDU向驾驶员及维修人员提供信息。
（7）驾驶员显示单元（DDU） （8）视频显示单元（IDU/FDU） 1）内部显示单元IDU。 2）前部显示单元FDU。 3）信息存储单元
（本段如果能把该网络控制系统的拓扑结构图放上来就更好了） 4. TIS信息系统
TIS信息系统是日本新干线各型列车上装备的信息控制与传输系统。TIS系统由列车通信网络、各车厢通信网和功能单元控制机组成。在各车厢内设有一终端站，它是列车通信网上的节点，也是本车厢信息传输的主站，各车厢内的功能单元的信息均通过这个终端站向列车通信网络发送或从列车通信网接收信息。新干线列车编组是以2~4节车厢组成一个车组单元为基础的，在一个车组单元内，由牵引制动控制系统、辅助电源、车门空调控制、变压器及信息子系统等相对独立的子系统构成对车组单元的完备控制。当列车根据需要由多个车组单元构成列车编组时，这些相对独立的子系统，通过一定的信息传输手段连成一个完整的列
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 车控制系统。
TIS系统网络的基本结构有两种。一个结构是车厢内的终端只传输TIS系统的信息；另一种是节点既传输信息又传输控制命令，因此在日本新干线及既有线铁路列车上有以下3种应用形式。
（1）二重直通线的方式 （2）控制命令用二重直通线 （3）列车总线和车厢总线方式 TIS系统具有以下功能：
（1）驾驶员操作向导 指导列车正确、正点运行，并显示列车运行图。向驾驶员指示设备的工作信息，在异常情况下，给出操作指南以及简单的检查程序，能进行出库检查。
（2）乘务员操作功能 乘务员可以通过TIS的终端站设定车厢的空调温度，异常情况下能发出警报；还可以通过TIS查询客车情况，并做出处理。
（3）维修支持功能 能自动检测各功能单元的运行情况，调阅各设备的故障记录，做出故障分析，收集、记录运行数据，为检修提供依据。
（4）旅客服务功能 向旅客提供各种信息，如到站和前方站、运行时刻表等。
（5）控制命令传送 该功能只有在最新的700系列车上才有完全的运用。控制命令包括牵引动力、制动、门控与空调、照明、辅助电源、受电弓、蓄电池开闭等。
随着TIS系统功能的增强，它在列车控制系统中的作用越来越重要，已经成为新干线列车系统中不可缺少和不可替代的一个重要组成部分。
TIS系统在列车运行、检修和故障诊断中的作用越来越大，有关人员对其依赖性也越来越强，维修基地的工作人员基本都是按TIS系统的检查测试结果来检修控制系统及各功能单元的故障，而TIS系统本身的可靠性也很高，TIS系统本身很少有故障发生。 5. DETECS系统
（1） DTECS系统的概述 DTECS是专为轨道车辆的列车控制和通信而设计的一套车载计算机系统，它控制并监视整个列车。它包括车载硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具。
DTECS是一个分布式控制系统，它分布于整个列车的各个智能单元。这些单元可分别安装于车下设备箱、驾驶台或车厢内的电器柜中。这种系统的最大和最
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 重要的优点是：显著减少各箱柜之间的连线，并方便将来对系统功能的扩展。总线的扩展比较简单，只需增加一根连接到该单元的电缆线，并更新应用软件就能和新的单元进行通信。系统设备采用模块化设计，其系列产品不仅适用于各种牵引系统的控制，而且适用于列车的控制，也可以用于列车监控系统，如DTECS系统应用于深圳地铁1号线增购车辆中。由于该系统构成的灵活性，可以很方便地适应不同形式的列车编组。
DTECS广泛的采用电子控制设备和串行数据通信来代替继电器、接触器和直接硬连线，并且通过网络连接各个子系统的控制设备，能够减少继电器、接触器、列车布线、端子排和连接器连锁的使用。控制系统中具有电子控制机监控设备的子系统是：列车控制单元、牵引逆变器控制单元、辅助逆变器、驾驶显示器、空调控制系统、门控制系统、制动控制系统。
（2）TCC结构 由TECS系统构成的地铁列车控制系统TCC按照六辆编组设计。地铁列车控制系统对列车牵引系统、高压电路、辅助电源系统、制动系统、ATC系统、车门及空调等系统进行控制、监视和故障诊断、记录，地铁列车控制系统采用分布式控制技术。列车通信网络遵循IEC 61375标准，划分为二级，由贯通全车的列车总线和贯通网络间的协议转换。整个地铁礼车控制系统采用先进、成熟和可靠地DTECS控制系统。
列车系统构成单元主要有以下几部分：
1）列车控制单元（VTCU）。VTCU位于每个驾驶室内。VTCU管理整个列车网络通信，并监控车辆设备。VTCU包括两套装置，在正常的情况下，系统随机选择一套作为主控设备，另一套为备用。备用设备不间断的监视主控设备状态，当主控设备出现故障时，备用设备将代替主控设备，行使列车中央控制单元的功能，以保障整个列车正常运行。
2）输入输出单元（DXM、AXM）。通过配置适量的数字量输入输出模块（DXM）和模拟量输入输出模块（AXM），并就近放置在信号采集场合，完成控制信号的采集和输出。
3）总线耦合模块(BCM)。总线耦合单元，实现MVB ESD+和EMD的通信介质转换，实现车辆间MVB总线连接。
4）驾驶室显示单元（MMI）。MMI显示器位于每个驾驶台，采用符合人机工程学原理设计，以及搞分辨率的图形显示，包括一个触摸屏系统。
5）事件记录仪模块(ERM)。ERM装在每个驾驶室里面。ERM自身有闪存FLASH作为存储体来记录列车状态。它可以通过高速以太网将记录数据下载到地面设备或无线传输装置。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 6)无线传输装置（TSC1）。TSC1装在每个驾驶室里面。TSC1具有GSM、GPRS和802.11B三种无线通信接口，少量的实时信息通过GSM、GPRS传送到地面，大量的记录信息在列车回库后，通过无线网域802.11B传送到地面。
7）便携式维护工具（PTU）。PTU包括笔记本电脑和打印机。通过连接PTU和DTECS单元后，记录的数据可从DTECS单元下载到PTU。下载数据可在PTU显示器上显示，并可打印。
（3）TCC系统功能 TCC有牵引/制动控制功能，TCC通过车辆总线MVB传输以下信号到DCU和BECU:控制运行方向、牵引信号、制动信号、给定指令参考值和操作工况。同时也对一些关键信号进行硬连线备份。
驾驶员钥匙在‘‘ON’’位上时，激活的驾驶室将被设定为主控室，由VTCU中的控制软件来处理。如果同时有两个驾驶员钥匙处在激活位，则车辆必须处在禁止运行状态。
来自驾驶控制器的方向选择信号和ATO的牵引/制动参考信号通过置于驾驶台内的AXM单元不同的AI通道读入到VTCU单元，VTCU将其进行处理加工后再传送到牵引逆变器。“备用指令信号1、2”用于备用模式，每一位道标牵引和制动的参考信号。
紧急牵引按钮被按下时，将启动奔涌驾驶模式。牵引逆变器和制动控制单元接收到列车线送来的紧急牵引信号后，将根据列车的牵引/制动工况信号和备用指令信号1、2进行牵引和制动，在备用模式下不启用电制动。
牵引安全列车线用于表明列车已做好起动前准备，即所有车门均已关闭，所有制动均已缓解，驾驶员钥匙已处在“ON”位。此列车线可直接封锁驱动控制单元DCU输出的触发脉冲。出于系统运行最高完整性的考虑，此部分不含任何软件控制。
TCC收到按下驾驶控制器“警惕”按钮信息，如果在一定的时间内警惕按钮没有按下，列车将自动实施紧急制动。只有驾驶员把驾驶器把手先推到惰行位然后牵引，制动才被解除。
洗车模式控制下列车的速度由一个按钮来实现。这个按钮将处于一直按下的位置直到它再次被按下，一旦按下，速度将保持3km/h。
为了提高制动操作的有效性和乘坐的平稳性，列车控制系统TCC与BECU协调进行整个空电联合制动的混合控制。列车控制系统TCC将来自驾驶控制器或ATO得制动命令传输给BECU和DCU。在可能发挥列车电制动力的基础上，BECU将补充空气制动力，以满足总制动力要求。
列车控制系统TCC传输来自驾驶室HSCB闭合开关触发的HSCB合命令。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 4.3列车控制和诊断系统
图4.2列车控制和诊断系统拓扑图
列车控制和诊断系统采用分布式控制技术（列车控制和诊断系统拓扑图见图4.2）。列车控制和诊断系统是一个集控制、信息采集、记录和显示的完全国产化的TCN网络系统，符合IEC61375标准，具有列车牵引、制动和其他辅助设备（如空调、HB、SIV等）的控制功能，能对列车主要设备的运行状态和故障进行自动信息采集和诊断、记录和显示，并可通过读出器将数据读出和打印。
整个列车控制和诊断系统网络划分为三级，由贯通全列车的列车总线、贯通一个车辆的车辆总线以及车辆内与部分子系统通信的局部总线组成。列车总线和车辆总线之间通过车辆控制模块VCM交换数据；车辆总线和局部总线之间通过MVB、RS485通信模块、RCM/HCM通信模块交换数据。
不论是MVB EMD列车总线还是MVB ESD+车辆总线，通信线路均采用双
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 通道热冗余设计，当某一路通信线路出现故障时，系统可以自动切换到另一路通信线路。对于关键的车辆控制模块VCM，由于其主要实现重要的车辆控制、总线管理和网关功能，因此在每列车对VCM做了热冗余配置，在当前主VCM出现故障的时候，备用VCM将接管主VCM的职责，行使所有的控制功能。 列车控制和诊断系统还支持车辆的维护工作，包括支持检查功能和自诊断功能。通过设在司机操纵台内的数据读取接口或设在车下牵引逆变器、辅助逆变器等设备内的数据读取接口可方便地下载运行记录或故障记录数据，用于分析运行状况或分析故障原因等。
第5章 城轨车辆电力牵引交流控制系统的故障排除
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 5.1城轨列车常见故障及原因
设备故障，一般是指设备或系统在使用过程中丧失或降低其规定功能的事件或现象。设备故障是多种多样的可以从不同角度进行分类。
按发生状态，设备故障可分为：
渐发性故障，是由于设备初始参数逐渐劣化而产生的，大部分机器的故障都属于这类故障，这类故障与材料的磨损、腐蚀、疲劳及蠕变过程有密切的关系。
突发性故障，是各种不利因素以及偶然的外界影响共同作用而产生的，这种作用超出了设备所能承受的现度。例如：因机器使用不当或出现超负荷而引起的零件折断；因设备各项参数大搞极值而引起的零件变形或断裂，事先无任何征兆。
突发故障多发生在设备初始试用阶段，往往是由于设计、制造、装配以及材料缺陷，或者操作失误、违章作用而造成的。
一．外部环境引起的设备故障 （1）温度影响
电气设备在运行中如果温度过高或过低，超过允许极限值时，都可能产生故障。温度升高，金属材料软化，机械强度将明显下降。如铜金属材料长期工作温度超过200℃时，机械强度明显下降。铝金属材料的机械强度也与温度密切相关，通常铝的长期工作温度不宜超过90℃，短时工作温度不宜超过120℃。温度过高，有机绝缘材料将会变脆老化，绝缘性能下降，甚至击穿。
（2）湿度影响
潮湿对半导体材料的危害主要表现在潮湿能透过IC塑料封装从引脚等缝隙侵入IC内部，产生IC吸湿现象。 在SMT过程的加热环节中形成水蒸气，产生的压力导致IC树脂封装开裂，并使IC器件内部金属氧化，导致产品故障。此外，当器件在PCB板的焊接过程中，因水蒸气压力的释放，亦会导致虚焊。
（3）粉尘影响
粉尘影响电气设备的控制系统及其它电子元器件可靠性，使设备使用寿命缩短，产品质量的无保障，工作条件及环境变差，各种烟尘和废气对人体造成伤害。电动机的冷却是由通风道的排热、自带风扇强迫冷却和机壳散热所完成的，往往由于通风道粉尘堵塞或机壳上粉尘堆积，使牵引电动机的温升比平常情况下高出10℃以上，造成电动机运行温度过高，承载能力下降。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 （4）人为及物触影响
人为因素指对电气设备完全没有概念的人由于种种原因引起设备故障，需要设计者与使用者做好相关警示防范措施，避免出现列车设备故障影响设备寿命；物触因素是指各种动物比如鸟类、鼠类等触及电气设备引起故障，需要特别做防护。
（5）其他因素影响
其他因素指一些不可预见的外力因素，为小概率事件，比如暴风、雷电、临时性大磁场等不可抗拒力；需要设计、制造、使用等多方提前预防加强防范，比如对设备做防风、防雷及防电磁屏蔽等考虑。
二．设备异常引起的故障 一次设备故障
（1）受电弓升不起，影响列车正常供电。 （2）主断路器不闭合，列车无法运行。
（3）“牵引电机”灯亮、“主断”跳，牵引系统出现故障。 （4）励磁过流、电制动自动切除，牵引电机无法正常运行。 （5）牵引制动无流，影响列车牵引系统运行。
（6）牵引、制动工况给手柄或手柄到位时，电子柜电源中断。 （7）牵引电机出现断路、短路、过载现象。牵引电机损坏。 （8）列车网络传动控制系统出现故障。影响列车运行控制。 （9）列车网络控制设备损坏。影响列车运行控制。 （10）其他设备损坏。影响列车运行性能。 二次设备故障
（1）电源线路故障，影响列车供电。 （2）保险及保护设备损坏。
（3）电器和线路接触不良，影响电路畅通。 （4）信号传递及操作失误，影响列车设备运行。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 5.2轨车辆电力牵引交流控制系统的故障分析
1.故障检查
检修人员在工作中要认真按有关规程精细检修，在检修中发现设备缺陷和试验数据超标都应认真分析原因并及时处理，将设备隐患消灭在故障发生 前，提高设备运行质量，确保设备运行安全。必要的防护措施：做好春检和预防性试验， 加强设备运行状态的检查和监视。
检修人员要按规定的周期对设备运行状态进行认真的巡视检查，及时发现设备存在的缺陷，保证设备运行安全。应先检查交流进线空气开关上端是否有压或缺相交流进线空气开关有压，但馈出无压时，应着重检查交流接触器是否吸合，主触头接触是否良好，及连接线路是否有松动、虚连迹象。交流进线空气开关上端无压，此时应办理停电手续后检查自用变压器，高压侧熔管是否熔断。 2.故障分类 （1）机械故障
①分闸弹簧故障；
②断路器合闸后，合闸挚子不能返回，分闸机构无法脱扣。 （2）电气故障
断路器合完闸后，辅助开关常开接点未能转换到位，跳闸线圈无法受电，无法实现分闸。控制回路无电源。断路器合闸后。其辅开常闭接点未能闭合，继电器线圈不能受电，其常开不能闭合，其线圈不能受电，无法实现分闸。相应回路中的继电器的常开接点及常开延时接点不能可靠接通或氧化，无法实现分闸，可检查更换。
（3）电路故障：电源、线路、开关、负载。 （4）物理故障：外界环境影响。
3.故障分析
故障分析有定性分析和定量分析两种方法。究竟选择哪种方法，应根据具体情况决定。在不能获得设备技术状态数据或故障率数据的情况下，可选择定性的分析方法。若可以获得产品的这些数据，则应以定量的方法计算并分析危害度。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 1）定性分析法
在得不到产品技术状态数据或故障率数据的情况下，可以按故障模式发生的概率来评价FMEA 中确定的故障模式。
2）定量分析方法。
在具备产品的技术状态数据和故障率数据的情况下，采用定量的方法，可以得到更为有效的分析结果。用定量的方法进行危害性分析时，所用的故障率数据源应与进行其他可靠性维修性分析时所用的故障率数据源相同。
开展事故原因分析时，对故障原因种类应有统一的原则。因此，首先应将本企业的故障原因种类规范化，明确每种故障所包含的内容。划分故障原因的种类时，要结合本企业拥有的设备种类和故障管理的实际需要。其准则应是根据划分的故障原因种类，容易看出每种故障的主要原因或存在的问题，当设备发生故障后进行鉴定时，要按同一规定确定故障的原因（种类）。当每种故障所包含的内容已有明确规定时，便不难根据故障原因的统计资料发现本企业设备故障的主要原因或问题。
5.3牵引及控制系统的检测和检修方法
一、高速开关的检修
高速开关装置主要由以下几个部件组成：基架、短路快速跳闸装置、过载跳闸装置、合闸装置、灭弧栅、辅助触点等。 高速开关需要定期检查，检查周期可根据接通或断开操作工作量来定。高速开关的检修内容如下。 1．合闸装置检查
测量螺管线圈的阻值，若阻值与标称值不相符应更换线圈。检查线圈与铁心之间是否有碰擦痕迹，检查铁心是否动作自如。对机械联锁机构进行润滑，正常情况下润滑能延长高速开关寿命，润滑脂应是专用油脂，不准混有其他油脂。 2．动／静触点检查
检查动／静触点的“熔化”程度，如“熔化”程度厉害，应更换触点。触点应成对更换，更换完毕后还应检查动／静触点接触面接触情况。 3．接线端检查
清洁、打磨主接线端及电缆的接触面，使两接触面的接触保持密贴，防止接触电阻增大而损坏电缆及主接线端。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 4．灭弧罩检查
将灭弧罩分解，检查灭弧栅片的情况。对于烧灼厉害的灭弧栅片应更换。在灭弧栅片组装过程中，应注意栅片的安装角度。 5．辅助开关检查
检查辅助开关时应测量开关触点的接触阻值，同时还需检查机械部件的工作情况。此外，在高速开关使用到一定期限时，应更换机构内所有的弹簧部件。 高速开关检修完成后，应对过载跳闸装置整定值进行调整。通过外接电源模拟过载电流，检查高速开关是否能在整定值处断开。对于短路跳闸装置整定值的检查，由于普通电源设备无法模拟短路电流，所以一般在检修中不做短路电流检查，如果确实需要检查这个项目，可通过高速开关制造厂商的专用设备来检查。 二、牵引逆变器检修
变流系统通常安装在一个独立的设备箱内，通常安装有半导体元件、控制板、散热片、电缆等电气部件，这些部件基本实现了模块化安装，如三相逆变电路就由三个完全相同的模块组成。对于变流设备的检修应重点对以下几方面进行检查。
1．清洁通风区域及散热片检查
大功率半导体元件在工作时会发热，为了保护元件，通常这些元件安装在散热片上，而散热片是通过通风冷却。如果散热片上灰尘堆积过多，或者通风风道内有异物，都会影响元件散热性能。因此应经常对通风区域及散热片进行清洁，去除散热片上的灰尘和碎屑。在散热片间必须没有阻挡空气流进入的阻塞物。 2．清洁控制板检查
控制板通常为印制线路板，在检修中应小心清洁。在清洁过程中，检修人员应采取防静电措施，保证线路板上元件不因受静电影响而损坏。同时，如控制板上有接线端，应对接线端进行清洁，必要时进行打磨，以保证与电缆、控制线接触良好。
3．VVVF逆变器箱体盖板和紧固件检查
逆变器的所有盖板应无损坏、变形，锁闭功能良好，如有必要需进行检修或予以更换；检查所有盖板的密封橡胶的弹性，如果存在3mm的裂缝或更大的永久变形，则需要更换；检查所有盖板的门锁，看能否正常工作和自由转动，如果
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 有必要则予以更换；检查多针插头无腐蚀或污垢，如有则对其进行清扫或更换。 4．VVVF逆变器外表及安装检查
检查逆变器箱的外表无腐蚀、变形或其他损坏现象；检查安装螺母无松动，安装支架无损伤和裂缝；检查柜体的焊接无裂纹，箱体接地线良好。 5．VVVF逆变器接线端子和电缆检修
接线端子绝缘良好，无老化、开裂、损坏或脱落等现象，无异味，接线端子紧固良好，所有进出线状态应良好；检查散热片应无污垢、变形，必要时用硬刷和吸尘器进行清理。 6．VVVF逆变器箱体内部检修
外观无缺陷，配线电线无变质、损坏；端子无变形、褪色、开裂和损坏；端子螺栓无松动；安装螺栓无松动；清洁VVVF箱的内部，确保箱体内部没有灰尘，特别是箱体内部的安装部件没有被灰尘覆盖；检查绝缘安装面、绝缘端子和绝缘柱等无变色、开裂、损坏、起皮或脱层等现象。 7．元件检查
电阻元件：检查电阻表面无变色、开裂、损坏、起皮或脱层等现象，检查电阻接线端子紧固良好。
电容元件：检查充油的电容是否有漏油现象，检查电容接线端子的紧固应良好。 8VVVF逆变器的控制单元检修
控制单元外观无缺陷，印制电路板完好，印制电路板的安装状态良好，接线端子整齐无损坏现象，电线电缆无褪色、开裂、损坏、起皮等现象，电线电缆扎带排列良好，控制单元连接插头连接状态良好，必要时更换。 9．动力单元与电源单元
检查动力单元与电源单元的接线良好，没有变形或污垢，电缆电线没有损伤、褪色、开裂、损坏、起皮等现象，电缆电线扣件排列整齐；PCB印制电路板外观完好。
10．VVVF逆变器线路接触器（LB、CHB单元）检修 (1)将LB接触器的闭锁杠杆往上抬，从接触器上取下灭弧罩。 (2)仔细观察灭弧室是否损坏，如有损坏及时报告。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 (3)灭弧室如无损坏，仅有拉弧痕迹时，须用硬刷或干布擦拭灭弧罩至洁净。 (4)使用6号六角扳手，小心仔细拆下LB触点，特别应注意避免弄伤触点表面与箱内其他机构。
(5)仔细观察接触点上是否有过渡烧蚀，触点允许的最大烧蚀范围如图2-19所示，如果超过范围则及时报告。
(6)触点的烧蚀范围如未超过允许范围，仅有烧灼痕迹或是毛刺，则通过锉刀或手动方式去除毛刺，在拉弧触点面上用砂纸（180号以上）轻轻打磨，特别注意不要损伤触点表面，不要露出铜制材料，打磨时请特别注意必须保持LB原有的灭弧角。
(7)在重新安装触点前，请仔细观察LB接触器基座上是否有异物，如有请务必清除，然后再使用6号六角扳手重新安装触点。
(8)在安装触点时，务必确认动／静触点位置对正，使用扭力扳手以18N．m的力矩扭紧，如无扭力扳手，请熟练员工估计力矩。
(9)触点安装完毕后，请确认在不超过0.5mm条件下闭合主触点和辅助触点。 (10)所有作业完成后，请确认所有装置已经回复至原位。 11．继电器单元以及电压、电流传感器检修
继电器单元接线良好，电缆电线扣件排列整齐；继电器表面没有损伤、褪色、开裂、损坏、起皮等现象，外观完好，安装螺母无松动；电压、电流传感器安装良好，外观完好，进出线正常，接线端子无松动，排列有序。 12．检查验收
检查确定所有的安装螺母、插头无松动、无裂纹，并打上明显的防松标记。 13．填写相应记录
以上项目检修完毕，符合规定要求后，签名并确认作业编号，将处理及未处理故障填入相应的记录表并签名。
注：更换所有已经使用1年的防爆胶泥或橡皮泥。 三、接触器的检修 1．主触头检修
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 触头是电器的执行机构，直接关系到电器工作的可靠性。触头在闭合和断开的过程中通常会发生机械磨损、触头熔焊和电气磨损三种。电气磨损是主要的，发生在触头闭合和触头开断电流的过程。触头熔焊主要发生在触头闭合电流的过程和触头处于闭合状态时，触头熔焊后就不能执行开断电路的任务，甚至引起严重故障。列车上的接触器主要有3 K03、3K06、 Kl、K3、K4等。 主触头接触面的工作情况应经常检查。对于有轻度烧灼或有结瘤的接触面，可进行打磨。对于有较大面积的烧损熔焊时，应更换主触头。主触头的更换应成对进行。在更换主触头的作业时，首先应对主触头进行配对。安装时，可使用专用夹具来保证主触头的安装精度，以保证静／动触头接触面的接触良好。 2．电磁机构检修
检查铁心与线圈的表面是否有擦痕；测量线圈阻值是否正常；清洁、打磨线圈接线端子，使其接触良好；检查复位弹簧的工作状态，在大修时应更换复位弹簧。
3传动机构检修
接触器内的传动机构由于绝缘的需要，通常由塑料等绝缘材料制成。在一段时间后，这些材料的性能可能会发生改变，有时因为受力的原因也会出现裂纹、破损等现象，对于损坏的部件应予以更换。同时，还需要检查轴孔的工作状态，由于轴和外壳使用的材质不同，通常外壳上的轴孔较易磨损。 4辅助开关检修
测量辅助开关触点的接触电阻是否符合要求；检查凸轮机构的工作状态，对于磨损严重的凸轮应更换，清洁、打磨接线端子。在大修时，应更换所有的辅助开关。 5．检查测试
接触器检修完毕后，应用交流电源检查接触器耐压值，并测量主触点与外壳之间的绝缘电阻。然后检查接触器的吸合及分断时间。由于列车控制系统是通过辅助开关来检查主接触器工作情况，所以在测量接触器的吸合及分断时间时，应以辅助开关的闭合和分断时间为准。 四、牵引控制单元的检修
牵引控制单元通常安装在密闭的箱体内，该箱体具有良好的防潮、抗电磁干扰、抗振、防尘等特性，因此，在日常维护中一般不需要对牵引控制单元进行检
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 修。 如果在检修中发现牵引控制单元所在的箱体有水迹或积灰较多时，应将控制系统分解，检查并清洁印制电路板。在检查及清洁印制电路板时，需对检修人员采取防静电措施。牵引控制单元调试一般是在装车后的静态调试中进行的，可通过相应的通信软件，利用用户程序进行测试。通过观察部件工作状态或测量输出波形来判断系统工作是否正常。 五、制动电阻检修
由于制动电阻采用强迫风冷方式进行冷却，所以在检修时，应做如下修理。 1．制动电阻及制动电阻箱清洁 定期清洁制动电阻及制动电阻箱，用压缩空气清洁电阻器，确保无污物附着。 2．制动电阻外观检查
(1)制动电阻接线端子接线牢固，导线和接地线外观完好，绝缘无老化、脱落、损坏等现象；更换有裂纹或者破损的绝缘子；对于接线端子，检修时应采用清洁、打磨等方法进行理，保证与电缆接线端有良好的接触面。
(2)检查电阻器单元之间无异物，无重联，并且必须保证电阻器和陶瓷间隔是清洁的，检查绝缘体和陶瓷间隔无裂痕与损坏。
(3)检查电阻器内部连接的紧密性和有无腐蚀现象，检查电阻器单元是否有过热烧灼痕迹，损坏时需更换。 (4)检查带状电阻是否有变形
如果冷态下带状电阻就有变形，一旦通过制动电流，其变形会更加严重，极易造成电阻之间的短路。 3．测量制动电阻阻值
在端子间测量其阻值，应符合有关技术要求，否则更换。由于带状电阻的阻值很小，通常可通过电桥方式进行测量。 4．绝缘测试
用1000V高阻表检查绝缘状况，阻值应大于等于20M。 5．检查验收
检查确定所有的安装螺母、插头无松动、无裂纹，并打上明显的防松标记。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 5.4北京地铁10号线故障分析
事件经过:北京地铁十号线于2012年5月27日下午5:40左右因为设备故障暂时停运，目前已全线封站。今晨8时27分，地铁运营公司对外宣布，地铁10号线一列车车载ATP出现故障退出运行，导致重点换乘站等车乘客较多。
事件分析:据海淀黄庄站工作人员介绍，车载ATP设备是列车重要的信号设备，其多项功能与乘客的安全息息相关。海淀黄庄站主要是换乘受影响较大，10号线站台乘客比平时多。10号线故障在很短时间内就已经排除，站内秩序很快恢复正常。
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湖南铁道职业技术学院2012届毕业设计 第6章 总结
此次论文主要介绍了城轨列车交流传动控制系统的结构、组成、功能、原理和故障处理措施，并且对他们进行了细致的分析和解说。
从分析城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的组成构件及各组成部件的主要功能原理，以及常见的交流传动控制技术，分析该系统常见的故障现象及应急处理方法开始，一步步深入，查找资料，从了解到理解再到熟知。
并且结合我国的交流传动系统的历史与发展说明我国交流传动技术已走过50余年的发展里程，取得了巨大进步，铁路运输从速度和功率已被用到技术极限的交-直传动迈入速度更快、功率更高的交流传动的阶段，但这项技术的创新和开拓是永无止境的，它必将随着相关技术的发展而不断提高到更新的水平上。通过贯彻“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求进行技术引进和合作，我国机车车辆制造业的骨干企业开始批量生产交流传动电力、内燃机车和电动车组。在技术引进的基础上，进行消化吸收和再创新研究，轨道交通装备核心、关键技术的相关平台和体系初步形成，在满足国内铁路运输市场需求的同时，促进铁路机车车辆制造行业走向成熟，实现交流传动机车车辆的国内开发和制造，彻底解决铁路运力不能满足改革开放以来国民经济日益发展要求的矛盾，为我国的社会主义现代化建设做出贡献，进而走向世界，在高速、重载铁路牵引设备领域与世界先进企业同台竞争。
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心得体会
不知不觉间大学三年就要这样过去了，毕业季即将来临，毕业设计也接近了尾声。经过几个月的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起讨论，听听不同的看法有利于我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
我也更相信在不久的将来这不仅是对我的一次美好的回忆更是对我人生最大的帮助，受益终身，我会做的更好。
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