城市軌道交通車輛電氣控制 課件 趙麗 第5-7章 列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)、城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)、城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)

第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)本章重點(diǎn)

列車微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。

微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。

微機(jī)控制系統(tǒng)在我國軌道交通車輛中的應(yīng)用。

車輛故障檢測方法。

車輛故障診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。

車輛故障診斷及顯示。

列車信息與診斷系統(tǒng)原理。5.1列車微機(jī)控制系統(tǒng)列車微機(jī)控制系統(tǒng)是列車的核心部件，它包括以實(shí)現(xiàn)各種功能控制為目標(biāo)的單元控制機(jī)、實(shí)現(xiàn)車輛控制的車輛控制機(jī)（列車控制機(jī)）和實(shí)現(xiàn)信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)1.實(shí)時(shí)性2.高可靠性3.環(huán)境適應(yīng)性4.開放性5.結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.1.1列車微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.微機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型（1）列車控制層。（2）功能控制層。（3）設(shè)備控制層。2.微機(jī)控制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)列車控制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.1.2車載微機(jī)MCV的組成列車微機(jī)控制系統(tǒng)是由一個(gè)一個(gè)的控制微機(jī)構(gòu)成的，在列車上使用的控制微機(jī)稱之為車載微機(jī)MCV（Micro-ComputeronVehicle）。1.車載微機(jī)的功能結(jié)構(gòu)（1）信號隔離。（2）信號匹配。（3）信號的緩沖與讀/寫控制。2.車載微機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)3.車載微機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)（1）給定值處理環(huán)節(jié)。（2）控制量（反饋量）處理環(huán)節(jié)。（3）差值處理環(huán)節(jié)。（4）控制算法環(huán)節(jié)。（5）輸出控制量處理環(huán)節(jié)。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.1.3城市軌道交通列車微機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用目前國內(nèi)外在軌道交通列車控制領(lǐng)域已經(jīng)有了一些成功運(yùn)用的列車微機(jī)控制系統(tǒng)，主要有SIBAS系統(tǒng)、MITRAC系統(tǒng)、AGATE系統(tǒng)和TIS系統(tǒng)。1.SIBAS系統(tǒng)SIBAS-32具有以下主要特點(diǎn)：（1）采用高集成度的芯片如ASIC、LCA等用于控制裝置，通過軟件來完成硬件的功能，簡化了硬件系統(tǒng)。存儲器容量擴(kuò)大，加速了存儲器的存取。（2）采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，引入了TCN標(biāo)準(zhǔn)的列車通信網(wǎng)絡(luò)，大大減少了導(dǎo)線、管路、電纜、連接點(diǎn)和接頭數(shù)量。（3）提供了更加完整方便的軟件開發(fā)環(huán)境，全圖形設(shè)計(jì)，開發(fā)了SIBASG語言作為設(shè)計(jì)工具，采用簡單的工具（個(gè)人計(jì)算機(jī)）就可以有效支持整個(gè)設(shè)計(jì)過程，并支持軟件的在線下載功能。（4）提供了完善的故障診斷和顯示功能。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)2.MITRAC系統(tǒng)MITRAC系統(tǒng)是Bombardier公司的系列化產(chǎn)品，其中包括MITRACTC（IGBT牽引逆變器）、MITRACCC（列車控制系統(tǒng)）、MITRACAU（輔助逆變器）和MITRACDR（牽引驅(qū)動(dòng)器）。（1）符合國際標(biāo)準(zhǔn)，具有開放接口。（2）器件結(jié)構(gòu)緊湊，電源直接由列車蓄電池提供，可以實(shí)現(xiàn)分布式安裝，而且不需要額外的加熱和制冷，器件配線最少，重量顯著降低。（3）用線少，通過冗余增強(qiáng)系統(tǒng)可用性。（4）MITRACCC具有自診斷功能。（5）支持遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。（6）提供MITRACCC遠(yuǎn)程平臺。（7）MITRAC系統(tǒng)的列車控制網(wǎng)絡(luò)采用TCN標(biāo)準(zhǔn)。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)3.AGATE系統(tǒng)AGATE系統(tǒng)是法國ALSTOM公司開發(fā)的列車控制系統(tǒng)，它主要由AGATElink（列車監(jiān)控），AGATEAux（輔助控制），AGATETraction（牽引控制）和AGATEe-Media（乘客信息系統(tǒng)）四個(gè)部分組成。在南京地鐵l號線車輛中就使用了AGATE微機(jī)控制系統(tǒng)第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)4.TIS信息系統(tǒng)TIS（TraincontrolInformationmanagementSystem）信息系統(tǒng)是日本新干線各型列車上裝備的信息控制與傳輸系統(tǒng)。新干線的列車編組是以2～4節(jié)車廂組成一個(gè)車組單元為基礎(chǔ)的，在一個(gè)車組單元內(nèi)，由牽引制動(dòng)控制系統(tǒng)、輔助電源、車門空調(diào)控制、變壓器及信息子系統(tǒng)等相對獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成對車組單元的完備控制。（1）二重直通線方式。（2）控制命令用二重直通線方式。（3）列車總線和車廂總線方式。TIS系統(tǒng)具有以下功能：（1）司機(jī)操作向?qū)А＃?）乘務(wù)員操作功能。（3）維修支持功能。（4）旅客服務(wù)功能。（5）控制命令傳送。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.2車輛故障診斷系統(tǒng)5.2.1常用檢測和診斷方法1.簡易診斷法

2.自動(dòng)精密診斷法

3.專家智能診斷法第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.2.2多傳感器融合故障診斷方法1.多傳感器融合故障診斷方法的原理2.多傳感器融合故障診斷方法的功能和處理過程第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.2.3便攜式故障診斷系統(tǒng)如圖5-12所示為一種便攜式故障診斷系統(tǒng)，它通過傳感器采集設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)或噪聲信號，經(jīng)過信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲和傳輸后，由主機(jī)進(jìn)行分析、處理。第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.2.4車輛故障診斷系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)車輛故障診斷系統(tǒng)主要用來診斷車輛各系統(tǒng)故障，收集來自駕駛臺的控制信號。以城市軌道交通地鐵車輛為例，車輛故障診斷功能由A車的CFSU（中央故障存儲單元）完成，每3節(jié)車單元可獨(dú)立工作組成1個(gè)單元車級的診斷系統(tǒng)；對一個(gè)6節(jié)車編組的列車，2個(gè)單元車級診斷系統(tǒng)可以組成1個(gè)列車級的診斷系統(tǒng)。1.系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)（1）列車總線（2）車輛總線（3）控制總線2．DIN總線與SIBAS32KLIP控制總線（1）DIN總線（2）SIBAS32KLIP控制總線第5章列車微機(jī)控制系統(tǒng)及車輛故障診斷系統(tǒng)5.2.5車輛故障診斷及顯示1.駕駛模式2.檢修模式5.2.6故障等級1.子部件的故障等級2.列車級的故障等級（分為3級）5.2.7診斷數(shù)據(jù)地面分析軟件第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)本章重點(diǎn)

城市軌道交通車輛車門類型及結(jié)構(gòu)。

城市軌道交通車輛車門各組成部分的工作原理。

城市軌道交通車輛車門障礙物檢測方法。

城市軌道交通車輛車門的檢修。6.1車門類型隨著世界城市軌道交通的發(fā)展，各個(gè)國家的軌道交通車輛的車門類型多種多樣，但根據(jù)城市軌道交通自身的特點(diǎn)，車門應(yīng)具有以下要求：（1）要有足夠的有效寬度。（2）車門要均勻分布，以方便乘客上、下車。（3）要有足夠數(shù)量的車門，可使乘客上、下車時(shí)間滿足地鐵列車運(yùn)行密度的要求。（4）車門附近要有足夠的空間，方便乘客上、下車時(shí)周轉(zhuǎn)。（5）要確保乘客的安全。（6）要具有高可靠性。第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)1．內(nèi)藏嵌入式車門

2．外掛式車門

3．塞拉式車門

4．外擺式車門第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)6.2車門結(jié)構(gòu)6.2.1客室塞拉式車門1.客室電動(dòng)塞拉式車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)（1）支撐元件。（2）塞拉門。（3）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件。（4）自鎖。（5）制動(dòng)裝置。（6）緊急解鎖開關(guān)（內(nèi)部）。2.客室氣動(dòng)塞拉式車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)3.客室塞拉式車門的特點(diǎn)（1）客室塞拉式車門的優(yōu)點(diǎn)。①車體外形美觀。②車內(nèi)噪聲小。③能使車內(nèi)有效寬度增加，節(jié)約空間，增加載客量。（2）客室塞拉式車門的缺點(diǎn)。①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比外掛門高。②故障率高。第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)6.2.2客室內(nèi)藏嵌入式車門客室內(nèi)藏嵌入式車門有空氣驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種。在地鐵電動(dòng)客車中，國內(nèi)外均趨向于采用空氣驅(qū)動(dòng)無聲鏈條傳動(dòng)形式，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)6.2.3其他車門1.客室端門2.駕駛室側(cè)門3.緊急疏散門6.3軌道交通車輛車門控制1.氣動(dòng)門的控制（1）車門氣動(dòng)控制。（2）車門電氣控制。2.電動(dòng)門控制3.車門控制系統(tǒng)功能第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)6.3.1車門的正常操作1.開/關(guān)門操作（1）門的開啟。（2）門的關(guān)閉。2.蜂鳴器3.告警指示燈6.3.1車門的正常操作1.開/關(guān)門操作2.緊急解鎖裝置第6章城市軌道交通車輛車門電氣控制系統(tǒng)6.3.3車門障礙物檢測及故障模式1.車門故障檢測（1）關(guān)門時(shí)的障礙物檢測。（2）開門時(shí)的障礙物檢測。2.故障模式6.4車門的檢修（略）第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)本章重點(diǎn)

空調(diào)系統(tǒng)制冷循環(huán)原理。

車輛空調(diào)系統(tǒng)主要部件。

城軌車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)基本布置。

車輛空調(diào)控制基本步驟。

車輛空調(diào)系統(tǒng)主要部件檢修方法。7.1車輛空調(diào)系統(tǒng)7.1.1空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的基本功能城軌車輛空調(diào)裝置是把經(jīng)過一定處理后的空氣，通過一定的方式、以一定的流速送入客室內(nèi)，并將室內(nèi)一定量的污濁空氣排出車外，從而控制客室內(nèi)空氣溫度、濕度及清潔度等質(zhì)量，以提高車內(nèi)舒適性，改善乘車環(huán)境的設(shè)備。第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)1.通風(fēng)系統(tǒng)2.空氣冷卻系統(tǒng)（也稱制冷系統(tǒng)）3.空氣加熱系統(tǒng)4.空氣加濕系統(tǒng)5.控制系統(tǒng)7.1.2城軌車輛空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）小型輕量化。（2）自動(dòng)化程度高。（3）可靠性高。（4）便于維護(hù)。（5）較低的噪聲。（6）制冷量大。（7）具有應(yīng)急通風(fēng)功能。第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.2空調(diào)制冷基本原理及系統(tǒng)布置7.2.1空調(diào)系統(tǒng)制冷循環(huán)原理第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.2.2城軌車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)基本設(shè)置如前所述，當(dāng)前，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)已成為城軌車輛的必需設(shè)備，下面就城軌車輛空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的基本設(shè)置作一簡要介紹。1.系統(tǒng)布置和氣流組織為便于安裝、維護(hù)，城軌車輛空調(diào)裝置基本采用集中式設(shè)置，即除了一些控制部件外，將空調(diào)制冷通風(fēng)系統(tǒng)的主要部件都集中設(shè)置于一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，整個(gè)機(jī)組箱體安裝于車輛頂部。2.空調(diào)機(jī)組基本設(shè)置前面提到，空調(diào)（制冷）裝置主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥（膨脹閥）和蒸發(fā)器4大部件，不同時(shí)期、不同廠家生產(chǎn)的空調(diào)機(jī)組雖然在外觀形狀、部件設(shè)計(jì)布局上有些不同之處，但其基本構(gòu)造都是大同小異的。第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.3車輛空調(diào)系統(tǒng)部件7.3.1車輛空調(diào)系統(tǒng)主要部件城軌車輛空調(diào)機(jī)組內(nèi)的主要部件是壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流裝置。1.制冷壓縮機(jī)（1）全封閉螺桿式壓縮機(jī)。（2）渦旋式壓縮機(jī)。2.蒸發(fā)器、冷凝器3.節(jié)流裝置（1）熱力膨脹閥。（2）毛細(xì)管。第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.3.2車輛空調(diào)系統(tǒng)輔助部件城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)其他輔助部件包括制冷劑、送風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)、干燥過濾器、電磁閥、溫度傳感器、濕度指示器、風(fēng)門、空氣過濾器、高/低壓壓力開關(guān)、空氣壓力開關(guān)（非所有城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)都具備）等。另外，空調(diào)系統(tǒng)組成還包括空調(diào)控制器、緊急逆變器（部分城軌車輛空調(diào)系統(tǒng)的該裝置安裝在機(jī)組內(nèi)部）和其他控制繼電器等部件。1.制冷劑2.高/低壓壓力開關(guān)3.送風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)4.干燥過濾器5.濕度指示器6.風(fēng)壓開關(guān)7.電磁閥8.溫度傳感器9.風(fēng)門10.緊急逆變器11.空調(diào)控制器第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.4通風(fēng)系統(tǒng)7.4.1通風(fēng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)通風(fēng)機(jī)組是通風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力裝置，其作用是吸入車外新風(fēng)和室內(nèi)回氣，并將處理后的空氣加壓，通過主風(fēng)道等送入客室。1.送風(fēng)道、回風(fēng)道和排風(fēng)道（1）送風(fēng)道。（2）回風(fēng)道。（3）排風(fēng)道。2.新風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口、排風(fēng)口和應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)（1）新風(fēng)口。（2）送風(fēng)口。（3）回風(fēng)口。（4）排風(fēng)口。（5）應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)。第7章城市軌道交通車輛空調(diào)電氣控制系統(tǒng)7.4.2通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)方式通風(fēng)系統(tǒng)有機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)和自然通風(fēng)兩種方式。機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)系統(tǒng)是車輛空調(diào)裝置中唯一不分季節(jié)而長期運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)