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地铁车辆结构,原理.技术参数Microsoft W

更新时间:2023-12-11 08:22:54 阅读：评论：0

2023年12月11日发(作者：婴儿能趴着睡吗)

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地铁车辆结构较多.下面以广州地铁为例.

广州地铁四号线电客车简介

列车简介

广州轨道交通四号线首列车由日本川崎公司与南车集团四方机车车辆股份有限公司合作制造。

广州地铁四号线车辆的车型为L型，采用四节编组列车，四节编组列车长约71．64米、宽2.8米，车体侧面为鼓形结构，最高运行速度为90公里/小时。车体结构采用大端面挤压铝型材全焊接结构，地板、车顶、侧墙、端墙采用隔热和隔音材料，每节车每侧设置三套塞拉门。

列车以浅白色为主色调，车体两边各有一条鲜艳的玫瑰红饰带，列车的外玻璃窗宽阔通透，现代感十足。每节车厢的两侧各有2个长座椅，2个短座椅，纵向靠墙布置，座椅表面采用压纹的不锈钢制成。车厢内墙面与天花板以月白色调为主，使列车内显得清爽优雅。

因四号线线路坡度达55‰（一、二号线均小于33‰），客观条件要求四号线列车必须要有超强的爬坡能力，而通用的旋转电机是无法胜任的。广州地铁大胆采用在国际地铁界已有成熟经验，但在我国还是一片空白的直线电机系统。直线电机传动是利用直线电机和轨道中间安装的感应板之间的电磁效应产生的推力作为列车的牵引力或电制动力，此牵引力或电制动力与轮轨间的粘着无关，因此列车的爬坡能力远大于采用旋转电机的车辆，成功解决了四号线的客观困难。广州地铁四号线的列车为全动车，爬坡能力可达到70‰以上。

另外四号线车辆可通过受电弓或集电靴受电。其中车辆段内以柔性接触网受电方式受电，提供了车辆段内检修人员的安全性；隧道内、高架线路区段采用第三轨下部受电方式，试车线可采用接触网或第三轨受电。高架线路区段以第三轨下部受电方式又保证了城市的景观不受破坏。a 四号线的直线电机车辆由于重量轻，同时牵引及电制动的传递不需通过轮轨的粘着，使得传统电机机械牵引传动部件所产生的噪声没有了、轮轨产生的噪声和振动也大大减少，所以四号线车辆在运行过程中产生的噪声和振动远远低于旋转电机车辆，乘坐起来更加安静舒适。

四号线每辆车设有两台薄型车顶一体式空调机组及控制系统，保证为车内提供温度小于26℃、湿度为60%的舒适乘车环境。每节客车车厢内设置四个LCD可视频显示单元。播放高质量的视频图象和对图解图象进行显示，每节车厢内的每对车门上方设置闪灯式车站地图报站装置，用于显示车辆运行方向、换乘信息及站名显示。每列列车上装备两台交流驱动的空气压缩机以及与之配套的空气供给系统。

此外，四号线列车具有全自动驾驶功能。列车控制可将车辆状态与故障自诊断信息通过车载的无线设备传输给位于车辆段的检修中心，从而实现在线维修。列车常用制动平均减速度≥1.0m/s2,紧急制动平均减速度≥1.3m/s2。列车停放能使负超负荷的列车在60‰坡道上制停住；列车停放能使空车的列车在70‰坡道上制停住。

第一章广州地铁四号线车辆主要技术参数

一．技术参数解解析

车辆技术参数是概括地介绍车辆技术规格的某些指标。是从总体上得到车辆性能及结构的一些参数，一般可分为性能参数与主要尺寸两大类。

1.车辆性能参数a

（1）自重、载重：自重指车辆整备状态下的本身结构及设备组成的全部质量；载重指正常情况下车辆允许的最大装载质量，以吨（t）为单位。

（2）最高运行速度：指车辆设计时按照安全及结构强度等条件所决定的车辆最高行驶速度；并要求连续以该速度运行时车辆具有足够良好的运行性能。

（3）轴重：指按车轴形式及在某个运行速度范围内，车轴允许负担（包括轮对自身的质量）的最在质量。轴重的选择与线路、桥梁及车辆走行部的设计有关。

（4）通过最小曲线半径：指配用某种形式转向架的车辆在站场或厂、段内调车时所能安全通过的最小曲线半径。车辆在此轴线区段上不得出现脱轨、倾覆等危及行车安全的事故，也不允许转向架与车体低或车下其它悬挂物相碰撞。

（5）轴配置或轴列式：用数字或字母表示车辆走行部结构特点的方式。例如6轴单铰轻轨车辆的两端为动力转向架，中间为非动力铰接转向架，其轴配置记为B-2-B。

（6）制动形式：指车辆获得制动力的方式，有摩擦制动、再生制动、电阻制动以及磁轨制动等多种形式。

（7）启动平均加速度是指在平直线路上，列车载荷为额定定员，自牵引电动机取得电流开始，至启动过程结束（即转入其自然特性时，）该速度值被全过程经历的时间所除的商。（注：牵引电动机自然特性即通常所指的在额定电压、满磁场时的牵引电动机的速度特性、牵引力特性等工作特性。）以米/秒2（m/s2）为单位。

（8）制动平均减速度是指在平直线路上，列车载荷为额定定员，自制动指令发出至列车完全停止的全过程，相应的制动初始速度（一般取最高运行速度）被全过程经历的时间所除得的商。a （9）冲击率：由于工况改变引起的列车中各车辆所受到的纵向冲击。在城轨车辆中，主要用干说明车辆本身电气及制动控制系统所应达到的冲动限制。用加速度变化率来衡量，以米/秒3（m/s3）为单位。如地铁车辆正常运行（包括启动加速和电制动，紧急制动情况例外）时，纵向冲击率不得超过1m/s3。

(10)列车平稳性指标：车辆平稳性是评定旅客舒适程度的主要依据，反映了车辆振动对人体感受的影响，因此评定平稳性的方法主要以人的感觉疲劳程度为依据，通常以平稳性指标表示。我国主要用斯偑林公式来计算平衡性指标W，W值越大，说明车辆的平衡性越差，规定地铁、轻轨车辆运行的平衡性指应小干2.5。

斯偑林公式计算方法如下：

W=0.896

式中 j———振动加速度（cm/s2）;

F———振动频率（HZ）；

F(f)——与频率有关的修正公式，反映人体对不同方向和频率振动的敏感度。

2.车辆的主要尺寸

（1）车辆长度：车辆处干自由状态，车钩呈锁闭状态时，两端车钩连接面之间的距离。区别干车体长度的概念，车体长度指不包含牵引缓冲装置或折棚的车体结构的长度。

（2）车辆最大宽度：指车体横断面上最宽部分的尺寸。

（3）最大高度：指车辆顶部最高点与钢轨面之间的距离。通常需说明与最高点相关的结构，如有无空调，受电弓的状态等。a （4）车辆定距:同一车辆的两转向架回转中心之间的距离。

（5）固定轴距：同一转向架的两车轴中心线之间的距离。

（6）车钩中心线距离钢轨面高度：简称车钩高，以H表示，它是指车钩连接面中点（铁路车钩是指钩舌外侧面的中心线）至轨面的高度。取新造或修竣后空车的数值。列车中各车辆的车钩高基本一致，是保证车辆正确连挂、列车车行中正常传递牵引力及不会发生脱钩事故所必需的。广州、上海地铁车辆为720mm。

（7）地析面高度：车辆地板面与钢轨顶面之间的距离。地板面高度与车钩高一样，指新造或修竣后空车的数量。它将受到两方面的制约，一是车辆本身某些结构高度的限制，如车钩高及转向架下心盘面的高度；另一方面又与站台高度的标准有关，规定车辆地板面应与站台高度相协，例如，上海地铁车辆地板面高为1.13 m，北京地铁车辆为1.053m。

二．广州地铁四号线车辆主要技术参数

1.车辆基本参数

车辆的总体设计寿命 30年

第三轨/供电电压 DC1500V

电压波动范围 DC1000-1800V

车辆段接触网最大高度 4800mm

冲击极限 0.75m/s2

起动平均加速度（0-35km/h） ≥1.0m/s2

每辆车的平均轴重 ≤16ta 牵引(直线)电机额定功率 120KW

车门数量 3对/侧

列车平稳性指标 2.7

最高运行速度 90km/h

设计/结构速度 100km/h

列车载客容量（下表1.1）

工况定义 A车乘客数 B车乘客数载客量

AW0 -------

无乘客（空载） 0人 0人

AW1 -------

座客载荷 28(座) 32（座）

AW2

定员载荷（6218人 243人 922人/列

人/m2）

AW3

超员载荷（9313人 348人 1322人/列

人/m2）

车辆重量

定义载客载荷车辆重量列车重量

Mcp T Mcp T t

AWO

AW1

AW2

AW3

2 .车辆主要尺寸（单位：mm）a 车辆长度 A车17600mm B车16840mm

列车总长 71640mm

车辆宽度 3000mm

贯通道宽度 1300mm

贯通道高度 1900mm

车辆高度 3800mm

车辆最高点（含排气口） 3860mm

受电弓工作范围 175-1600mm

第三轨轨面距轨道轨顶面高度

第三轨中心怀与轨延中心线距离

转向架中心距

转向畸固定轴距

车门全开高度

车门净开宽度

开，关门时间

车钩中心线距轨面高度

车轮直径（整体辗钢车轮，新轮）

半磨耗轮

全磨轮

轮对内侧距

200mm

1510mm

11140mm

2000mm

1860ZZZ

1400ZZZ

0．4S

500ZZZ

730mm

690mm

650mm

1353ZZZa

第二章广州地铁四号线电客车的牵引控制系统

1．牵引系统的构成及工作原理

MS－主隔离开关；DCHS1,2－放电开关；HB－高速断路器；CHB1,2－充电接触器；LB1,2－线路接触器；CHR1,2－充电电阻；DCHR1,2－放电电阻；OVCR FR1，2－过压保护电阻；FL1,2－滤波电抗器；FC1,2－滤波电容器；OVCR F1,2－过压保护晶闸管；DCCT1,2－差动电流传感器；CTS1,2－输入电流传感器；DCP11,21－线电压传感器；DCP12,22－滤波电容电压传感器；CE1,2－电容；CTU1,2/CTV1,2－逆变器输出电流传感器；LIM直线电机

图1 牵引系统的主电路图

四号线车辆受电弓或集电靴通过接触网或第三轨受流，1500伏高压通过供电接触器（集电靴受流时Pancgs1闭合，受电弓受流时Pancgs2闭合），MS主隔离开关箱以及HB高速断路器进入VVVF箱。a 牵引系统的主电路图如图1所示。VVVF箱内有两个VVVF逆变器，每个VVVF逆变器驱动2个直线电机。当VVVF接受到牵引手柄给出的牵引指令后，充电接触器CHB闭合，滤波电容器充电，当滤波电容电压达到一定值时（滤波电容FC电压小于网压80-100V），线路接触器LB闭合，接着CHB分离，逆变器的门极开始工作。逆变器由IGBT模块组成，能够实现变频变压控制，将1500V直流电压转换为驱动三相直线感应电机所需的三相交流电压。如果DCP12,22（滤波电容电压传感器）检测到的电压高于1980V，门极将停止工作，同时LB分离，OVCR F1,2（过压保护晶闸管）导通，通过OVCR FR1，2（过压保护电阻）放电。当需要对VVVF箱进行检修的时候，就需要将MS箱隔离开关打到接地位置，这时与MS主开关机械联动的DCHS1,2（放电开关）闭合，FC1,2（滤波电容器）和FL1,2（滤波电抗器）等储能元件通过DCHR1,2（放电电阻）放电，保护检修员工的作业安全。a

2．列车牵引控制系统主电路的主要特点

(1)整个主电路由两个逆变器电路组成，每个逆变器电路包括一个直流滤波电容器、一个 VVVF逆变器电路。

(2)采用大容量的 IGBT模块。

(3)为了减少IGBT和滤波电容器之间的杂散电感，滤波电容器的安装尽量靠近IGBT，并采用了叠片式低感母排。

(4)采用了大容量的电容滤波器 (FC)以吸收输入电网电压中的纹波。

(5)当检测到主电路出现过电压时，释放晶闸管导通，滤波电容通过电阻放电，从而实现过电压保护。

(6)主电路通过充电电阻充电。a

3．VVVF控制系统的功能

(1) 牵引控制(加速)

从主控制器传来的向前/向后命令和牵引命令以及PWM命令，通过列车总线或硬连线进入到B车的逆变器。逆变器根据收到的信号执行牵引加速控制。

牵引控制主要实现以下控制功能：

1.牵引电机的矢量控制

2.恒转矩控制

3.特性牵引控制

4.反向启动控制

(2) 再生制动控制 (减速)

制动PWM命令通过列车总线进入到B车的逆变器。在制动期间，可以根据负载进行制动力控制，也就是说能够实现变负载控制。

逆变器采用了再生模式，这样牵引电机反馈的能量就能够回馈到主电路。

再生制动控制主要包含以下控制功能：

1.牵引电机的矢量控制

2.恒转矩控制

3.特性控制

(3) 保护功能

主电路和控制电路的保护

过热保护

主电路单元温度限定 95度（整定值）a 主电路单元时间常数 900秒（整定值）

过电压保护值 2000V（整定值）

欠压保护值 1000V（整定值）

二级欠压保护值 950V（整定值）

(4) 故障检测功能

1.控制电路开机自检

电路降功率试验

3.电压、电流传感器信号检查

4.速度传感器信号检查

5.控制电路电源欠压检测

6.高速断路器状态检测

7.线路接触器、预充电接触器状态检测

门极驱动板状态检测

9. 保护释放晶闸管状态检测

4．简述四号线车辆牵引系统的矢量控制

广州地铁四号线的直线电机是采用矢量控制方式，采用矢量控制技术，使直线电机的控制性能可与他励电机相媲美，实现快速控制转矩，能将负载的扰动对速度的影响降到最低。

通过矢量控制技术可以实现如下功能：正常情况下的列车牵引、感应板次边阻抗变化的补偿、感应板与直线电机之间气隙变化的补偿、感应板缺失时的防止直线电机过流、再生制动等。a 5．四号线车辆VVVF与制动系统之间的通讯接口

保压制动（数字信号）

VVVF控制单元

电制动有效（数字信

号）

制动控制单元

电制动减弱（数字信号）

载荷（模拟信号）

电制动力大小（模

拟信号）

● 保压制动信号：每个VVVF将保压制动指令送到每一个制动控制单元，保压制动指令高电平有效，低电平保压制动缓解，当有一个VVVF发出保压制动施加指令，保压制动便会施加，缓解保压制动必须每个VVVF保压制动指令均为低电平。

● 电制动有效信号：当VVVF进行电制动，且电制动力达到一定值时，VVVF发送电制动有效信号给G阀。在制动的开始阶段，制动系统使用该信号限制冲击。

● 载荷信号：每个制动控制单元发送车重信号给VVVF，信号的大小为4mA--20mA，对应AW0-AW3之间的车重。VVVF根据这个信号计算所需要的牵引及电制动力。

● 电制动下降信号：在速度大约为6km/h(具体数值可调)时，VVVF将会向制动控制单元发送一个电制动减弱信号，电制动力逐渐下降，空气制动弥补所需要的制动力，气制动压力随之按照比例增大。

● 电制动力大小信号：VVVF发送给制动控制单元电制动力大小信号，信号也是4mA--20mA的模拟值。混合制动时，制动控制单元根据这个信号计算需要补偿的气制动力的大小。a 6．简叙牵引和制动的参考值的传递方式；优先级传递的定义；信号的分别传递：

牵引和制动的参考值的传递有两种方式，一种是通过列车硬连线方式传递，一种是通过列车网络传递。其中列车硬连线方式优先，列车网络传递为备份。

硬连线方式传递：非ATO操作时，司机将司机控制器的方向手柄置于前向或后向，主控制手柄置于牵引或制动区域的不同位置，代表不同的牵引力或制动力大小，这时将从司机控制器的电位器输出不同的电压信号，电压信号范围为0-10V。该电压信号送到PWM发生器，经过PWM发生器处理后输出脉宽调制信号由列车硬连线方式传递给VVVF的DCU和制动控制系统的ECU（GATEWAY）。

ATO操作时，ATO系统将送出0~20mA的模拟量信号，经过I/V模块转换后输出0-10V电压信号到PWM发生器，经过PWM发生器处理后输出脉宽调制信号由列车硬连线方式传递给VVVF的DCU和制动控制系统的ECU（GATEWAY）。

列车网络传递：非ATO操作时，来自司机控制器的另一路范围为0-10V电压信号将被送到A车的CCU中，经过CCU的模/数转换及处理后，以网络通信方式传递到VVVF的DCU和制动控制系统的ECU（GATEWAY）。

ATO操作时，ATO系统将送出0~20mA的模拟量信号，经过一I/V模块转换后输出0-10V电压信号到A车的CCU中，经过CCU的模/数转换及处理后，以网络通信方式传递到VVVF的DCU和制动控制系统的ECU（GATEWAY）。

7．四号线列车牵引模式a （1）正常的牵引a （2）高加速模式：爬坡模式，用于列车在坡道上启动，当高加速模式开关导通，VVVF识别高加速指令，系统进入高加速模式，转矩指令被增加至标准值的1.335倍，产生更大的加速度以便爬坡。

（3）向后驾驶：倒行模式，速度受限制，当倒行速度增加超过10km/h时，VVVF将停止工作，如果速度降到低于9km/h时，VVVF启动，列车重新加速。

（4）洗车模式：在洗车线洗车时使用，VVVF设定恒转矩指令值以3km/h的速度运行，如果速度超过3.3km/h，VVVF将停止工作。

（5）紧急运行模式：列车出现紧急情况时使用（正常无法牵引），此种模式牵引，转矩指令值被设定为固有值加速到20km/h，如果速度超过22km/h，VVVF将停止工作。

8．四号线VVVF故障类别有几种？各有什么特点？

四号线VVVF故障分为严重故障和一般故障两种。

严重故障：VVVF出现严重故障时TMS显示屏上会显示VVVF红点，并弹出VVVF严重故障内容。VVVF严重故障会触发高速断路器HB跳断进行保护，由于一个单元车两个VVVF共同使用一个高速断路器，一个HB跳断会引起良好状态的VVVF无法工作，从而施加保压制动不缓解。所以出现VVVF严重故障会引起列车无法动车，需进行VVVF复位。

一般故障：VVVF出现一般故障显示屏不会显示VVVF红点，也不会弹出故障，只是显示屏右上角故障栏红闪，在故障履历数据中可以看到故障代码和名称，VVVF一般故障不会对行车有影响，会触发逆变器门极封锁，但能自行恢复而不需进行人工复位。a

9．直线电机的原理

直线感应电机实际上是一台被剖开并展平的旋转感应电机，因此它的定子与转子在平面内是平行的。电机的定子部分安装在车辆的车底下，转子部分（感应板）安装在轨道的基础上。由于定子和转子之间存在磁通耦合，当转子切过磁场时，通过电磁感应将电能转换成机械能。由初级线圈产生一个移动的旋转磁场，次边线圈相应的就水平移动。如果次边线圈（反应面）固定，则初级线圈（直线电机）的运行方向与磁场的方向相反。这就是直线电机的原理。

10．直线电机移动磁场与运行速度的关系

直线电机的牵引力（与运行方向一致的作用力）与旋转电机的转矩对应，磁场的移动速度与列车运行速度同步。

滑差为同步速度与电机运行速度之差。

滑差频率对直线感应电机是一个非常重要的参数，因为电磁感应产生于直线感应电机与感应面之间.

(a)如果将直线感应电机作为电机运行，电源频率(逆变器频率)高于同步频率(电机频率)；这种工况对应于逆变器的牵引运行控制。

(b)当感应电机作为发电机运行时，逆变器频率低于电机频率。这种工况对应于逆变器的再生制动控制。

11．牵引系统各设备主要设计参数

(1) 牵引逆变器VVVFa 逆变器三相电压源型VVVF逆变器

供电系统 DC1500V（1000V ~ 1800V：1980V（瞬时））

牵引电机 120KW，155A

IGBT

额定电压 3300V

额定电流 1200A

逆变输出 1080KVA（试验值）2 输出

最大输出电压 AC1404V

(2)直线电机

额定值持续功率 1小时功率

输出

电压

电流

频率

同步速度

120kW

1,100 V

162A

22Hz

44.5km/h

155kW

1,100 V

210A

22Hz

44.5km/h

绝缘等级 200级

线圈温升极限 200K (电阻测量法)

重量 1550kg (包括防护板重量，不包括安全鼻重量)

(3)感应板a 型式: 铝钢复合式

宽度: 360mma 厚度 7＋25 mm

气隙: 9.0＋1/-0 mm

(4)间隙传感器

传感器原理涡电流

测量范围 0 ～ 25mm

适用材料铝和铜

线性度 ≦1％（25℃）

采样周期 0.5ms

(5)高速断路器

项目

额定电压

额定电流

分断能力( 2000V、L=2mH时)

过流整定值

(6)滤波器

滤波电抗器 10.0mH±10％

滤波电容器 6.6mF

(7)接触器

LB1,2 400A

CHB1,2 400A2000V

1000A

数值

30,000A( 1500V、ι=15ms)

2200A

a 第四章广州地铁四号线电客车的空气、制动系统

一、制动部分

参考图：制动系统气路图

气路图模块的组成,每个模块的作用

四号线气制动系统由供风系统、制动控制系统、基础制动装置、轮对防滑保护装置、空气悬挂系统、受电弓操作设备、集电靴操作设备、轮缘润滑装置和喇叭及连挂操纵设备等组成。

供风系统的作用是为气制动系统提供清洁而干燥的压缩空气，供所有气动子系统运行使用，压力值在7.5bar 到；

制动控制系统包括一个单管路模拟式EP2002 摩擦制动控制系统，它通过机电控制阀向气制动夹钳提供单独的转向架控制。制动控制和车轮防滑系统受微处理器控制。

3. 基础制动装置是气制动的执行机构，作用是将制动缸的压力经过杠杆系统放大后传给闸瓦。制动基础装置是包括一个用于停车制动器C03 的带有弹簧施加执行器的气动制动钳，以及一个夹钳（无停车制动执行器）C02 和两个制动盘C01，轮对防滑保护装置可以检测车轮滑动，当发生滑动时可以减小相应轴的制动力从而在低粘着力条件下最大程度提高制动力，同时保证不发生车轮损坏。

4. 空气悬挂系统设计用以吸收冲击和振动，以控制车体水平，并为摩擦制动提供一个气动载荷传感信号。

5. 受电弓操纵设备包括2个截断塞门Y09、一个空气过滤器U02、2个止回阀U03、一个电磁阀U07以及一个人工操作的脚踏泵U08。该设备可以保证受电弓在正常和紧急情况下都可以升起。a 6. 集电靴操作设备包括2个截断塞门、1个滤清器、1个2位5通的脉冲式电磁阀及一段软管组成，用于控制集电靴的升降。

7. 轮缘润滑由MRE管中的压缩空气操作并通过VCU进行控制，在预设的喷射时间内，连续将润滑油喷到轮缘上，从而减少轮缘的磨耗。

8. 喇叭设备包括一个气笛，它由电磁阀P03 以气动方式驱动。司机通过按下司机台上的“风笛”按钮来给出信号。

9. 气动连挂操纵设备,该设备包括一个电磁阀和一段软管，用于自动连挂的解钩。

2. 参看制动系统图，说明地铁车辆制动系统供风装置构成及其控制原理。

（1）空气压缩机组A01.01，位于两个A车下，当主风管低于6.8±0.2bar时，两个空压机同时起动，正常时只有一个空压机工作，一个空压机奇数天工作，则另一个偶数天工作。空压机组采用活塞式压缩机，由三相交流电机、联轴节和二级压缩的空气压缩机组组成。压缩机采用两级压缩，它有两个低压缸，一个高压缸。与一二号线不同的是，四号线空气压缩机三个压缩缸设置在横向同一个平面上，这样设计的优点是三个压缩缸冷却比较均匀。

（2）软管A01.02，A08， A01.02连接空气压缩机和干燥器，A08连接干燥器和主风管。通过软管连接使气路冲击和机械振动得到缓冲。

（3）空气干燥器四号线采用的是双塔式，干燥剂可以再生的干燥器，由两个干燥塔，带有再生孔的阀体，带有一个消音器的双活塞阀，电磁阀及控制循环周期的电路板构成。干燥器在两种状态下工作，当空气压缩机在一个干燥塔里干燥时，干燥剂就在另一个干燥塔里再生。a （4）安全阀A05，设置保护压力值10.5bar，压力空气压力过大时，安全阀将压力空气排出。

（5）空气干燥器A01.04，它包括干燥筒、节流孔、单向阀、双活塞阀、电磁阀、消声器、排污孔等部件，其主要作用为除去进入总风缸和制动装置的压力空气中的油、水和尘埃；达到净化、干燥压力空气的目的。

（6）压力测试点A08，提供总风缸压力空气的压力检测接口。

（7）塞门A10，用来关断压力开关A07，可用来检查安全阀的压力设置值或更换、修理压力开关A07。

（8）压力开关A07，当总风管压力降低到4.5bar时，继电器MRPR1失电，它的触点断开，紧急制动回路失电施加紧急制动；总风缸压力升到5.5bar时MRPR1继电器得电，它的触点闭合，紧急制动缓解。

（9）隔离塞门B07 每辆车内的长座椅下面的隔离塞门B07可以隔离送往EP2002控制阀的压缩空气，便于检修和救援。

司机室内双针压力表中白针和红针分别指示的压力

双针压力表中白针表示主风管的压力；红针则表示本端A车第一转向架第一轴制动缸的压力。

4. 空压机在工作时喷气声音，喷气间隔

喷气声音是由双塔干燥器发出的，因为双塔干燥器是一个可再生干燥器，两个干燥塔是轮流再生和干燥工作，当两个塔相互切换工作状态时，压缩空气会把原来处于再生状态的干燥塔水分排出，所以听到排气声音。

两个塔切换工作状态的时间间隔是2 分钟，即当空压机处于工作状态时，每隔2

分钟喷气一次。a

5. 空气压缩机的维护

检查压缩机油标时要在压缩机完全停止工作5分钟后才准确；压缩机拆下放置时用底部四个受力点，切勿使冷却器受力。

更换空压机油时按以下步骤进行：

a) 可采用降低主风压力的方法使空压机运转；

b) 等停转后将空气压缩机供电回路上的保险开关关断，并采取措施防止空气压缩机重新启动；（无电作业时则不需要）

c) 在曲轴箱下部仍有余温的状态下，拧开加油口及排油口螺塞排出所有润滑油，注意观察润滑油的状态及其中是否有铁屑或其它异物；

d) 拧紧排油口螺塞（60Nm），从加油口加入新润滑油SHELL CORENA OIL P100 3.7升，此时曲轴箱中的油位应至游标尺的上端约2/3处即可；

e) 拧紧加油口螺塞（220Nm），恢复保险开关后，检查空气压缩机的运转状态。

6. 压力开关A07的作用，动作过程

压力开关A07用于欠压保护。当主风管气压降到4.5bar时，继电器MRPR1失电，列车将施加紧急制动；当气压升到5.5bar时，继电器MRPR1重新得电，紧急制动将自动缓解。

7. 气路图中双通阀D的作用

缓解一部分停车制动力，防止停车制动力过大。

阀D为双通阀，其中从端口(A1) 和(A2) 至端口(A3)的气流通过活塞(7)进行控制。施加到端口(A1) 和(A2) 上的较高压力将壳体(1)中的活塞(7)推向另一端。该动作将关闭施加有较低压力的阀座(V)。端口（A1）、（A2）分别通过管路连接到脉冲阀C和G阀，端口（A3）通过管路连接到停车制动缸。a 一旦通过脉冲阀C施加停车制动以及通过EP2002 G阀施加有效压力，双通阀动作，通过网关阀压力空气进入停车制动缸缓解停车制动弹簧，从而缓解停车制动。所以双通阀可以缓解一部分停车制动力，防止停车制动力过大。

附图1：双向阀

8. 拆装闸片需要采取的措施

拆前：切除开关B07和B12，手动缓解停车制动；

装后：恢复B07和B12，施加缓解几次常用制动，检查间隙调整器是否啮合，否则需要调整间隙调整器。

9. 转向架安装有制动机种类，区别

安装有两种制动机，分别是带停车制动和不带停车制动盘形制动单元。

区别：在不带停车制动的基础上，增加了一组弹簧组件，组成停车制动单元，它可以在列车没有压缩空气的情况下靠自身的弹簧施加停放制动，防止列车溜车。并且带有紧急缓解装置，可以手动缓解自身的弹簧制动力。a

10. 气路图中溢流阀H的作用

溢流阀的额定工作压力6.5bar,刚开始打气的时候因为溢流阀不导通，所以此时空压机打风主要供给其他低压的设备，而不供给空气弹簧，从而可以使管路压力在短时内迅速增大到6.5bar，缩短打气时间,当主风管到达6.5bar时，溢流阀导通，气路开始给空气弹簧供风。

11. 用气路图说明停放制动施加和缓解的过程

停放制动采用的是充气缓解，排气施加。

停放制动施加：按下司机台上的“停放制动施加”按钮，脉冲阀C 左侧线圈励磁，停放制动缸的压缩空气通过双向阀D,脉冲阀C排向大气，停放制动施加。

停放制动缓解：按下司机台“停放制动缓解”按钮，脉冲阀C 右侧线圈励磁，阀体向右侧运动，压缩空气通过脉冲阀C，双向阀D 进入停放制动缸，从而缓解停放制动。

在电源故障时，可以手动操作停放制动脉冲阀缓解或者施加停放制动；也可以用方孔实现手动缓解。

12. EP2002 G阀（网关阀）和S阀（智能阀）功能上的相同和不同之处

EP2002 S阀实质上是一个机电装置，它包含一个直接安装在气动伺服阀上的电子控制部分。它为转向架上的制动夹钳单元提供制动气缸压力调节，同时也提供每个车轮的防滑控制。可通过软、硬件的组合对智能阀进行控制和监控，以便检测出潜在的危险故障。

G阀具有S阀的所有功能，另外还具有制动控制功能以及停车制动状态指示功能。G阀可提供EP2002控制系统和列车管理系统之间的接口。EPa 2002 G阀可完成安装在列车上的所有气制动单元的制动要求。a 13. 四号线车辆制动系统的组成及特点

四号线车辆配备有两套制动系统：一个是电制动系统；另一个是电空制动系统（混合制动）。

常用制动优先使用电制动系统（几乎无磨损）。以转向架为单元，根据载重控制制动施加，在正常常用制动条件下，车组的主要制动由电制动提供。如果电制动不足，则由气制动补偿，以确保达到制动指令信号所要求的制动减速率。当速度低于6km/h时，电制动开始渐退出，空气制动开始逐渐施加，交替过程中总制动力不变。当速度小于某一值（项目设定）时，制动下降到某一定值保持不变从而施加保压制动。当列车再次牵引时，需要延迟到保压制动被牵引抵消后才开始启动。

由EBCU（EP2002 G阀和S阀）的微处理器控制气制动；气动制动系统可采用主动式（常用制动）或被动式（停车制动）控制。在主动式控制中，利用气压（压缩空气）通过制动气缸和制动夹钳将制动闸片压靠在制动盘上。在被动式控制中，利用弹簧力对制动闸片施压。主动式和被动式制动相互独立，且不能同时动作（双通阀），从而可避免制动过度。主动式气制动由针对每台转向架（EP2002网关阀和智能阀）安装的电子制动控制单元（EBCU）进行连续控制。

14. 几种制动模式，特点及条件下触发、解除

制动模式分常用制动、快速制动、紧急制动、弹簧停车制动和保压制动。

1. 常用制动：用于正常的运行情况。对于常用制动，主要使用电（ED）制动。如果需要，使用空气制动对电制动进行补充。常用制动带有防滑控制和冲击限制。制动时，必须将主控制器手柄置于制动位置。制动设定点直接正比于主控制器手柄的位置。缓解时，只需要将主控制器手柄置于零位或者牵引位。a 2. 紧急制动：是一种减速度较大的气制动。紧急制动配有防滑控制，但只有空气制动，没有电制动和冲击控制，对紧急制动在每节车中单独进行控制。只有用紧急制动按钮造成的紧急制动才会降弓，其他原因造成的紧急制动不会导致降弓。可以触发紧急制动的系统和设备有警惕按钮系统、ATP 设备、110V DC 控制电源系统供电完全中断、司机台上的紧急按钮、气压低（主风管压力低于4.5bar）、解钩、超速和紧急制动的列车电气环路的供电中断或功率损耗。只能在列车停稳且主控制器手柄置于零位之后才能缓解。

3. 快速制动：是一种特别的制动模式，可提供与紧急制动一样的减速率。快速制动带有防滑控制和冲击限制。快速制动以电制动为主，在较低粘着系数下由气

制动补充，在某些情况下由于载荷原因，这样的补充制动方式是必要的。要启动快速制动，必须将主控制器手柄置于快速制动位。制动指令可以撤消，将主控制器手柄置于零位置或牵引位可以缓解快速制动，此时列车不需要停稳便可缓解。

4. 停车制动：由弹簧施加，由压缩空气缓解。停车制动为每节车单独控制，可以使列车在AW3载荷下在60‰的坡道上停稳而不发生溜车。当列车停稳，将钥匙开关转置“ON”位置并按下位于司机台上的红色执行按钮“施加停车制动”，可施加停车制动。将钥匙开关转置“ON”位置并按下绿色的“停车制动缓解”按钮，可以缓解停车制动。

5. 保压制动：是为了防止车辆在停车前的冲击和停车后的溜行。它分两个阶段实施：⑴当列车制动速度小于6km/h。DCU触发保压制动信号，同时输给ECU，这时，由DCU控制的电制动逐步退出，由ECU控制的气制动替代。a ⑵接近停车时，一个小于制动指令的保压制动由ECU开始自动实施。

15. 简要概述地铁四号线车辆制动控制系统的特点和功能。

广州四号线车辆控制系统与一二号线车辆最大的区别就是设计思路不同：一二号线采用集中式控制，即一个制动微机控制单元控制同一个车辆的两个转向架。而四号线采用的是架空式，即一个制动系统控制一个转向架。每一节车各有一个S阀和一个G，一个阀控制一个转向架。其中两个G阀中有一个是主G阀，负责与列车总线的通讯功能，例如，接收各种与制动有关的信号（如制动指令值PWM信号，电制动实际信号等）。然后控制两个S阀和另一个G阀，当主G阀故障时，通讯给另外一个G阀，备用G阀取代主G阀的功能，由其他三个阀补充故障阀所失去的制动力，避免了因为一个阀的故障而导致整节车制动力的消失，这样提高了列车运行的可靠性。这是EP2002与一二号线集中式控制相比最大的优点。制动计算将根据PWM制动命令和冲击限制以及车重。在正常情况下，主G阀累计计算每个VVVF的电制动力大小，然后计算出所必需的摩擦制动力后，平均地分配给A-B单元的制动阀。G阀和VVVF之间的通讯如下：

保压制动

S阀产生电控制信号直接控制气阀，对该转向架的电空制动和车轮的防滑进行控制，并通过制动CAN总线与网关阀进行通信。另外，S阀还对该转向架的气制动系统进行故障诊断及故障显示。G阀除了具有S阀的功能外，还具有该节车制动管理功能。施加制动时，它接收各种与制动有关的信号，计算出当时本节车所需气制动力大小的电信号，并将电信号传输给其他三个阀，每个阀根据本转向架的载重而换算出相应的空气压力并通过气阀单元调整出需要的空气压力传向转向架的盘形制动器来施加气制动。下面以常用制动为例说明EP2002的功能。

制动命令是靠列车线、制动模式以及电源模式的不同匹配，由PWM,TMS发出的，其中PWM列车线为优先，若PWM出现故障，则以TMS作为备用。

当G阀和S阀没有电源输入或者没有控制信号输入时，常用制动控制将默认仅对有效的制动阀进行常用制动缓解。如果没有电制动，每车将会将根据冲击限制和载荷信号调节空气制动压力大小。

16. 说明四号线地铁车辆电制动和气制动的切换过程

四号线地铁车辆制动系统采用的是电制动为主，气制动为辅的制动方式。在正常情况下，主G阀累计计算每个VVVF的电制动力大小，然后计算出所必需的摩擦制动力后，平均地分配给A-B单元的制动阀。VVVF发给G阀电制动力大小信号，G阀算出需要的摩擦制动。在速度大约为6km/h(具体数值可调)时，VVVF将会向G阀发送一个电制动减弱信号，空气制动压力随之按照比例增大。除保持制动外，在电空制动转换后，空气制动压力将根据冲击限制与载荷成正比。a

17. G 阀硬线的输入输出信号的种类

G 阀的输入信号有电源110V、电源0V、快速制动丢失信号、紧急制动环路信号、制动模式信号、牵引模式信号、保持制动请求信号、ATO模式信号及制动力信号。

G 阀的输出信号有制动施加信号、空压机启动信号、主事件信号及ECU关闭信号。

18. S 阀硬线输入输出信号的种类

S 阀的输入信号有110V、0V 和安全回路信号。输出信号有制动施加信号。

19. 载荷（车重）信号的采集过程

每个转向架上取一个空气簧的压力信号。从每辆车上的两个转向架采集的空气簧压力取平均值，作为载荷信号计算空气制动压力。载荷信号同时传给TMS。

连续不断的采集空气簧的压力信号，以此不断地计算空气制动压力。

载荷信号连续不断的传送给TMS。当TMS系统发出所有车门均被关闭的信号时，载荷信号将被固定。

若一个转向架的AS（空气弹簧）传感器发生故障，将默认取AW3信号，并把此值与另一个转向架的AS（空气弹簧）压力值平均作为车重信号。

若一个车的两个AS（空气弹簧）传感器同时发生故障，将默认取AW3信号作为车重信号。

AS（空气弹簧）压力传感器的最小检测点为1bar。如果低于1bar，将默认取AW3信号，并把此值与另一个AS压力值平均作为车重信号。a 若两个AS（空气弹簧）压力传感器的值均低于1bar，将默认取AW3信号作为车重信号。a

20. 用一列正常的列车对一列没有动力的车进行救援，则要在气路上对救援的车采取的措施

对被救援车做如下操作：施加停车制动→缓解气制动→切除所有车的B07→缓解停车制动。

21. 车轮防滑控制

由于受气候环境等影响，轮轨间的粘着将会有较大的变化，当粘着低至一定值而不能与制动力矩要求相适应时，将出现打滑。制动着的车轮在钢轨上由滚动变成滑行，其间必经过一个“滚滑”阶段，即车轮“连滚带滑”地向前行进一段距离后才进入滑行。

车轮防滑保护在EP2002 控制系统中提供。系统将通过控制制动力来检测和校正车轮滑动。安装在每个车轴上的一个BCU 速度传感器用于监测车轴速度。此信息通过CAN BUS 总线在两个EP2002 阀间共享。

如果EP2002 控制系统检测到车轮滑动，它将调整制动气缸压力，以控制发生滑动的车轴。如果在制动过程中检测到任何车轴上的滑动，WSP 控制可以针对每个车轴独立地改变其制动力。采用两种滑动检测方法来确定在一个持续时段中是否存在粘着力过低的情况：

1）单一车轴过大的减速度。

2）每一车轴的速度与参考速度之间的差值。

一旦通过上述两种方法之一检测到了滑动，WSP 控制系统能够精确地调整滑动水平。这样可以在低粘着力条件下最大程度提高制动力，同时保证不发生车轮损坏。一旦WSP 控制系统确定粘着条件已经恢复正常时，系统将恢复制动力的大小，对地速度测试被停止。a

22. 说明四号线地铁车辆高度阀的作用原理（参见下图）。

空气弹簧橡胶气袋内的压力空气可由安装在转向架构架和车体底架的高度阀调节，在不同载荷情况下充气、放气和保持压力。使车辆地板面高度不受车内乘客的多少和分布不均的影响，保持水平并和轨面保持一定距离。在正常载荷位置（保压），充气通路V?L和放气通路L?E均关闭；在增载位置（充气），V?L通路开放，当风缸压力空气充入空气弹簧，直到车辆地板面上升到标定高度；在减载位置（排气），L?E通路开放，空气弹簧向大气放气，直到地板面降至标定高度。

，保压ΔhΔ，充气Δα

Δh

图2

23. 四号线采用的是盘式制动，制动盘的裂纹和磨耗的评估

四号线制动采用的是盘式制动，其结构如下图3，圆盘材料为灰铸铁，轮轴材料是钢。其摩擦表面可以允许有细微的裂纹，但有一定的范围。如下图，其允许裂纹的范围为a 100mm，b>80mm；但制动盘绝对不允许有通过裂纹，如图5。

上图中，H 磨损最大值为2mm，S为剩余厚度，G为磨损限度，V为磨损限度标志；左图为凹磨损，右图为倾斜磨损。

第八章广州地铁的车门控制系统

车门的控制是由电控制制太缩空气，然后由压缩空气通过气缸转换成机械动作。每扇门的气动控制原理图如下例图。a