动车组车辆构造与设计第04章车体结构与车内设备车内设备课件.ppt

,兰州交通大学机电学院机车车辆系商跃进,欢迎学习动车组构造,第4节 车内设备及其总体布置,一、设备组成二、设备总体布置三、各室设备布置,一、轨道车辆设备,车辆设备及其布置,机车设备及其布置,走进动车组.flv,二、设备组成,（一）牵引装置（二）辅助装置,（一）牵引传动装置,1、牵引传动原理2、电气设备的作用,1、牵引传动原理,内燃机车,电力机车,机车利用原动力（柴油机或外界电源与变压器），通过传动装置驱动车轮。,（1）液力传动工作原理,柴油机万向轴液力传动箱万向轴机车的动轮,液力传动装置的主要组成部分是液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等。 它的核心元件是液力传动箱中的液力变扭器，主要由泵轮、涡轮和导向轮组成。 泵轮通过轴和齿轮与柴油机的曲轴相连，涡轮通过轴和齿轮与机车的动轮相连，导向轮固定在变扭器的外壳上，并不转动。当柴油机启动时，泵轮被带动高速旋转，泵轮叶片则带动工作油以很高的压力和流速冲击涡轮叶片，使涡轮与泵轮以相同的方向转动，再通过齿轮把柴油机的输出功率传递到机车的动轮上，从而使机车运行。,液力变矩器.flv,（2）交-直-交流电力牵引传动装置,受电弓主断路器主变压器 牵引变流器（整流、滤波、逆变）交流牵引电动机齿轮箱机车动轮,牵引控制系统,牵引,高压设备,牵引变流,牵引驱动,网侧变流控制器,电机侧变流控制器,车辆控制,接触网,受电弓,主变压器,变流器,牵引电机,钢 轨,牵引系统关系链,再生,2、电气设备的作用,1.变压器.avi 2. 避雷器.avi 3.电动机.mpg,变压器：将网压25kV转换成整流器侧1500V电压。牵引整流器：将单相交流电换成脉动直流电，并进行相控调压。牵引变流器：将单相交流电换成脉动直流电，经滤波后再逆变成交流电，并进行调压调频控制（VVVF）。平波电抗器：使脉动直流电相对平滑。牵引电机：牵引工况时，把电能变为机械能；制动工况时，把列车动能变为电能。受电弓：从接触网上接受电流。主断路器：车上高压电路的总开关。接触器：控制大电流、高电压回路的通断开关。回流接地装置：网侧电路的节点，与钢轨形成电路连接,（二）辅助装置的作用与组成,1、作用： 辅助装置是保证动力设备（柴油机-发电机组/变压器）、传动装置、走行部、制动装置与电气控制设备等正常运转，以及乘务人员正常工作条件的各项装置。2、辅助装置组成：通风冷却系统：通过强迫风冷方式及时冷却动力系统、电气系统中的关键设备，保证机车正常运行。空气管路系统：由压缩机生产的压缩空气，通往各用风处所，保证列车制动系统和各种风动装置的正常工作。辅助供电系统：为牵引电机以外的用电设备供电的系统。旅客服务设施：空调、座椅、餐饮、卫生等设施。,1、通风系统,1、通风系统组成2、通风系统类型,（1）通风系统组成,通风冷却系统是专为冷却牵引电动机和电器而设置的。该系统组成:通风机：离心式通风机和轴流式通风机在机车通风系统中均被采用。对于一些距离车体较远的设备，如牵引电机通常用离心式通风机冷却，一些设备因位置局限.如制动电阻柜，通常用轴流式通风机冷却。进排风道空气滤清装置,（2）通风系统类型,按主要冷却对象划分，有3或4大通风支路。 SS4改型、 SS3型、SS3B型、SS6B型电力机车通风系统按主要冷却对象分为牵引通风、制动通风和变压器通风3条支路。 SS7型、SS7D型、SS8型电力机车通风系统拉主要冷却对象划分为牵引通风、制动通风、交流装置通风和变压器通风4条支路。,按主要冷却对象布置分,按主要冷却对象划分,按通风系统的供风方式分类,2、空气管路系统,工作原理：由压缩机生产的压缩空气，储存在贮风缸中，由空气管路系统，通往各用风处所，保证各种风动装置的正常工作。,空气管路系统包括:风源系统：负责生产、贮备、调节控制压缩空气，并向全车各气路系统提供所需的高质量、洁净、干燥和稳定的压缩空气的系统。制动机气路系统：该系统是机车上压缩空气用量最大的系统;控制气路系统：控制电力机车上受电弓,主断路器、门联锁及各种电空阀动作的风力系统，与控制电路配合，共同实现对机车的控制，辅助气路系统：供给电力机车撒砂装置，风喇叭、刮雨器等辅助装置所需压缩空气的系统。,制动系统列车布置,3、辅助供电系统,辅助供电系统是现代高速动车组技术重要的组成部分，是维护列车许多重要功能必不可少的。辅助供电系统的任务是为列车内的各负载提供交流或直流电源，如空调、采暖、通风、照明、制动、牵引系统冷却风扇、控制单元等，保证列车安全运行，为旅客提供舒适的旅行环境。 辅助供电系统包括辅助电源系统、电源分配系统、辅助用电设备。辅助电源系统由电源供给设备、电源转换设备组成；电源分配系统由分配箱、连接电缆组成；辅助用电设备包括HVAC（采暖、通风、空调）系统、牵引系统冷却风扇、制动空压机、电池充电机、车辆控制装置、照明等。,（1）辅助电源装置作用,辅助电源系统：为牵引电机以外的用电设备供电的系统。主要用电设备控制系统辅助电机电器照明系统车头大灯列车空调与电器。要求要具有一定的稳定性和可靠性。不能影响牵引供电。要能保证主要动力设备不工作时的基本用电。,（2）辅助电源装置组成,动车组辅助电源系统主要包括辅助变流器、蓄电池和充电机组成。升弓合闸之前，由蓄电池为辅助压缩机电机等必要的升弓合闸设备提供直流电；升弓合闸之后，由辅助变流器为各种辅助设备供电，并经充电机向蓄电池充电。,（3）典型的动车组辅助电源,AC400V,a.庞巴迪系高速动车组b. 新干线系高速动车组c. 西门子系高速动车组d. 阿尔斯通系高速动车组e.CRH3动车组f.其他CRH动车组,a.庞巴迪系高速动车组,庞巴迪系高速动车组辅助电源系统从主变流器的直流侧接受DC 1 650 V的电能，通过辅助变流器逆变为三相交流电，再通过辅助变压器和交流滤波器输出给电源母线AC 400 V/50 Hz交流电最后经供电母线分配给不同的负载，如图1。 庞巴迪系高速动车组辅助供电系统设有回送模式，动车组过分相区无25 kV 电网电压时，通过再生制动方式，牵引电机作为发电机提供牵引所需的辅助三相电源和蓄电池充电电源。,b. 新干线系高速动车组,牵引变压器的辅助绕组输出单相AC 400 V/50 Hz电源，可以直接给司机室空调、客室空调、换气装置、辅助电源装置提供电源。辅助电源装置的辅助电源箱和辅助整流器箱可以输出下述电压制式的电源：非稳压单相交流AC 100 V 系统。由辅助变压器将牵引变压器辅助绕组的AC 400 V 电压直接降压至AC 100 V，向答应电压波动范围较大的负载如电热水器等供电。稳压单相交流AC 100 V系统、稳压单相AC 220 V系统。该电源系统由辅助整流器箱中的变压器实现降压和稳压，输出稳压单相交流AC 100 V、AC 220 V 电源，与辅助绕组A C 4 0 0 V 电压实现电气隔离。稳压单相AC 100 V 向答应电压波动范围较小的负载如空调控制、辅助制动、给水装置供电；稳压单相AC 220 V 向热水器控制、自动售货机、插座等负载供电。稳压三相AC 400 V 系统。由辅助整流器箱将单相AC 400 V/50 Hz电压转换成稳定的三相AC 400 V/50 Hz稳压电源，给牵引系统相关的辅助设备如牵引变压器、主变流器、牵引电机用通风机及冷却泵等供电。稳压DC 100 V系统。稳压DC 100 V系统向车辆的控制系统、车厢照明、蓄电池等供电。,c. 西门子系高速动车组,西门子系高速动车组辅助供电系统电源设备主要由辅助变流器、充电机、蓄电池等组成。主变流器的直流中间电路作为辅助变流器的电源，辅助变流器的直流输入电压为DC 3 000 V，所有的辅助变流器都通过供电母线向整列车输出三相AC 440 V/60 Hz电压，给空调系统、牵引系统冷却风扇及冷却泵、制动空压机、电池充电机、辅助变流器冷却单元供电。 电气箱内设置变压器，将三相AC 440 V/60 Hz交流电变换为230 V/60 Hz 单相交流电，向本车的伴热等交流负载供电。电池充电机由三相AC 440 V/60 Hz母线供电，整流输出DC 110 V，向直流干线供电，同时给蓄电池充电。DC 110 V 直流负载主要有照明系统、列车控制系统、旅客信息系统等。 每辆车设置小容量逆变器，将DC 1 1 0 V 逆变为AC 230 V/50 Hz，给电源插座供电。 动车组过分相区时，通过再生制动方式，牵引电机作为发电机向主变流器供电，主变流器的中间直流电路不间断为辅助变流器供电。,d. 阿尔斯通系高速动车组,阿尔斯通系高速动车组辅助变流器与主变流器安装在同一牵引/ 辅助变流器箱中，辅助变流器将主变流器的中间直流DC 3 600 V 电压经斩波降压，再逆变成AC 380 V/50 Hz 三相交流电，向供电母线输出。AC 380 V/50 Hz三相交流负载包括：空调采暖系统、牵引系统冷却风扇及冷却泵、制动空压机、电池充电机、热水器等。蓄电池充电器将AC 380 V/50 Hz三相交流电转换为额定值为DC 24 V 的直流电，向直流干线供电，同时给蓄电池充电。DC 24 V 直流负载主要有照明系统、列车控制系统、旅客信息系统等。,e.CRH3动车组辅助电源,直流供电系统母线电压设计为DC 110 V。交流供电的电源设备为辅助变流器，为实现动车组过分相区时交流系统不间断供电，辅助变流器采用通过主变流器的中间直流电路供电。动车组分为2 个独立的牵引单元，每个牵引单元的2 个主变流器同时与本单元的2 个辅助变流器连接，这样当一个主变流器故障时，另一个可继承给辅助变流器供电，在设计上实现冗余。,交流用电设备的额定电压为AC 380 V/50 Hz和AC 220 V/50 Hz，供电电源额定电压为AC 400 V/50 Hz，动车组辅助供电系统母线额定电压设计为AC 400 V/50 Hz。所有的辅助变流器都通过供电母线向整列车输出三相 AC 400 V/50 Hz 电源，实现联网供电。,f.其它CRH动车组辅助电源,AC400V,4、旅客服务设施,（1）空调系统的组成（2）车载系统（3）座椅与行李架（4）卫生设施,（1）空调系统的组成,空调系统一般由空调机组（其中每台空调机组制冷量约在3242kW之间）、电气控制系统（包括温度传感器等）和风道系统（如静压式送风管道、条缝型送风口、回风口等）组成。,空调机组工作原理与组成,蒸压凝膨,电器控制广播系统显示系统照明系统,（2）车载系统,车载系统包括广播系统、显示系统和操纵、控制和诊断系统。广播系统作为一个独立部分使用，控制娱乐系统的广播。显示系统作为一个独立部分使用，从列车计算机获取信息。操纵、控制和诊断系统是一个智能系统，接收和传输信息和指令，从而控制列车上安装的大部分设备。,（3）座椅与行李架,旋转座椅,行李架,大件行李存放处,主要由以下几部分组成标准卫生间 、通用卫生间（适用于残疾人）、淡水箱 和废水箱 。,（4）卫生设施,卫生间组成洗手系统集便装置,坐便器,洗手器,面镜,扶手,感应式水阀,便纸架,垃圾桶,冲便按钮,卫生间组成,卫生间组成：隔间（地板、墙板、顶板、门）洗手系统集便装置。,洗手系统,感应水阀,台面,不锈钢洗手盆,皂液储存器,皂液器,纸巾盒,集便装置,集便装置组成包括便器、冲便按钮、车上排污管及伴热、车下排污管及伴热、车下污物箱以及系统控制板。,二、设备总体布置,1、总体布置的定义2、设备布置原则3、设备布置特点4、典型的总体布置,1、总体布置的定义,从广义讲，总体布置是将多种设备（变压器、电抗器、整流装置、各种高压设备、辅助机组、各种电器设备、空气制动设备等）进行合理布局；从狭义讲，按车体的车项、车内、车下三部分，怎样合理地将设备安装于车体上，并且要考虑它们间电气、管路的连接。 总体布置的方案可以是多种多样的，而且每一方案在得到优点的同时，总伴随其相应的缺点。所以设计师总在权衡其利酵，以求取得一个合理的方案。 总体布局按空间位置一般可分为：车内布置、车顶布置和车下布置,2、设备布置原则,重量均：必须保证重量分配均匀。以利于牵引力的充分发挥。 在设备布置时要进行重量分配计算:根据各种设备的位置、轻重、车体、转向架的支撑情况，按力距平衡原理进行计算，计算结果要保证各转向架载荷前后左右相等，各轴重在规定的偏差之内。空间够：要充分满足设备的安装、拆卸、检查和检修的方便。司机室设备布置要求作业范围合适、操纵方便、视线合理，易于观察各种仪器、仪表和信号灯指示。成本省：应注意节约导线、电缆和压缩空气、冷却空气管路。合理地布置电器线路的导线、电缆和空气管路，不仅可以节约大量材料、降低成本，还可使布置简捷、集中，便于查找故障，减少空间占用和减少风阻。安全和舒适要有必要的隔热、隔音设施。各机器间的设备要便于检查、维修和保养，要注意设备布置的规律化，便于乘务员熟记各设备的位置，对危及人身安全的电器设备，要有严格的安全联锁防护装置等。要留有必要的乘务员的工作和生活空间。,3、设备布置特点,根据不同用途组合成相对独立的单元分室安装。按其功能可分为： 1.司机室：乘务人员操纵列车的工作场所。一般设置两端司机室，可以双向行驶，不必调头。 2.客 室：客室用于容纳乘客乘坐。3.设备仓：用于安装各种电气和机械设备。,4、典型的总体布置,（1）内燃机车总体布置（2）电力机车总体布置（3）动车组动车总体布置,（1）内燃机车总体布置,内燃机车车体一般分上、下两部分，上部为车体及安装在其上的设备，下部为可拆式燃油箱。燃油箱的前后端设置总风缸，左右两侧为蓄电池箱。 内燃机车车内一般以布置柴油机的动力室为中心对称布置，以间壁将其隔为5室：第I司机室、电气室、动力室、冷却室和第II司机室。,（2）电力机车总体布置,电力机车一般以变压器室为中心对称布置，包括7个室：I端司机室 I端辅助室 I端高压室变压器室 I I高压室II端辅助室II 端司机室。,（3）CRH动车组总体布置,CRH2动车组总体组成动车组采用8辆编组，4动4拖，由两个动力单元组成。每个动力单元由2个动车和2个拖车（T-M-M-T）组成。,动车组车辆总体布局按空间位置一般可分为：车内布置、车顶布置和车下布置三部分。由于车上空间尽可能用于安装旅客服务设施，因此，动力设备分散在各节车的车下设备舱中，车上除司机室及其通道外，没有专门的设备间。以CRH5为例，总体空间布局一般划分为：车头（导流罩、自动车钩）、车上布置（司机室、客室、车辆连接（风挡）车顶布置（受电弓、空调机组等）车下设备舱。,三、各室设备布置,1、司机室设备布置2、 动组车上布置3、车下设备布置 4、车顶设备,1、司机室设备布置,（1）司机室设备布置原则（2）电力机车起动顺序（3）内燃机车启动操作（4）模拟驾驶（5）司机室电气设备及其功能,（1）司机室设备布置原则,司机室设备以司机为中心进行布置，遵循方便操作、减少疲劳、增加舒适度的原则。,（2）司机室设备及其功能,列车操控设备：制动手柄（大、小闸）、调速（功率）手柄和换向手柄开关控制设备：柴油机启停、升降弓等按钮或琴键开关。状态监视设备：仪表、指示灯、显示屏等。安全监控设备：列车运行监控装置和无线通信设备（无线电话）等。司机劳卫设备：空调机、电暖气、遮阳帘、衣帽柜、旋转椅等。,（3）电力机车起动顺序,一：准备1、先检查机车走行部2、进入司机室打开电源柜合上各脱扣开关、检查高低压电器达到走车条件。二：起动1、闭合电钥匙1SA（2SA）2、升后受电弓3、闭合主断器合4、闭合劈相机开关5、闭合压缩机开关6、闭合通风机开关7、换向手柄置前进位8、提速手柄置预期位,起动顺序,（4）内燃机车启动操作,DF4C启动教学.mp4,（5）模拟驾驶,Microsoft Train Simulator,http:/,微软模拟火车,微软模拟火车中国论坛,MTSTS驾驶模拟.swf,2、 动组车上布置, CRH2车上布置：一等车座椅布置为2+2形式，二等车座椅布置为2+3形式，座席为旋转式可调靠背座席。 5号车（T1k）为餐、座合造车，设置咖啡机、微波炉、冰箱等，设置饮食用简易餐桌、椅子，设置可以提供饮食服务的区域。设置广播、联络电话设备。 各车设有广播系统；一等车和酒吧餐饮区在国产化第18列开始设视频系统。,3、车下设备布置,1、内燃机车车下单独安装的设备2、SS8型电力机车车下设备3、CRH2动组动车车下总体布置,（1）内燃机车车下单独安装的设备,在车体下单独安装的设备有：主风缸蓄电池排障器轨道信号接收装置柴油机的油底壳和燃油箱变压器的主油箱和散热器。,（2）SS8型电力机车车下设备,机车两端副司机室侧牵引梁下方各设1只主电路库用插座。车体左侧梁中下部下方设有辅助电路库用插座和控制电路库用插座，车体边梁中部下方各设1各照明用插座。这些插座主要供库内动车、辅助电路供电、控制电路供电和检修照明使用。车体左右边梁中部下方装有蓄电池柜。车体左侧梁下方设有接地棒，两端的排障器上装有机车信号感应接收线圈。,（3）CRH2动组动车车下总体布置,每辆车下有空调机组、制动控制装置。2、3、6和7号车下有牵引变流器（CI）。2号和6号车下有牵引变压器（MTr）、高压设备箱。1号、8号车设置辅助电源装置（APU）。2、4、6号车上设有蓄电池箱。在单号车下有污物箱及水箱。,4、车顶设备,1、车顶设备2、受电弓装置3、SS4机车车顶设备布置,内燃机车车顶一般没有单独安装的大型设备，只涉及一些与车内设备配套的车顶盖结构，如动力间的烟筒、登顶天窗、冷却间的静液压风扇，司机室的车头大灯、风笛等。 电力机车和动车组车顶设备主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、高压电流互感器、高压隔离开关等高压电气设备,（1）车顶设备,（2）SS4机车车顶设备布置,全车车顶设备分装于4块车顶盖上：I端辅助室和高压室顶盖上安装受电弓、车顶母线和制动电阻出风活动百叶窗。变压器室顶盖上安装高压电流互感器、主断路器、避雷器、高压电压互感器、主变压器风机进风百叶窗、车顶母线及其支持瓷瓶。II端高压室顶盖装有1根车顶母线、1个支持瓷瓶、II端制动电阻出风活动百叶窗和等车顶天窗。天窗上设接地座和行程开关安全联锁。II端辅助室顶盖1根车顶母线和重联时车顶母线自动连接的高压连接器（两车分离时也可自动分离）。,电流互感器,避雷器,隔离开关,车间高压电缆,高速断路器,电压互感器,绝缘子,受电弓,接地开关,（3）动车组车顶设备,