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地鐵車輛結構,原理.技術參數Microsoft W

更新時間:2023-12-11 08:22:54 閱讀：評論：0

2023年12月11日發(作者：嬰兒能趴著睡嗎)

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地鐵車輛結構較多.下面以廣州地鐵為例.

廣州地鐵四號線電客車簡介

列車簡介

廣州軌道交通四號線首列車由日本川崎公司與南車集團四方機車車輛股份有限公司合作制造。

廣州地鐵四號線車輛的車型為L型，采用四節編組列車，四節編組列車長約71．64米、寬2.8米，車體側面為鼓形結構，最高運行速度為90公里/小時。車體結構采用大端面擠壓鋁型材全焊接結構，地板、車頂、側墻、端墻采用隔熱和隔音材料，每節車每側設置三套塞拉門。

列車以淺白色為主色調，車體兩邊各有一條鮮艷的玫瑰紅飾帶，列車的外玻璃窗寬闊通透，現代感十足。每節車廂的兩側各有2個長座椅，2個短座椅，縱向靠墻布置，座椅表面采用壓紋的不銹鋼制成。車廂內墻面與天花板以月白色調為主，使列車內顯得清爽優雅。

因四號線線路坡度達55‰（一、二號線均小于33‰），客觀條件要求四號線列車必須要有超強的爬坡能力，而通用的旋轉電機是無法勝任的。廣州地鐵大膽采用在國際地鐵界已有成熟經驗，但在我國還是一片空白的直線電機系統。直線電機傳動是利用直線電機和軌道中間安裝的感應板之間的電磁效應產生的推力作為列車的牽引力或電制動力，此牽引力或電制動力與輪軌間的粘著無關，因此列車的爬坡能力遠大于采用旋轉電機的車輛，成功解決了四號線的客觀困難。廣州地鐵四號線的列車為全動車，爬坡能力可達到70‰以上。

另外四號線車輛可通過受電弓或集電靴受電。其中車輛段內以柔性接觸網受電方式受電，提供了車輛段內檢修人員的安全性；隧道內、高架線路區段采用第三軌下部受電方式，試車線可采用接觸網或第三軌受電。高架線路區段以第三軌下部受電方式又保證了城市的景觀不受破壞。a 四號線的直線電機車輛由于重量輕，同時牽引及電制動的傳遞不需通過輪軌的粘著，使得傳統電機機械牽引傳動部件所產生的噪聲沒有了、輪軌產生的噪聲和振動也大大減少，所以四號線車輛在運行過程中產生的噪聲和振動遠遠低于旋轉電機車輛，乘坐起來更加安靜舒適。

四號線每輛車設有兩臺薄型車頂一體式空調機組及控制系統，保證為車內提供溫度小于26℃、濕度為60%的舒適乘車環境。每節客車車廂內設置四個LCD可視頻顯示單元。播放高質量的視頻圖象和對圖解圖象進行顯示，每節車廂內的每對車門上方設置閃燈式車站地圖報站裝置，用于顯示車輛運行方向、換乘信息及站名顯示。每列列車上裝備兩臺交流驅動的空氣壓縮機以及與之配套的空氣供給系統。

此外，四號線列車具有全自動駕駛功能。列車控制可將車輛狀態與故障自診斷信息通過車載的無線設備傳輸給位于車輛段的檢修中心，從而實現在線維修。列車常用制動平均減速度≥1.0m/s2,緊急制動平均減速度≥1.3m/s2。列車停放能使負超負荷的列車在60‰坡道上制停住；列車停放能使空車的列車在70‰坡道上制停住。

第一章廣州地鐵四號線車輛主要技術參數

一．技術參數解解析

車輛技術參數是概括地介紹車輛技術規格的某些指標。是從總體上得到車輛性能及結構的一些參數，一般可分為性能參數與主要尺寸兩大類。

1.車輛性能參數a

（1）自重、載重：自重指車輛整備狀態下的本身結構及設備組成的全部質量；載重指正常情況下車輛允許的最大裝載質量，以噸（t）為單位。

（2）最高運行速度：指車輛設計時按照安全及結構強度等條件所決定的車輛最高行駛速度；并要求連續以該速度運行時車輛具有足夠良好的運行性能。

（3）軸重：指按車軸形式及在某個運行速度范圍內，車軸允許負擔（包括輪對自身的質量）的最在質量。軸重的選擇與線路、橋梁及車輛走行部的設計有關。

（4）通過最小曲線半徑：指配用某種形式轉向架的車輛在站場或廠、段內調車時所能安全通過的最小曲線半徑。車輛在此軸線區段上不得出現脫軌、傾覆等危及行車安全的事故，也不允許轉向架與車體低或車下其它懸掛物相碰撞。

（5）軸配置或軸列式：用數字或字母表示車輛走行部結構特點的方式。例如6軸單鉸輕軌車輛的兩端為動力轉向架，中間為非動力鉸接轉向架，其軸配置記為B-2-B。

（6）制動形式：指車輛獲得制動力的方式，有摩擦制動、再生制動、電阻制動以及磁軌制動等多種形式。

（7）啟動平均加速度是指在平直線路上，列車載荷為額定定員，自牽引電動機取得電流開始，至啟動過程結束（即轉入其自然特性時，）該速度值被全過程經歷的時間所除的商。（注：牽引電動機自然特性即通常所指的在額定電壓、滿磁場時的牽引電動機的速度特性、牽引力特性等工作特性。）以米/秒2（m/s2）為單位。

（8）制動平均減速度是指在平直線路上，列車載荷為額定定員，自制動指令發出至列車完全停止的全過程，相應的制動初始速度（一般取最高運行速度）被全過程經歷的時間所除得的商。a （9）沖擊率：由于工況改變引起的列車中各車輛所受到的縱向沖擊。在城軌車輛中，主要用干說明車輛本身電氣及制動控制系統所應達到的沖動限制。用加速度變化率來衡量，以米/秒3（m/s3）為單位。如地鐵車輛正常運行（包括啟動加速和電制動，緊急制動情況例外）時，縱向沖擊率不得超過1m/s3。

(10)列車平穩性指標：車輛平穩性是評定旅客舒適程度的主要依據，反映了車輛振動對人體感受的影響，因此評定平穩性的方法主要以人的感覺疲勞程度為依據，通常以平穩性指標表示。我國主要用斯偑林公式來計算平衡性指標W，W值越大，說明車輛的平衡性越差，規定地鐵、輕軌車輛運行的平衡性指應小干2.5。

斯偑林公式計算方法如下：

W=0.896

式中 j———振動加速度（cm/s2）;

F———振動頻率（HZ）；

F(f)——與頻率有關的修正公式，反映人體對不同方向和頻率振動的敏感度。

2.車輛的主要尺寸

（1）車輛長度：車輛處干自由狀態，車鉤呈鎖閉狀態時，兩端車鉤連接面之間的距離。區別干車體長度的概念，車體長度指不包含牽引緩沖裝置或折棚的車體結構的長度。

（2）車輛最大寬度：指車體橫斷面上最寬部分的尺寸。

（3）最大高度：指車輛頂部最高點與鋼軌面之間的距離。通常需說明與最高點相關的結構，如有無空調，受電弓的狀態等。a （4）車輛定距:同一車輛的兩轉向架回轉中心之間的距離。

（5）固定軸距：同一轉向架的兩車軸中心線之間的距離。

（6）車鉤中心線距離鋼軌面高度：簡稱車鉤高，以H表示，它是指車鉤連接面中點（鐵路車鉤是指鉤舌外側面的中心線）至軌面的高度。取新造或修竣后空車的數值。列車中各車輛的車鉤高基本一致，是保證車輛正確連掛、列車車行中正常傳遞牽引力及不會發生脫鉤事故所必需的。廣州、上海地鐵車輛為720mm。

（7）地析面高度：車輛地板面與鋼軌頂面之間的距離。地板面高度與車鉤高一樣，指新造或修竣后空車的數量。它將受到兩方面的制約，一是車輛本身某些結構高度的限制，如車鉤高及轉向架下心盤面的高度；另一方面又與站臺高度的標準有關，規定車輛地板面應與站臺高度相協，例如，上海地鐵車輛地板面高為1.13 m，北京地鐵車輛為1.053m。

二．廣州地鐵四號線車輛主要技術參數

1.車輛基本參數

車輛的總體設計壽命 30年

第三軌/供電電壓 DC1500V

電壓波動范圍 DC1000-1800V

車輛段接觸網最大高度 4800mm

沖擊極限 0.75m/s2

起動平均加速度（0-35km/h） ≥1.0m/s2

每輛車的平均軸重 ≤16ta 牽引(直線)電機額定功率 120KW

車門數量 3對/側

列車平穩性指標 2.7

最高運行速度 90km/h

設計/結構速度 100km/h

列車載客容量（下表1.1）

工況定義 A車乘客數 B車乘客數載客量

AW0 -------

無乘客（空載） 0人 0人

AW1 -------

座客載荷 28(座) 32（座）

AW2

定員載荷（6218人 243人 922人/列

人/m2）

AW3

超員載荷（9313人 348人 1322人/列

人/m2）

車輛重量

定義載客載荷車輛重量列車重量

Mcp T Mcp T t

AWO

AW1

AW2

AW3

2 .車輛主要尺寸（單位：mm）a 車輛長度 A車17600mm B車16840mm

列車總長 71640mm

車輛寬度 3000mm

貫通道寬度 1300mm

貫通道高度 1900mm

車輛高度 3800mm

車輛最高點（含排氣口） 3860mm

受電弓工作范圍 175-1600mm

第三軌軌面距軌道軌頂面高度

第三軌中心懷與軌延中心線距離

轉向架中心距

轉向畸固定軸距

車門全開高度

車門凈開寬度

開，關門時間

車鉤中心線距軌面高度

車輪直徑（整體輾鋼車輪，新輪）

半磨耗輪

全磨輪

輪對內側距

200mm

1510mm

11140mm

2000mm

1860ZZZ

1400ZZZ

0．4S

500ZZZ

730mm

690mm

650mm

1353ZZZa

第二章廣州地鐵四號線電客車的牽引控制系統

1．牽引系統的構成及工作原理

MS－主隔離開關；DCHS1,2－放電開關；HB－高速斷路器；CHB1,2－充電接觸器；LB1,2－線路接觸器；CHR1,2－充電電阻；DCHR1,2－放電電阻；OVCR FR1，2－過壓保護電阻；FL1,2－濾波電抗器；FC1,2－濾波電容器；OVCR F1,2－過壓保護晶閘管；DCCT1,2－差動電流傳感器；CTS1,2－輸入電流傳感器；DCP11,21－線電壓傳感器；DCP12,22－濾波電容電壓傳感器；CE1,2－電容；CTU1,2/CTV1,2－逆變器輸出電流傳感器；LIM直線電機

圖1 牽引系統的主電路圖

四號線車輛受電弓或集電靴通過接觸網或第三軌受流，1500伏高壓通過供電接觸器（集電靴受流時Pancgs1閉合，受電弓受流時Pancgs2閉合），MS主隔離開關箱以及HB高速斷路器進入VVVF箱。a 牽引系統的主電路圖如圖1所示。VVVF箱內有兩個VVVF逆變器，每個VVVF逆變器驅動2個直線電機。當VVVF接受到牽引手柄給出的牽引指令后，充電接觸器CHB閉合，濾波電容器充電，當濾波電容電壓達到一定值時（濾波電容FC電壓小于網壓80-100V），線路接觸器LB閉合，接著CHB分離，逆變器的門極開始工作。逆變器由IGBT模塊組成，能夠實現變頻變壓控制，將1500V直流電壓轉換為驅動三相直線感應電機所需的三相交流電壓。如果DCP12,22（濾波電容電壓傳感器）檢測到的電壓高于1980V，門極將停止工作，同時LB分離，OVCR F1,2（過壓保護晶閘管）導通，通過OVCR FR1，2（過壓保護電阻）放電。當需要對VVVF箱進行檢修的時候，就需要將MS箱隔離開關打到接地位置，這時與MS主開關機械聯動的DCHS1,2（放電開關）閉合，FC1,2（濾波電容器）和FL1,2（濾波電抗器）等儲能元件通過DCHR1,2（放電電阻）放電，保護檢修員工的作業安全。a

2．列車牽引控制系統主電路的主要特點

(1)整個主電路由兩個逆變器電路組成，每個逆變器電路包括一個直流濾波電容器、一個 VVVF逆變器電路。

(2)采用大容量的 IGBT模塊。

(3)為了減少IGBT和濾波電容器之間的雜散電感，濾波電容器的安裝盡量靠近IGBT，并采用了疊片式低感母排。

(4)采用了大容量的電容濾波器 (FC)以吸收輸入電網電壓中的紋波。

(5)當檢測到主電路出現過電壓時，釋放晶閘管導通，濾波電容通過電阻放電，從而實現過電壓保護。

(6)主電路通過充電電阻充電。a

3．VVVF控制系統的功能

(1) 牽引控制(加速)

從主控制器傳來的向前/向后命令和牽引命令以及PWM命令，通過列車總線或硬連線進入到B車的逆變器。逆變器根據收到的信號執行牽引加速控制。

牽引控制主要實現以下控制功能：

1.牽引電機的矢量控制

2.恒轉矩控制

3.特性牽引控制

4.反向啟動控制

(2) 再生制動控制 (減速)

制動PWM命令通過列車總線進入到B車的逆變器。在制動期間，可以根據負載進行制動力控制，也就是說能夠實現變負載控制。

逆變器采用了再生模式，這樣牽引電機反饋的能量就能夠回饋到主電路。

再生制動控制主要包含以下控制功能：

1.牽引電機的矢量控制

2.恒轉矩控制

3.特性控制

(3) 保護功能

主電路和控制電路的保護

過熱保護

主電路單元溫度限定 95度（整定值）a 主電路單元時間常數 900秒（整定值）

過電壓保護值 2000V（整定值）

欠壓保護值 1000V（整定值）

二級欠壓保護值 950V（整定值）

(4) 故障檢測功能

1.控制電路開機自檢

電路降功率試驗

3.電壓、電流傳感器信號檢查

4.速度傳感器信號檢查

5.控制電路電源欠壓檢測

6.高速斷路器狀態檢測

7.線路接觸器、預充電接觸器狀態檢測

門極驅動板狀態檢測

9. 保護釋放晶閘管狀態檢測

4．簡述四號線車輛牽引系統的矢量控制

廣州地鐵四號線的直線電機是采用矢量控制方式，采用矢量控制技術，使直線電機的控制性能可與他勵電機相媲美，實現快速控制轉矩，能將負載的擾動對速度的影響降到最低。

通過矢量控制技術可以實現如下功能：正常情況下的列車牽引、感應板次邊阻抗變化的補償、感應板與直線電機之間氣隙變化的補償、感應板缺失時的防止直線電機過流、再生制動等。a 5．四號線車輛VVVF與制動系統之間的通訊接口

保壓制動（數字信號）

VVVF控制單元

電制動有效（數字信

號）

制動控制單元

電制動減弱（數字信號）

載荷（模擬信號）

電制動力大小（模

擬信號）

● 保壓制動信號：每個VVVF將保壓制動指令送到每一個制動控制單元，保壓制動指令高電平有效，低電平保壓制動緩解，當有一個VVVF發出保壓制動施加指令，保壓制動便會施加，緩解保壓制動必須每個VVVF保壓制動指令均為低電平。

● 電制動有效信號：當VVVF進行電制動，且電制動力達到一定值時，VVVF發送電制動有效信號給G閥。在制動的開始階段，制動系統使用該信號限制沖擊。

● 載荷信號：每個制動控制單元發送車重信號給VVVF，信號的大小為4mA--20mA，對應AW0-AW3之間的車重。VVVF根據這個信號計算所需要的牽引及電制動力。

● 電制動下降信號：在速度大約為6km/h(具體數值可調)時，VVVF將會向制動控制單元發送一個電制動減弱信號，電制動力逐漸下降，空氣制動彌補所需要的制動力，氣制動壓力隨之按照比例增大。

● 電制動力大小信號：VVVF發送給制動控制單元電制動力大小信號，信號也是4mA--20mA的模擬值。混合制動時，制動控制單元根據這個信號計算需要補償的氣制動力的大小。a 6．簡敘牽引和制動的參考值的傳遞方式；優先級傳遞的定義；信號的分別傳遞：

牽引和制動的參考值的傳遞有兩種方式，一種是通過列車硬連線方式傳遞，一種是通過列車網絡傳遞。其中列車硬連線方式優先，列車網絡傳遞為備份。

硬連線方式傳遞：非ATO操作時，司機將司機控制器的方向手柄置于前向或后向，主控制手柄置于牽引或制動區域的不同位置，代表不同的牽引力或制動力大小，這時將從司機控制器的電位器輸出不同的電壓信號，電壓信號范圍為0-10V。該電壓信號送到PWM發生器，經過PWM發生器處理后輸出脈寬調制信號由列車硬連線方式傳遞給VVVF的DCU和制動控制系統的ECU（GATEWAY）。

ATO操作時，ATO系統將送出0~20mA的模擬量信號，經過I/V模塊轉換后輸出0-10V電壓信號到PWM發生器，經過PWM發生器處理后輸出脈寬調制信號由列車硬連線方式傳遞給VVVF的DCU和制動控制系統的ECU（GATEWAY）。

列車網絡傳遞：非ATO操作時，來自司機控制器的另一路范圍為0-10V電壓信號將被送到A車的CCU中，經過CCU的模/數轉換及處理后，以網絡通信方式傳遞到VVVF的DCU和制動控制系統的ECU（GATEWAY）。

ATO操作時，ATO系統將送出0~20mA的模擬量信號，經過一I/V模塊轉換后輸出0-10V電壓信號到A車的CCU中，經過CCU的模/數轉換及處理后，以網絡通信方式傳遞到VVVF的DCU和制動控制系統的ECU（GATEWAY）。

7．四號線列車牽引模式a （1）正常的牽引a （2）高加速模式：爬坡模式，用于列車在坡道上啟動，當高加速模式開關導通，VVVF識別高加速指令，系統進入高加速模式，轉矩指令被增加至標準值的1.335倍，產生更大的加速度以便爬坡。

（3）向后駕駛：倒行模式，速度受限制，當倒行速度增加超過10km/h時，VVVF將停止工作，如果速度降到低于9km/h時，VVVF啟動，列車重新加速。

（4）洗車模式：在洗車線洗車時使用，VVVF設定恒轉矩指令值以3km/h的速度運行，如果速度超過3.3km/h，VVVF將停止工作。

（5）緊急運行模式：列車出現緊急情況時使用（正常無法牽引），此種模式牽引，轉矩指令值被設定為固有值加速到20km/h，如果速度超過22km/h，VVVF將停止工作。

8．四號線VVVF故障類別有幾種？各有什么特點？

四號線VVVF故障分為嚴重故障和一般故障兩種。

嚴重故障：VVVF出現嚴重故障時TMS顯示屏上會顯示VVVF紅點，并彈出VVVF嚴重故障內容。VVVF嚴重故障會觸發高速斷路器HB跳斷進行保護，由于一個單元車兩個VVVF共同使用一個高速斷路器，一個HB跳斷會引起良好狀態的VVVF無法工作，從而施加保壓制動不緩解。所以出現VVVF嚴重故障會引起列車無法動車，需進行VVVF復位。

一般故障：VVVF出現一般故障顯示屏不會顯示VVVF紅點，也不會彈出故障，只是顯示屏右上角故障欄紅閃，在故障履歷數據中可以看到故障代碼和名稱，VVVF一般故障不會對行車有影響，會觸發逆變器門極封鎖，但能自行恢復而不需進行人工復位。a

9．直線電機的原理

直線感應電機實際上是一臺被剖開并展平的旋轉感應電機，因此它的定子與轉子在平面內是平行的。電機的定子部分安裝在車輛的車底下，轉子部分（感應板）安裝在軌道的基礎上。由于定子和轉子之間存在磁通耦合，當轉子切過磁場時，通過電磁感應將電能轉換成機械能。由初級線圈產生一個移動的旋轉磁場，次邊線圈相應的就水平移動。如果次邊線圈（反應面）固定，則初級線圈（直線電機）的運行方向與磁場的方向相反。這就是直線電機的原理。

10．直線電機移動磁場與運行速度的關系

直線電機的牽引力（與運行方向一致的作用力）與旋轉電機的轉矩對應，磁場的移動速度與列車運行速度同步。

滑差為同步速度與電機運行速度之差。

滑差頻率對直線感應電機是一個非常重要的參數，因為電磁感應產生于直線感應電機與感應面之間.

(a)如果將直線感應電機作為電機運行，電源頻率(逆變器頻率)高于同步頻率(電機頻率)；這種工況對應于逆變器的牽引運行控制。

(b)當感應電機作為發電機運行時，逆變器頻率低于電機頻率。這種工況對應于逆變器的再生制動控制。

11．牽引系統各設備主要設計參數

(1) 牽引逆變器VVVFa 逆變器三相電壓源型VVVF逆變器

供電系統 DC1500V（1000V ~ 1800V：1980V（瞬時））

牽引電機 120KW，155A

IGBT

額定電壓 3300V

額定電流 1200A

逆變輸出 1080KVA（試驗值）2 輸出

最大輸出電壓 AC1404V

(2)直線電機

額定值持續功率 1小時功率

輸出

電壓

電流

頻率

同步速度

120kW

1,100 V

162A

22Hz

44.5km/h

155kW

1,100 V

210A

22Hz

44.5km/h

絕緣等級 200級

線圈溫升極限 200K (電阻測量法)

重量 1550kg (包括防護板重量，不包括安全鼻重量)

(3)感應板a 型式: 鋁鋼復合式

寬度: 360mma 厚度 7＋25 mm

氣隙: 9.0＋1/-0 mm

(4)間隙傳感器

傳感器原理渦電流

測量范圍 0 ～ 25mm

適用材料鋁和銅

線性度 ≦1％（25℃）

采樣周期 0.5ms

(5)高速斷路器

項目

額定電壓

額定電流

分斷能力( 2000V、L=2mH時)

過流整定值

(6)濾波器

濾波電抗器 10.0mH±10％

濾波電容器 6.6mF

(7)接觸器

LB1,2 400A

CHB1,2 400A2000V

1000A

數值

30,000A( 1500V、ι=15ms)

2200A

a 第四章廣州地鐵四號線電客車的空氣、制動系統

一、制動部分

參考圖：制動系統氣路圖

氣路圖模塊的組成,每個模塊的作用

四號線氣制動系統由供風系統、制動控制系統、基礎制動裝置、輪對防滑保護裝置、空氣懸掛系統、受電弓操作設備、集電靴操作設備、輪緣潤滑裝置和喇叭及連掛操縱設備等組成。

供風系統的作用是為氣制動系統提供清潔而干燥的壓縮空氣，供所有氣動子系統運行使用，壓力值在7.5bar 到；

制動控制系統包括一個單管路模擬式EP2002 摩擦制動控制系統，它通過機電控制閥向氣制動夾鉗提供單獨的轉向架控制。制動控制和車輪防滑系統受微處理器控制。

3. 基礎制動裝置是氣制動的執行機構，作用是將制動缸的壓力經過杠桿系統放大后傳給閘瓦。制動基礎裝置是包括一個用于停車制動器C03 的帶有彈簧施加執行器的氣動制動鉗，以及一個夾鉗（無停車制動執行器）C02 和兩個制動盤C01，輪對防滑保護裝置可以檢測車輪滑動，當發生滑動時可以減小相應軸的制動力從而在低粘著力條件下最大程度提高制動力，同時保證不發生車輪損壞。

4. 空氣懸掛系統設計用以吸收沖擊和振動，以控制車體水平，并為摩擦制動提供一個氣動載荷傳感信號。

5. 受電弓操縱設備包括2個截斷塞門Y09、一個空氣過濾器U02、2個止回閥U03、一個電磁閥U07以及一個人工操作的腳踏泵U08。該設備可以保證受電弓在正常和緊急情況下都可以升起。a 6. 集電靴操作設備包括2個截斷塞門、1個濾清器、1個2位5通的脈沖式電磁閥及一段軟管組成，用于控制集電靴的升降。

7. 輪緣潤滑由MRE管中的壓縮空氣操作并通過VCU進行控制，在預設的噴射時間內，連續將潤滑油噴到輪緣上，從而減少輪緣的磨耗。

8. 喇叭設備包括一個氣笛，它由電磁閥P03 以氣動方式驅動。司機通過按下司機臺上的“風笛”按鈕來給出信號。

9. 氣動連掛操縱設備,該設備包括一個電磁閥和一段軟管，用于自動連掛的解鉤。

2. 參看制動系統圖，說明地鐵車輛制動系統供風裝置構成及其控制原理。

（1）空氣壓縮機組A01.01，位于兩個A車下，當主風管低于6.8±0.2bar時，兩個空壓機同時起動，正常時只有一個空壓機工作，一個空壓機奇數天工作，則另一個偶數天工作。空壓機組采用活塞式壓縮機，由三相交流電機、聯軸節和二級壓縮的空氣壓縮機組組成。壓縮機采用兩級壓縮，它有兩個低壓缸，一個高壓缸。與一二號線不同的是，四號線空氣壓縮機三個壓縮缸設置在橫向同一個平面上，這樣設計的優點是三個壓縮缸冷卻比較均勻。

（2）軟管A01.02，A08， A01.02連接空氣壓縮機和干燥器，A08連接干燥器和主風管。通過軟管連接使氣路沖擊和機械振動得到緩沖。

（3）空氣干燥器四號線采用的是雙塔式，干燥劑可以再生的干燥器，由兩個干燥塔，帶有再生孔的閥體，帶有一個消音器的雙活塞閥，電磁閥及控制循環周期的電路板構成。干燥器在兩種狀態下工作，當空氣壓縮機在一個干燥塔里干燥時，干燥劑就在另一個干燥塔里再生。a （4）安全閥A05，設置保護壓力值10.5bar，壓力空氣壓力過大時，安全閥將壓力空氣排出。

（5）空氣干燥器A01.04，它包括干燥筒、節流孔、單向閥、雙活塞閥、電磁閥、消聲器、排污孔等部件，其主要作用為除去進入總風缸和制動裝置的壓力空氣中的油、水和塵埃；達到凈化、干燥壓力空氣的目的。

（6）壓力測試點A08，提供總風缸壓力空氣的壓力檢測接口。

（7）塞門A10，用來關斷壓力開關A07，可用來檢查安全閥的壓力設置值或更換、修理壓力開關A07。

（8）壓力開關A07，當總風管壓力降低到4.5bar時，繼電器MRPR1失電，它的觸點斷開，緊急制動回路失電施加緊急制動；總風缸壓力升到5.5bar時MRPR1繼電器得電，它的觸點閉合，緊急制動緩解。

（9）隔離塞門B07 每輛車內的長座椅下面的隔離塞門B07可以隔離送往EP2002控制閥的壓縮空氣，便于檢修和救援。

司機室內雙針壓力表中白針和紅針分別指示的壓力

雙針壓力表中白針表示主風管的壓力；紅針則表示本端A車第一轉向架第一軸制動缸的壓力。

4. 空壓機在工作時噴氣聲音，噴氣間隔

噴氣聲音是由雙塔干燥器發出的，因為雙塔干燥器是一個可再生干燥器，兩個干燥塔是輪流再生和干燥工作，當兩個塔相互切換工作狀態時，壓縮空氣會把原來處于再生狀態的干燥塔水分排出，所以聽到排氣聲音。

兩個塔切換工作狀態的時間間隔是2 分鐘，即當空壓機處于工作狀態時，每隔2

分鐘噴氣一次。a

5. 空氣壓縮機的維護

檢查壓縮機油標時要在壓縮機完全停止工作5分鐘后才準確；壓縮機拆下放置時用底部四個受力點，切勿使冷卻器受力。

更換空壓機油時按以下步驟進行：

a) 可采用降低主風壓力的方法使空壓機運轉；

b) 等停轉后將空氣壓縮機供電回路上的保險開關關斷，并采取措施防止空氣壓縮機重新啟動；（無電作業時則不需要）

c) 在曲軸箱下部仍有余溫的狀態下，擰開加油口及排油口螺塞排出所有潤滑油，注意觀察潤滑油的狀態及其中是否有鐵屑或其它異物；

d) 擰緊排油口螺塞（60Nm），從加油口加入新潤滑油SHELL CORENA OIL P100 3.7升，此時曲軸箱中的油位應至游標尺的上端約2/3處即可；

e) 擰緊加油口螺塞（220Nm），恢復保險開關后，檢查空氣壓縮機的運轉狀態。

6. 壓力開關A07的作用，動作過程

壓力開關A07用于欠壓保護。當主風管氣壓降到4.5bar時，繼電器MRPR1失電，列車將施加緊急制動；當氣壓升到5.5bar時，繼電器MRPR1重新得電，緊急制動將自動緩解。

7. 氣路圖中雙通閥D的作用

緩解一部分停車制動力，防止停車制動力過大。

閥D為雙通閥，其中從端口(A1) 和(A2) 至端口(A3)的氣流通過活塞(7)進行控制。施加到端口(A1) 和(A2) 上的較高壓力將殼體(1)中的活塞(7)推向另一端。該動作將關閉施加有較低壓力的閥座(V)。端口（A1）、（A2）分別通過管路連接到脈沖閥C和G閥，端口（A3）通過管路連接到停車制動缸。a 一旦通過脈沖閥C施加停車制動以及通過EP2002 G閥施加有效壓力，雙通閥動作，通過網關閥壓力空氣進入停車制動缸緩解停車制動彈簧，從而緩解停車制動。所以雙通閥可以緩解一部分停車制動力，防止停車制動力過大。

附圖1：雙向閥

8. 拆裝閘片需要采取的措施

拆前：切除開關B07和B12，手動緩解停車制動；

裝后：恢復B07和B12，施加緩解幾次常用制動，檢查間隙調整器是否嚙合，否則需要調整間隙調整器。

9. 轉向架安裝有制動機種類，區別

安裝有兩種制動機，分別是帶停車制動和不帶停車制動盤形制動單元。

區別：在不帶停車制動的基礎上，增加了一組彈簧組件，組成停車制動單元，它可以在列車沒有壓縮空氣的情況下靠自身的彈簧施加停放制動，防止列車溜車。并且帶有緊急緩解裝置，可以手動緩解自身的彈簧制動力。a

10. 氣路圖中溢流閥H的作用

溢流閥的額定工作壓力6.5bar,剛開始打氣的時候因為溢流閥不導通，所以此時空壓機打風主要供給其他低壓的設備，而不供給空氣彈簧，從而可以使管路壓力在短時內迅速增大到6.5bar，縮短打氣時間,當主風管到達6.5bar時，溢流閥導通，氣路開始給空氣彈簧供風。

11. 用氣路圖說明停放制動施加和緩解的過程

停放制動采用的是充氣緩解，排氣施加。

停放制動施加：按下司機臺上的“停放制動施加”按鈕，脈沖閥C 左側線圈勵磁，停放制動缸的壓縮空氣通過雙向閥D,脈沖閥C排向大氣，停放制動施加。

停放制動緩解：按下司機臺“停放制動緩解”按鈕，脈沖閥C 右側線圈勵磁，閥體向右側運動，壓縮空氣通過脈沖閥C，雙向閥D 進入停放制動缸，從而緩解停放制動。

在電源故障時，可以手動操作停放制動脈沖閥緩解或者施加停放制動；也可以用方孔實現手動緩解。

12. EP2002 G閥（網關閥）和S閥（智能閥）功能上的相同和不同之處

EP2002 S閥實質上是一個機電裝置，它包含一個直接安裝在氣動伺服閥上的電子控制部分。它為轉向架上的制動夾鉗單元提供制動氣缸壓力調節，同時也提供每個車輪的防滑控制。可通過軟、硬件的組合對智能閥進行控制和監控，以便檢測出潛在的危險故障。

G閥具有S閥的所有功能，另外還具有制動控制功能以及停車制動狀態指示功能。G閥可提供EP2002控制系統和列車管理系統之間的接口。EPa 2002 G閥可完成安裝在列車上的所有氣制動單元的制動要求。a 13. 四號線車輛制動系統的組成及特點

四號線車輛配備有兩套制動系統：一個是電制動系統；另一個是電空制動系統（混合制動）。

常用制動優先使用電制動系統（幾乎無磨損）。以轉向架為單元，根據載重控制制動施加，在正常常用制動條件下，車組的主要制動由電制動提供。如果電制動不足，則由氣制動補償，以確保達到制動指令信號所要求的制動減速率。當速度低于6km/h時，電制動開始漸退出，空氣制動開始逐漸施加，交替過程中總制動力不變。當速度小于某一值（項目設定）時，制動下降到某一定值保持不變從而施加保壓制動。當列車再次牽引時，需要延遲到保壓制動被牽引抵消后才開始啟動。

由EBCU（EP2002 G閥和S閥）的微處理器控制氣制動；氣動制動系統可采用主動式（常用制動）或被動式（停車制動）控制。在主動式控制中，利用氣壓（壓縮空氣）通過制動氣缸和制動夾鉗將制動閘片壓靠在制動盤上。在被動式控制中，利用彈簧力對制動閘片施壓。主動式和被動式制動相互獨立，且不能同時動作（雙通閥），從而可避免制動過度。主動式氣制動由針對每臺轉向架（EP2002網關閥和智能閥）安裝的電子制動控制單元（EBCU）進行連續控制。

14. 幾種制動模式，特點及條件下觸發、解除

制動模式分常用制動、快速制動、緊急制動、彈簧停車制動和保壓制動。

1. 常用制動：用于正常的運行情況。對于常用制動，主要使用電（ED）制動。如果需要，使用空氣制動對電制動進行補充。常用制動帶有防滑控制和沖擊限制。制動時，必須將主控制器手柄置于制動位置。制動設定點直接正比于主控制器手柄的位置。緩解時，只需要將主控制器手柄置于零位或者牽引位。a 2. 緊急制動：是一種減速度較大的氣制動。緊急制動配有防滑控制，但只有空氣制動，沒有電制動和沖擊控制，對緊急制動在每節車中單獨進行控制。只有用緊急制動按鈕造成的緊急制動才會降弓，其他原因造成的緊急制動不會導致降弓。可以觸發緊急制動的系統和設備有警惕按鈕系統、ATP 設備、110V DC 控制電源系統供電完全中斷、司機臺上的緊急按鈕、氣壓低（主風管壓力低于4.5bar）、解鉤、超速和緊急制動的列車電氣環路的供電中斷或功率損耗。只能在列車停穩且主控制器手柄置于零位之后才能緩解。

3. 快速制動：是一種特別的制動模式，可提供與緊急制動一樣的減速率。快速制動帶有防滑控制和沖擊限制。快速制動以電制動為主，在較低粘著系數下由氣

制動補充，在某些情況下由于載荷原因，這樣的補充制動方式是必要的。要啟動快速制動，必須將主控制器手柄置于快速制動位。制動指令可以撤消，將主控制器手柄置于零位置或牽引位可以緩解快速制動，此時列車不需要停穩便可緩解。

4. 停車制動：由彈簧施加，由壓縮空氣緩解。停車制動為每節車單獨控制，可以使列車在AW3載荷下在60‰的坡道上停穩而不發生溜車。當列車停穩，將鑰匙開關轉置“ON”位置并按下位于司機臺上的紅色執行按鈕“施加停車制動”，可施加停車制動。將鑰匙開關轉置“ON”位置并按下綠色的“停車制動緩解”按鈕，可以緩解停車制動。

5. 保壓制動：是為了防止車輛在停車前的沖擊和停車后的溜行。它分兩個階段實施：⑴當列車制動速度小于6km/h。DCU觸發保壓制動信號，同時輸給ECU，這時，由DCU控制的電制動逐步退出，由ECU控制的氣制動替代。a ⑵接近停車時，一個小于制動指令的保壓制動由ECU開始自動實施。

15. 簡要概述地鐵四號線車輛制動控制系統的特點和功能。

廣州四號線車輛控制系統與一二號線車輛最大的區別就是設計思路不同：一二號線采用集中式控制，即一個制動微機控制單元控制同一個車輛的兩個轉向架。而四號線采用的是架空式，即一個制動系統控制一個轉向架。每一節車各有一個S閥和一個G，一個閥控制一個轉向架。其中兩個G閥中有一個是主G閥，負責與列車總線的通訊功能，例如，接收各種與制動有關的信號（如制動指令值PWM信號，電制動實際信號等）。然后控制兩個S閥和另一個G閥，當主G閥故障時，通訊給另外一個G閥，備用G閥取代主G閥的功能，由其他三個閥補充故障閥所失去的制動力，避免了因為一個閥的故障而導致整節車制動力的消失，這樣提高了列車運行的可靠性。這是EP2002與一二號線集中式控制相比最大的優點。制動計算將根據PWM制動命令和沖擊限制以及車重。在正常情況下，主G閥累計計算每個VVVF的電制動力大小，然后計算出所必需的摩擦制動力后，平均地分配給A-B單元的制動閥。G閥和VVVF之間的通訊如下：

保壓制動

S閥產生電控制信號直接控制氣閥，對該轉向架的電空制動和車輪的防滑進行控制，并通過制動CAN總線與網關閥進行通信。另外，S閥還對該轉向架的氣制動系統進行故障診斷及故障顯示。G閥除了具有S閥的功能外，還具有該節車制動管理功能。施加制動時，它接收各種與制動有關的信號，計算出當時本節車所需氣制動力大小的電信號，并將電信號傳輸給其他三個閥，每個閥根據本轉向架的載重而換算出相應的空氣壓力并通過氣閥單元調整出需要的空氣壓力傳向轉向架的盤形制動器來施加氣制動。下面以常用制動為例說明EP2002的功能。

制動命令是靠列車線、制動模式以及電源模式的不同匹配，由PWM,TMS發出的，其中PWM列車線為優先，若PWM出現故障，則以TMS作為備用。

當G閥和S閥沒有電源輸入或者沒有控制信號輸入時，常用制動控制將默認僅對有效的制動閥進行常用制動緩解。如果沒有電制動，每車將會將根據沖擊限制和載荷信號調節空氣制動壓力大小。

16. 說明四號線地鐵車輛電制動和氣制動的切換過程

四號線地鐵車輛制動系統采用的是電制動為主，氣制動為輔的制動方式。在正常情況下，主G閥累計計算每個VVVF的電制動力大小，然后計算出所必需的摩擦制動力后，平均地分配給A-B單元的制動閥。VVVF發給G閥電制動力大小信號，G閥算出需要的摩擦制動。在速度大約為6km/h(具體數值可調)時，VVVF將會向G閥發送一個電制動減弱信號，空氣制動壓力隨之按照比例增大。除保持制動外，在電空制動轉換后，空氣制動壓力將根據沖擊限制與載荷成正比。a

17. G 閥硬線的輸入輸出信號的種類

G 閥的輸入信號有電源110V、電源0V、快速制動丟失信號、緊急制動環路信號、制動模式信號、牽引模式信號、保持制動請求信號、ATO模式信號及制動力信號。

G 閥的輸出信號有制動施加信號、空壓機啟動信號、主事件信號及ECU關閉信號。

18. S 閥硬線輸入輸出信號的種類

S 閥的輸入信號有110V、0V 和安全回路信號。輸出信號有制動施加信號。

19. 載荷（車重）信號的采集過程

每個轉向架上取一個空氣簧的壓力信號。從每輛車上的兩個轉向架采集的空氣簧壓力取平均值，作為載荷信號計算空氣制動壓力。載荷信號同時傳給TMS。

連續不斷的采集空氣簧的壓力信號，以此不斷地計算空氣制動壓力。

載荷信號連續不斷的傳送給TMS。當TMS系統發出所有車門均被關閉的信號時，載荷信號將被固定。

若一個轉向架的AS（空氣彈簧）傳感器發生故障，將默認取AW3信號，并把此值與另一個轉向架的AS（空氣彈簧）壓力值平均作為車重信號。

若一個車的兩個AS（空氣彈簧）傳感器同時發生故障，將默認取AW3信號作為車重信號。

AS（空氣彈簧）壓力傳感器的最小檢測點為1bar。如果低于1bar，將默認取AW3信號，并把此值與另一個AS壓力值平均作為車重信號。a 若兩個AS（空氣彈簧）壓力傳感器的值均低于1bar，將默認取AW3信號作為車重信號。a

20. 用一列正常的列車對一列沒有動力的車進行救援，則要在氣路上對救援的車采取的措施

對被救援車做如下操作：施加停車制動→緩解氣制動→切除所有車的B07→緩解停車制動。

21. 車輪防滑控制

由于受氣候環境等影響，輪軌間的粘著將會有較大的變化，當粘著低至一定值而不能與制動力矩要求相適應時，將出現打滑。制動著的車輪在鋼軌上由滾動變成滑行，其間必經過一個“滾滑”階段，即車輪“連滾帶滑”地向前行進一段距離后才進入滑行。

車輪防滑保護在EP2002 控制系統中提供。系統將通過控制制動力來檢測和校正車輪滑動。安裝在每個車軸上的一個BCU 速度傳感器用于監測車軸速度。此信息通過CAN BUS 總線在兩個EP2002 閥間共享。

如果EP2002 控制系統檢測到車輪滑動，它將調整制動氣缸壓力，以控制發生滑動的車軸。如果在制動過程中檢測到任何車軸上的滑動，WSP 控制可以針對每個車軸獨立地改變其制動力。采用兩種滑動檢測方法來確定在一個持續時段中是否存在粘著力過低的情況：

1）單一車軸過大的減速度。

2）每一車軸的速度與參考速度之間的差值。

一旦通過上述兩種方法之一檢測到了滑動，WSP 控制系統能夠精確地調整滑動水平。這樣可以在低粘著力條件下最大程度提高制動力，同時保證不發生車輪損壞。一旦WSP 控制系統確定粘著條件已經恢復正常時，系統將恢復制動力的大小，對地速度測試被停止。a

22. 說明四號線地鐵車輛高度閥的作用原理（參見下圖）。

空氣彈簧橡膠氣袋內的壓力空氣可由安裝在轉向架構架和車體底架的高度閥調節，在不同載荷情況下充氣、放氣和保持壓力。使車輛地板面高度不受車內乘客的多少和分布不均的影響，保持水平并和軌面保持一定距離。在正常載荷位置（保壓），充氣通路V?L和放氣通路L?E均關閉；在增載位置（充氣），V?L通路開放，當風缸壓力空氣充入空氣彈簧，直到車輛地板面上升到標定高度；在減載位置（排氣），L?E通路開放，空氣彈簧向大氣放氣，直到地板面降至標定高度。

，保壓ΔhΔ，充氣Δα

Δh

圖2

23. 四號線采用的是盤式制動，制動盤的裂紋和磨耗的評估

四號線制動采用的是盤式制動，其結構如下圖3，圓盤材料為灰鑄鐵，輪軸材料是鋼。其摩擦表面可以允許有細微的裂紋，但有一定的范圍。如下圖，其允許裂紋的范圍為a 100mm，b>80mm；但制動盤絕對不允許有通過裂紋，如圖5。

上圖中，H 磨損最大值為2mm，S為剩余厚度，G為磨損限度，V為磨損限度標志；左圖為凹磨損，右圖為傾斜磨損。

第八章廣州地鐵的車門控制系統

車門的控制是由電控制制太縮空氣，然后由壓縮空氣通過氣缸轉換成機械動作。每扇門的氣動控制原理圖如下例圖。a