第1章 电气化轨道交通概述

第1章电气化轨道交通概述

1.1 电气化轨道交通的起源与发展

电气化轨道交通是指利用电能作为牵引原动力的轨道交通。由于它具有牵引功率大、能源综合利用率高、劳动生产率高、便于实现自动化控制等优点，自其诞生以来的一百多年间得到了大力发展，现已成为轨道交通现代化的标志。

世界上第一套具有现代雏形的“电气化轨道交通系统”出现在1879年5月31日开幕的德国柏林世贸会上，由西门子公司和哈尔斯克公司联合推出。该系统由“一条轨距1m，长300m的椭圆形轨道；一条铺设于两走行轨中间的供电轨（俗称第三轨， DC150V供电，与两走行轨构成牵引网）；一台2.2kW直流电机驱动的‘电力机车’以及三节敞开式‘客车车箱’”组成。最高运行速度13km/h，一次可容纳18名乘客（每节可乘坐6人），如图1-1所示。

图1-1 世界上第一条电气化轨道交通系统

这套现在看起来像游乐园儿童玩具的“电气化轨道交通系统”，奠定了现代电气化轨道交通的基本模式，是现代电气化轨道交通的先驱。

初期的电气化轨道交通系统由于受电力技术的限制均采用低压直流供电，随着电力技术、电子技术的发展，电气化轨道交通系统逐步向高压、交流和大功率牵引发展，并从运输形式上逐步演化为城市地铁、城市轻轨和干线电气化铁路等形式。

1.1.1 地铁及轻轨的发展

地铁是地下铁道的简称，它是指单向输送能力在3万人次/小时以上，轴重相对较重的城市轨道交通系统。它是电气化轨道交通的最先应用形式。世界第一条地铁于1863年在英国伦敦建成通车（蒸汽机车牵引），1893年实现电气化牵引。

目前、全世界己有40个国家80多座城市拥有地下铁道，运营里程近6000km，有14座城市的地铁运营里程在100 km以上，其中纽约和伦敦的地铁线超过400 km，巴黎地铁线超过300 km，近期还有20多个国家30多个城市的地铁线处于建设之中。

轻轨是指轴重和运输量比地铁小的城市轨道交通系统，它是在有轨电车的基础上发展起来的。1886年蒙哥利市开始出现有轨电车系统，到20世纪上半叶，美国、欧洲各国、日本、中国、印度都有了有轨电车。但旧式有轨电车速度慢、噪声大、占用城市街道、舒式度差，在汽车交通的冲击下纷纷落马，到1970年时全世界仅有8个城市还存在有轨电车。当汽车交通的弊端（交通堵塞、空气污染、噪声扰民、能源危机）显现出来之后，国际上一些大城市便利用现代化技术改造旧式有轨电车，建成了现代化技术很高的轻轨交通系统，行车间距3~5分钟，信号系统由计算机控制，全部列车可以无人驾驶全自动控制方式运行。

中国第1条地铁是北京地铁，始建于1965年，1969年9月通车，西起苹果园、东至北京站，线路全长24 km，设车站17座；1984年北京地铁开始第2、3期工程建设，2000年5

月，北京开始轻轨交通（从西直门至回龙观）的建设，2001年建成通车，全长40.8 km，车站17座。到2010年底，北京地铁及轻轨交通的运营里程将达到419km以上。

根据《中国城市及城际轨道交通发展与规划》，除北京外，中国的天津、上海、广州、深圳、香港、台北、高雄、台中、武汉、南京、重庆、成都、杭州、青岛、长春、沈阳、大连等城市都拥有自己的地铁或轻轨交通系统，有的已运营多年，有的正在建设之中。至2010年，中国城轨交通里程总数将达到2091.15km。

1.1.2 电气化铁路的发展

世界第1条商业运营的电气化铁路于1893年诞生在瑞典，线路全长11km，直流供电。由于受两次世界大战的影响，电气化铁路在20世纪上半叶几乎处于停滞状态。二战之后，工业发达国家急剧增加的运输需求和各行业间的激烈竞争，各国铁路部门开始了大规模的铁路现代化建设，主要是铁路电气化建设，电气化铁路的建设速度不断加快，平均每年新建电气化铁路均在5000km以上。到20世纪70年代末，欧洲、日本以及前苏联的铁路干线均已实现电气化。20世纪80年代以后，以中国和南非为代表的发展中国家也加快了电气化铁路的建设步伐，南非在1997、1998两年间就修建了7898km电气化铁路，平均每年建成近4000km，创造了世界电气化铁路建设速度的历史记录。

在电气化铁路建设里程不断增加的同时，电气化铁路的运行速度也不断提高，1964年10月1日，日本新干线首次使用轮轨系和弓网系组成的运输系统突破210km/h的实际运营速度，这给世界铁路运输带来了希望和竞争。随后，日本与德、法等欧洲诸国间展开了高速运输的激烈争夺，其创造的世界最高试验纪录如表1-1所示。

表1-1 电气化铁路最高试验速度纪录表

中国第1条电气化铁路是宝（鸡）~成（都）铁路，始建于1955年，1961年8月15日宝鸡至凤州段（93km）建成通车，该段电气化线路由3个马蹄形和1个螺旋形构成，盘旋于秦岭的崇山峻岭之中，最小曲线半径300 m、最长隧道2,360 m、30‰的大坡道长达20 km，其行车条件十分艰难。由于历史原因，工程建设建建停停，至1975年7月1日，全长676km 的宝成电气化铁路才实现全线通车。

改革开放后，中国电气化铁路得到了突飞猛进的发展，1998年建成第1条时速160~200 km的广深准高速电气化铁路。2002年底中国电气化铁路总里程突破20,000 km，电化率达33％，完成总运量的45％以上。2006年底，中国电气化铁路的运营总里程仅次于俄罗斯，位居世界第二。2007年4月中国铁路实施第次大提速后，时速200km以上的运营线路达6200km，位居世界第一。2008年京津城际客运专线建成通车，最高试验速度394km/h，运营速度300~350km/h。根据《中长期铁路网规划》，到2020年，全国铁路运营里程达100,000km，电化率达50%以上。

1.2 电气化轨道交通的组成

电气化轨道交通是指基于“轮-轨”关系”和“弓(靴)-网(轨)”关系的交通运输形式。电气化轨道交通系统主要包括工务系统、信号和通信系统、机务系统三大系统。工务系统完成

铁路线路的运营维护和保养；信号和通信系统（电务系统）是保证列车运行安全和调车作业安全的基础设施，它可有效提高铁路运输效率，降低运输成本；机务系统包括牵引机车车辆、牵引供电系统两大部分，它是实施电力牵引的主体。三大系统有机结合，相互协调，构成和谐的电气化运输大动脉。

1.2.1 铁路线路

铁路线路是机车车辆运行的基础，它承受机车车辆轮对的巨大压力和冲击，并引导机车运行方向。铁路线路的质量直接影响列车运行安全和旅客乘座舒适度。铁路线路是一个整体的工程结构，包括路基、桥隧建筑物和轨道三大部分。

1线路的平面和纵断面

铁路线路在空间的位置是用它的线路中心线表示的。线路中心线在水平面上的投影叫做线路平面，它反映了线路的曲直变化和走向。线路中心线在垂直面上的投影叫线路的纵断面，它反映了线路的起伏变化和高程。接触网的所有几何参数均是以线路中心线为坐标的，搞清这些概念对学习接触网十分重要。

(1)线路平面及平面图

线路平面由直线、缓和曲线、圆曲线组成，在铁路线路上，直线和曲线不能直接相连，它们之间必须通过缓和曲线连接，如图1-2所示。

图1-2直线、缓和曲线、曲线的相互关系

缓和曲线的半径从直线端的无穷大变化到圆曲线端的圆曲线半径，这一过程使列车离心力逐渐增加，从而避免了轮轨间的突然冲击，改善了行车条件，提高了旅客舒适度。缓和曲线的设置还使曲线的轨距加宽和外轨超高得以过渡。

按一定比例将线路中心及两侧的地形地貌投影到水平面内，并标明相关资料，就得到线路平面图，如图1-3所示。

图1-3 铁路线路平面图

线路平面图表明了线路中心的曲直变化和里程，沿线车站，桥隧建筑物等的数量和位置，以及用等高线表示的沿线地形、地物情况。

线路平面图与接触网的设计和平面布置密切相关，接触网平面图是在线路平面图的基础

上进行布置和设计的。

(2) 线路纵断和纵断面图

线路纵断面由平道和坡道组成，坡道用坡度和坡段长度表示。坡度的计算公式为

1000?=L

h i ‰ （1-1） 式（1-1）中，h －坡道段始点与终点的高差（m ）；

L －坡道长度(m)。

坡度有正、负之别，上坡为正，下坡为负，平道为零。

坡道的长短和坡度的大小影响着一个区段甚至整条线路的运输能力、运营质量和线路造价。坡道的长短和坡度的大小对电力机车和牵引供电系统的设计有重大影响，对接触网的电分相设置、导线高度、悬挂弹性、吊弦长度有直接影响。坡道长度和坡度的设计应综合考虑线路等级、运行速度、牵引机车、牵引供电、线路造价等因素。

坡道与坡道，坡道与平道的交点叫变坡点，列车经过变坡点时，由于坡度的突然变化，会使车钩内部产生附加应力，坡度变化越大，附加应力也越大，容易造成断钩事故。另外、坡度的突然变化也会引起弓网的附加振动，使弓网接触力增大或减小，从而引起弓网受流质量的恶化。

为保证列车运行平顺和安全，坡道与坡道、坡道与平道、平道与坡道之间必须通过竖曲线过渡，竖曲线是纵断面上的“缓和曲线”，其半径为10000m （I 、II 级线路）和5000m （III 级线）。竖曲线对接触网吊弦长度计算有一定影响。

按一定比例将线路中心线投影到垂直面内，并标明平面，纵断面的各项资料就构成纵断面图，如图1-4所示。

图1-4 线路纵断面示意图

纵断面图的上部为图，表明线路中心线（即路肩设计标高的连线）、地面线、车站、桥隧建筑物等相关资料。纵断面图的下部为表，表明线路地质概况、设计坡度、地面标高、路肩设计高程及线路平面的有关设计资料。

线路纵断面图与接触网的基础设计、接触线高度及坡度设计、吊弦长度计算密切相关。 2 路基和桥隧建筑物

路基和桥隧建筑物是线路的基础，它们直接承受轨道传递来的载荷，其状态与线路质量密切相关。

(1) 路基

路基由路基本体、路基防护和加固建筑物、路基排水设备三部分组成。路基横断面最基本的有路堤和路堑两大类。当铺设轨道的路基高于自然地面，经填筑形成的路基叫路堤；当铺设轨道的路基低于自然地面，经开挖形成的路基叫路堑。实际路基横断面有介于二者之间的，如半路堤、半路堑、半路堤半路堑以及不填不挖等。路基断面如图1-5所示。

1－地面线2－边坡3－路基面4－护道5－纵向排水沟6－侧沟7－隔离带8－弃土堆9－截水沟

图1-5 路基断面示意图

接触网支柱基础与路基关系密切，支柱基础的施工不能破坏路基设施，也不能损伤路基的强度。

(2)桥隧建筑物

桥隧建筑物包括桥梁、涵洞、隧道等设施。

桥梁由桥面、桥跨结构、墩台及基础三大部分组成，如图1-6所示。

图1-6桥梁组成示意图

桥跨结构是桥梁承受载荷、跨越障碍的部分；墩台是桥跨结构的支承体，其中设于桥梁中部的支座称为桥墩，设于桥梁两端的支座叫桥台，桥墩和桥台的底部称为桥基础。

桥的种类很多，按建筑材料可分为：钢桥、钢筋混凝土桥和石桥；按桥梁的长度可分为：小桥（20m以下）、中桥（20~100m）、大桥（100~500m）和特大桥（500m以上）；按跨越的障碍物分：跨海大桥、跨河桥、谷架桥和立交桥；按受力情况可分为：梁桥、拱桥和斜拉桥。

涵洞一般置于路堤之下，横穿路堤，与桥梁处不同，涵洞处路堤通常是连续的。涵洞按其作用可分为泄洪涵、交通涵以及二者的合并。涵洞的单孔孔径一般在0.75~6.0m之间。

隧道是铁路线路穿越山岭或大河（水底隧道）的必要建筑物，修建城市地铁也必须修建地下隧道。隧道的两端修有洞门，以保持洞口上方仰坡和两侧边坡的稳定，并将雨水引离隧道；隧道内部一般用石头和混凝土材料衬砌，以防止四周岩层塌落、变形及渗水；为保证线路维修人员、接触网作业人员以及行人的人身安全，在隧道洞身两侧应修建避车洞。

桥隧建筑物与接触网的设计密切相关，为了避免接触网基础工程施工对桥隧建筑造成伤害，同时也为了增加接触网基础工程的安全性和稳定性，在桥隧工程设计施工时，应将接触网基础工程的设计和施工做统一考虑，同步施工。

3轨道

轨道由钢轨、轨枕、道床、联结零件、防爬设备及道岔等主要部件组成。

（1）钢轨

钢轨的作用是引导机车车辆的运行方向，承受轮对传递的巨大压力并将之传递给轨枕。在电气化轨道交通系统中，钢轨还是牵引网和信号轨道电路的一部分，对钢轨在电气上还有特殊要求。

钢轨头部踏面下16mm处两钢轨工作边之间的最小距离叫轨距。直线区段的标准轨距为1435mm，曲线区段的轨距应适当加宽，其加宽量与线路曲线半径和线路最高运行速度有关。曲线区段的轨道加宽和外轨超高对弓网关系有相应影响。

钢轨的型号是用单位长度质量表示的，单位长度质量越大其强度越高，对列车的高速运行和重载运输越有利。中国标准钢轨的型号有75kg/m，60kg/m，50kg/m和45kg/m四种，其标准长度有12.5m和25m两种。目前应用最多的是60kg/m 、25m钢轨。

随着技术的发展，长钢轨（无缝轨）线路的应用会更加广泛，长钢轨由多条标准轨焊接而成，其长度一般在2000m左右。铺设无缝轨的关键技术是克服钢轨因温度变化而形成的内应力问题，随着无缝线路施工技术的完善，为提高列车运行平稳性、乘坐舒适性、减少噪音、减少线路维护工作量，无缝轨的长度会越来越长，最终实现两车站间的钢轨全部无缝连接。目前，世界上最长的无缝轨在日本，其长度达48km。

（2）轨枕

轨枕的作用是支承钢轨并将钢轨传来的压力均匀地传递给道床，保持钢轨应有的位置和轨距。轨枕应具有必要的坚固性、弹性和耐久性，制作简单、造价低、铺设和养护方便。

轨枕主要有木枕和钢筋混凝土枕，后者使用较多。随着客车运行速度的提高和货车运输重量的增大，对轨枕的要求也在提高，宽钢筋混凝土轨枕和整体道床得到大量应用。宽钢筋混凝土轨枕的宽度是普通轨枕的两倍，其厚度略有减少，它与道床的接触面加大，道床所承受的压应力减小，从而改善了钢轨的受力条件，降低了轨道沉降，道床坑洼和道床脏污现象大大减少。

（3）道床

道床是铺设在路基面上的道碴层，其主要作用是支承轨枕并将轨枕传来的压力均匀地传给路基；固定轨枕位置、阻止轨枕的纵向和横向移动；缓和机车车辆轮对对钢轨的冲击；调整线路的平面和纵断面。

随着技术的进步和运营需求的提高，出现了一种新型道床――整体道床。整体道床又称无碴轨道，是一种用混凝土取代道碴层的刚性轨下基础。无碴轨道具有轨道稳定、平顺、使用寿命长、养护维护工作量少，维护费用低的优点，但其存在造价高、施工要求高、出现病害后难于整治，噪音大的缺点。

（4）道岔

道岔是两条或两条以上的轨道在平面上进行相互连接和交叉的设备，其作用是使机车车辆由一条轨道进入另一条轨道。

道岔可分为单开道岔、对称双开道岔、不对称双开道岔、菱形交叉、交叉渡线和交分道岔等。其中单开道岔是用得最多的一类道岔，其基本结构如图1-7所示。

中国定型生产的单开道岔有9、12、18、30、38号道岔，它们所允许的侧向过岔速度分别为：30 km/h、45 km/h、80 km/h、140 km/h和140km/h。道岔型号是用道岔号来表示的，道岔号是辙叉角的余切值，道岔号越大，其侧向通过速度越高，同时其道岔长度亦增长许多。

中国高速线路一般采用18号和38号道岔，其基本参数如表1-2和表1-3所示。

图1-7单开道岔结构平面布置图

表1-2 18号60kg/m可动心轨高速单开道岔参数表单位（m）

表1-3 38号60kg/m轨可动心轨高速单开道岔参数表单位（m）

线路道岔与接触网平面设计密切相关，道岔区上空接触网线岔布置是接触网平面布置、接触网施工与运营维护的重点，线岔布置与道岔形式、受电弓型号与尺寸密切相关。

4限界

铁路限界是为确保机车车辆的运行安全，防止机车车辆撞击邻近线路的建筑物和设备，而对机车车辆和接近线路的建筑物、设备所规定的不允许超越的轮廓尺寸线。

铁路基本限界有机车车辆限界和建筑接近限界两种。建筑接近限界包括直线建筑接近限界，桥隧建筑限界及桥梁建筑限界。机车车辆限界和直线建筑接近限界如图1-8所示。

机车车辆限界是机车车辆及其运载货物横断面的最大极限尺寸，它规定了机车车辆不同部位的宽度和高度的最大尺寸以及底部零件至轨面的最小距离。

建筑接近限界是一个和线路中心相垂直的横截面，它规定了保证机车车辆安全通行所必需的横截面最小轮廓尺寸。

货物任何部分的高度和宽度超过机车车辆限界时，称为超限货物，按货物超限的程度分为一级、二级和三级超限货物。一、二级超限货物限界如图1-9所示。

接触网的所有建筑物和设备设施都应满足建筑接近限界要求。

图1-8机车车辆和直线建筑接近限界1-9一级、二级超限限界

1.2.2 铁路信号系统简述

1 铁路信号系统的基本概念

铁路信号设备包括铁路信号、联锁、闭塞、调度集中和列车运行速度控制系统等。

铁路信号是指示列车运行和调车作业的强制性命令，行车人员必须严格遵守。

联锁是指为保证列车运行及调车作业安全，在道岔、进路（列车或调车由一点运行到另一点所经过的线路和道岔）与信号机之间建立的一种互相制约关系。联锁设备是指完成上述功能的车站信号设备。联锁形式有电气集中联锁和计算机联锁。电气集中联锁是用继电器实现道岔、进路和信号机三者之间的联锁关系，在集中控制区域设有轨道电路。计算机联锁是在电气集中联锁的基础上，用计算机对道岔、轨道电路、信号机等设备进行信息采集和处理，并对相应设备进行控制。

为防止列车发生冲突和追尾事故，在同一个区间（或闭塞分区）同一时间内只能有一辆列车运行，为此而采取的防护措施叫闭塞。

闭塞有半自动闭塞和自动闭塞之分。半自动闭塞是通过装在区间两端车站控制室内的半自动闭塞机和两站相对方向的出站信号机实现的，在两车站间（区间）的线路上只能有一列列车运行，只有当该列列车达到下一站，区间空闲经对方车站同意并办理完规定的闭塞手续后，才能开放出站信号机。为了提高线路利用率，加大行车密度，一般采用自动闭塞方式。所谓自动闭塞是指利用运行中的列车自动完成闭塞作用的闭塞形式，轨道电路将两站间线路划分为若干个闭塞分区，通过列车轮对短接（或断开）轨道电路实现占用或出清闭塞分区，并给设在每个闭塞分区入口处的信号机以相应信号指示。自动闭塞方式能反映列车运行或线路断轨情况。

调度集中是指基于远动理论（遥测、遥控、遥调、遥信、遥视）基础上的结合铁路运营特点和具体要求构建的集中调度系统，它由调度集中总机、调度集中分机、进路控制终端、表示盘、车次输入终端、行车信息输出设备等组成。调度集中系统能使调度员通过遥控设备直接控制所辖区段内各车站上道岔和信号设备、办理列车进路、组织和指挥列车运行，了解

道岔和现场信号设备状况。

列车运行速度控制系统包括机车信号装置、自动停车装置、列车速度监督和控制设备，机车信号装置和自动停车系统可独立使用，也可配套使用。机车信号装置是将地面信号机的显示及其它各类信息，连续不断地传递到机车上，并控制机车信号机显示的设备，它是一种单向控制设备。

2 轨道电路

轨道电路是实现自动闭塞和信号控制的基础设施，其作用是监督列车对轨道的占用情况、传递行车信息等，轨道电路原理如图1-10所示。

当闭塞分区内无列车时，送电端送出的电流信号经钢轨达到受电端，轨道继电器受电处于闭合状态，给出相应指示信号表明闭塞分区空闲；当闭塞分区内有列车时，轮对将两轨短接，送电端送出的电流信号无法达到受电端，轨道继电器失电处于开断状态，给出相应指示信号表明闭塞分区被占用。

图1-10轨道电路工作原理示意图图1-11 扼流变压器工作原理图轨道电路按供电电源可分为直流轨道电路和交流轨道电路；按所传电流特性可分为连续式轨道电路、移频式轨道电路、数字式轨道电路；按分割方式可分为机械绝缘轨道电路和电气绝缘(无绝缘)轨道电路；按使用处所可分为区间轨道电路和站内轨道电路；按有无道岔可分为道岔区轨道电路和无岔区轨道电路；按适用区段可分为非电化区轨道电路和电化区轨道电路等。

由于电气化铁路采用工频交流供电，牵引回流与轨道电路信号均经过钢轨，因此、轨道电路需采用非工频轨道电路；为减少牵引电流对信号设备的干扰，并为牵引电流在轨道绝缘节处提供电流通路，在机械绝缘轨道电路中需增加扼流变压器。扼流变压器的工作原理如图1-11所示。

扼流变压器对牵引电流阻抗很小，对信号电流阻抗很大，沿两轨流通的牵引电流在轨道绝缘处通过扼流变压器的上下部线圈、中心抽头流向另一扼流变压器的中心抽头和上下部线圈，然后流向相邻的钢轨中。由于牵引轨中的牵引电流大小相等，扼流变压器的上下部线圈匝数相同，牵引电流在上下部线圈中产生的磁通量大小相等、方向相反，总磁通为零，对信号设备无影响。但当两轨牵引电流不平衡时，牵引电流在线圈中产生的总磁通不为零，由此会对信号设备带来不利影响，需加防护，其主要措施有调节双轨阻抗、加大钢轨接续线载流面积、采用等阻抗引接线等。

一般轨道电路只能监视列车是否占用闭塞分区，不能传输其它信息，因此不能适应高速线路和无缝钢轨线路的运行要求。在高速线路中均采用数字移频式无绝缘轨道电路。

无绝缘轨道电路是指无机械绝缘轨道电路，它利用谐振原理将长钢轨线路从电气上划分为若干个闭塞分区，从而实现列车线路的全自动闭塞。

无绝缘轨道电路由两个谐振单元(BA)构成，如图1-12所示。BA1由L1和C1构成，BA2由L2，C2，C0构成。载频确定后适当选择两BA的参数，使本区段的调谐单元对相邻区段的频率呈串联谐振，移频信号被短路；而对本区段的频率呈容抗，与26m钢轨和SVA的电感配

合发生并联谐振，移频信号被接收。SVA用于平衡两轨间的不平衡电流，还参加调谐区工作，保障维修安全；补偿电容消除钢轨感性，保证轨道电路的传输距离

图1-12 电气绝缘节原理示意图图1-13 UM2000电气绝缘节示意图

移频式无绝缘轨道电路有UM系列无绝缘移频轨道电路；WG-21A型无绝缘轨道电路；ZPW-2000A无绝缘轨道电路和ZPW-2000R无绝缘轨道电路。

UM71无绝缘移频轨道电路的载频信号为1700,2000,2300,2600Hz，频偏 11Hz；低频信号为10.3~29Hz,间隔1.1Hz，共可载18位信号。

UM2000是数字编码无绝缘轨道电路，将单频信息改为27位数字编码，其中有效信息21位，前6位为循环冗余校验码(CRC)，中间18位为实际使用码，其中线路坡度信息4位(16个等级)、目标距离信息6位(按5m精度划分)、速度信息8位，最后3位预留。UM2000的电气隔离原理和载频与UM71相同，但增加了补偿调谐单元DB，如图1-13所示。DB平时对轨道起补偿作用，当通用调谐单元BU故障时起备用作用，增加了系统的安全性和可靠性。

ZPW-2000系列无绝缘轨道电路是在吸收UM71轨道电路优点，克服其在传输安全性和传输长度上存在的问题后研发生产的，它是中国高速铁路使用的主流轨道电路。

由于轨道电路和牵引回流都使用钢轨，为避免牵引回流对轨道电路产生干扰，或者烧损轨道电路，设计接触网的接地系统和回流系统时必须考虑轨道电路的原理和轨道电路结构；同理，设计轨道电路时也必须充分考虑牵引回流的干扰问题，采取有效的防护措施。

1.2.3 电力牵引机车

电力牵引机车是将电能转换为机械能以产生牵引功率的机车，它有电力机车和电动车组两大类。根据电传动方式，电力牵引机车可分为直流供电＋直流驱动；交流供电＋直流驱动；直流供电＋交流驱动；交流供电＋交流驱动等几大类。随着电力半导体开关及系统控制理论的迅速发展，电力牵引机车的传动方式已由交直传动转向交直交传动，发达国家新造的高速动车组、重载机车和客货通用机车已全部为交流传动机车。

1 交流传动电力机车

交流传动电力机车也叫交直交电力机车，其电路按作用可分为主电路、控制电路和辅助电路三部分。

主电路由牵引变压器、牵引变流器、牵引电动机等主要部件构成，如图1-15所示。

主电路的作用是将取自接触网的单相工频交流电变换成满足牵引电力要求的可连续平滑变频、变压的对称三相交流电，经牵引电机产生机械牵引力，以满足电力牵引的要求。主电路的基本工作原理如下：受电弓将接触网上的交流电送到牵引变压器的高压绕组，3个副边牵引绕组各自给牵引变流器的3台脉冲整流器（四象限变流器）供电，3台四象限变流器给2个并联工作的直流中间回路供电。PWM逆变器将中间直流回路的恒定直流电变换为频率和幅值均可独立调节的对称三相交流电，每台逆变器向1个转换架上的2个牵引电力供电。

控制电路实现对机车的控制，即根据列车运行状态（牵引、制动、前进、后退）和负载变化情况选择异步电机的相应自然特性及其上的稳定工作点。目前，交流电机的控制方法有转差频率控制、磁场矢量定向控制、直接转矩控制等。其中直接转矩控制优点明显，有较

好的应用前景。

主变压器辅助电路提供860V电源，向牵引风机、空气压缩机、油散热器风机、变流器油泵、变压器油泵等供电。

图1-15交直交电力机车主电路原理图

2 动车组

动车组是具有固定编组的一组动车和拖车组成的机车车辆，牵引动力系统在动车里，全部或部分辅助系统在拖车里。动车组可分为动力分散型和动力集中型，如图1-16所示。

图1-16动车组的组成及其动力模式

动力分散型具有充分利用车辆载客，增加列车载客量；轴重轻，可较好解决高速列车大牵引力与轴重限制之间的矛盾；可充分利用动力制动功率，具有较好的制动性能等优点。但动力分散型高速列车的振动和噪声会影响车厢内的舒适度，为隔振降噪增加技术难度；动力设备工作环境差，故障率相对较高；列车只能单元编组，车辆利用率降低；动力设备分装在各车辆，给车辆本身减重增加了困难。相反、动力集中型能较好解决动力分散型存在的问题，但它又没有动力分散型的优点。

动车组的车顶设备有受电弓及其附属装备、制动变阻器、空调机组（日本动车将空调机组装于车下）等。

1.3 牵引供电系统

牵引供电系统是向电力牵引机车提供牵引动力的能源供给系统，其职能是全天候不间断的安全可靠的向电力牵引机车提供电能。牵引供电系统包括牵引电能的产生、馈出和传输三大部分。如图1-17所示，人们习惯将“牵引变电所、接触网、电力机车(或动车组)”合称为电气化铁路的三大“元件”。

发电机升压变压器降压变压器

输电线路用户发电厂

配电系统G TM TM

L

接触网馈线27.5kV 牵引变电所钢轨

110kV 专用高压输电线路牵引)供电系统

电

气

化

铁

路

供

电

系

统回

流

线受电弓或 220kV

图1-17 电气化铁路供电系统示意图

牵引供电的制式不同，牵引供电系统的种类和组成也不相同。

1.3.1 直流牵引供电系统

考虑到城市轨道交通的牵引功率和供电半径并不大以及高电位对人身和设备的安全威胁，地铁与轻轨的牵引供电系统毫无例外地采用直流低压供电制式，其常用的供电电压有DC750V 、DC1500V 和DC3000V 。城轨交通牵引负荷是电力系统的一级负荷，其变电所必须采用双路独立电源供电，且互为热备用，供电网络如图1-18所示。

图1-18 国家电网与地铁供电系统示意图 图1-19 主变电所主接线图

直流牵引供电系统由主变电所、牵引变电所、牵引网、变配电系统四部分组成。

主变电所将城市电网高压电变成牵引供电系统和变配电系统所需要的电压，并向牵引变电系统和变配电系统供电，其主接线如图1-19所示。

牵引变电所设有两路独立电源，两套整流机组，其主结线如图1-20所示。一般将牵引变电所和降压变电所合建于地下车站的站台端，形成牵引降压混合变电所。相邻牵引变电所

之间的距离一般为2~4km。

直流牵引网包括馈电线、接触网（或接触轨）、牵引回流系统组成。由于直流电流存在严重的迷流腐蚀，必须对直流牵引回流作技术上的防护，如安装地下排流金属网，将钢轨与地绝缘（必须防护钢轨高电位对人和设备的危害），降低走行轨电阻，缩短变电所间距，安装第四回流轨等，由此造成直流牵引回流系统和接地系统相当复杂。

变配电系统由降压变电所和动力照明系统两部分组成，降压变电所设在每个车站站台的两端，各负责半个车站和相邻半个区间的供电，降压变电所内设两台电力变压器，两路电源可以来自主变电所，也可来自相邻牵引变电所，其主结线如图1-20所示。

图1-20牵引变电所的主接线图1-21降压变电所主接线动力照明系统采用380/220V三相五线制配电，按其用途和重要性可分为三类负荷。

一类负荷包括事故风机、消防泵、主排水泵、售检票机、防灾报警、通信信号、事故照明等。采用双电源、双电缆、供电末端自动切换，来电自复。

二类负荷包括自动扶梯、局部通风机、普通风机、排污泵、工作照明、节电照明等。采用双电源、单电缆。

三类负荷包括空调、冷冻机、热风幕、广告照明、维修电源等。采用单电源、单电缆。

为便于运营管理，在车站两端的站台层和站厅层各设有配电室1座，以便于对本层用电设备的供电和管理。对于像车站风机、冷冻机组、消防泵、区间排水泵、通信、信号等大容量的动力设备和主要用户均由变电所直接供电。在区间、每隔100m设一个动力插座箱，箱内设三相防漏电源开关，三相插座和单相插座各一个，容量为15kw。每一回路只考虑一组使用，箱体应为防潮、防溅型。在站台层和站厅层每隔30m应设单相安全插座，单独回路供电；车站附属房间的单相插座应单独回路供电，安装防漏电开关保护。

地下隧道的区间照明设于行车方向左侧墙上，分工作照明和事故照明，每隔10m设一灯具，照明灯具应具有遮光性能，两种照明灯具相间布置。

为防止变电所双路电源失电对地铁运营造成的危害，需在站台两端各设一组镉镍碱性蓄电池组，其容量选择应满足变电所双路失电时，车站、区间220V电源30min以上的事故照明，便于地下车站的旅客安全撤出。

事故照明电源平常由两路低压电源供电，两路电源互为备用，自动切换。只有当变电所双路电源失电时，才自动切换到蓄电池组供电。

1.3.2AC25kV,50Hz牵引供电系统

1 交流牵引供电系统的组成

AC25kV 50Hz单相牵引供电系统由牵引变电所和牵引网两大部分组成。牵引变电所一方面从国家电力网中接受电能(牵引电能的产生)，另一方面将电能变换成电力机车（或动车组）可用的电压等级后馈送到接触网上(电能的馈送)，接触网将电能通过受电弓传输给电力牵引机车(电能的输送)。由于电气化铁路是一级电力负荷，必须由双路独立电源向牵引变电气供电，双路电源互为热备用，其组成如图1-22所示。

交流牵引供电系统由牵引变电所和牵引网构成，在牵引供电回路中流通的电流称为牵引电流，通过钢轨和回流线流回牵引变电所的电流叫轨回流，通过大地流回牵引变电所的电流叫漏泄电流或地回流。

图1-22国家电力网及电气化铁路牵引供电系统示意图

(1)牵引变电所

牵引变电所由牵引变压器、高压断路器等一次设备和用于监控的二次设备组成（牵引变电所的主要设备，如高压断路器、高压互感器、高压隔离开关、二次控制设备等的结构和工作原理参见专业课程《供变电工程》），其首要任务是将电力系统的三相高压电变换为适合电力机车使用的电能，其次是降低电力牵引负荷对电力系统的负面影响。

按牵引变压器的接线形式，牵引变电所可分为三相牵引变电所、三相－二相牵引变电所、单相牵引变电所等；按高压输电线的引入方式，牵引变电所可分为“T”接和“桥”接两类变电所；按变电所承担供电臂的供电方式可分为集中供电和分散供电变电所(具体内容参见专业课程《电气化铁道牵引供电系统》)。

(2)牵引网

牵引网是指由馈电线、接触网、轨道和大地、回流线等构成的作为牵引电流通路的电路。牵引电流从主变压器次边流出，经高压开关、馈电线、接触网供给电力牵引机车，然后经钢轨、大地、回流线流回主变压器。馈电线是连接牵引变电所和接触网的电力供给线，多由铜绞线（TJ150）担当；轨道在电气化铁路中有三大作用：列车导轨、牵引电流的电气回路、轨道电路的信号回路；回流线是连接轨道和牵引变电所的电气连接线，主要为牵引回流提供电气通路。接触网是牵引网的核心，是电气化铁道的主要供电设施，其功能是全天候不间断地向电力机车供电。

有关牵引网的计算有馈线电流计算、牵引网阻抗计算、牵引网电能损失、牵引网危险影响等。由于课程划分的原因，这些计算内容均放在《电气化铁道牵引供电系统》课程中。

2 AC25kV,50Hz牵引供电制式的优缺点

牵引供电的供电制式经历了低压直流、三相交流、单相低频交流、单相工频交流等几个历史阶段，如表1-4所示。目前各国采用的电流制式已逐渐趋于统一，主要制式有：AC25kV 单相工频(39.22%)；DC3kV(33.8%)；AC15kV单相低频(15.9%)；DC1.5kV(8%)。

AC25kV单相工频供电的优点主要表现在以下五个方面：

（1）能直接从国家电力系统取得电能；

（2）能以较高电压向电力机车供电，从而实现大功率供电；

（3）不需要设整流和变频设备，从而使牵引变电所的设备简化，投资降低；

（4）牵引变电所的距离大，能有效降低建设投资和运营费用；

（5）与直流供电相比，接触导线的截面积减小，电能损失减小。

表1-4 电力牵引供电制式的演变

在曹建猷院士等一批科学家的共同努力下，中国电气化铁路从一开始就选用了先进的单相工频交流制式，避免了重走先直流后交流、先低压后高压的发展老路，为中国电气化铁路的发展打下了良好的技术基础。

AC25kV单相工频供电也有其不足的一面，由于采用单相供电，电力牵引负荷的“单相独立、负荷不对称”将影响三相电力系统的负荷平衡，在三相电力系统中产生大量负序，使电网功率因数降低；电力牵引负荷的“非线性(机车整流过程非线性)性”产生大量谐波，谐波产生的高频电磁波对接触网附近的通信信号造成严重电磁干扰。

为降低负序、谐波对电力系统的影响，必须在牵引供电系统中采取必要措施平衡三相负荷，提高功率因数，消除谐波干扰。如改变牵引变压器绕组结构和接线方式；在牵引变电所牵引侧装设无功补偿装置；对牵引网采取不同的供电形式等。

3 交流牵引网的供电形式

为了减少谐波产生的高频电磁波对通讯线路的干扰，降低牵引网阻抗，减少牵引回流的地回流，降低牵引网电能损失，可在牵引网中增设回流线、BT变压器、AT变压器等，由此形成牵引网的不同供电形式。牵引网最基本的供电形式有直接供电、直供加回流线、BT供电、AT供电和CC供电五大类，其原理如图1-23所示。

(1) 直接供电

牵引变电所和接触网均不设防干扰设备，如图1-23(a)所示。牵引回流经钢轨和大地流回牵引变电所，经大地土壤流回的牵引回流约占整个牵引回流的30%~40%。其优点是结构简单，造价低，缺点是对通讯信号有较大干扰。它仅适用于远离城镇的偏远山区。

(2) 直接供电＋回流线

在接触网的田野侧与接触网同杆架设一条回流线(金属绞线)，如图1-23(b)所示。每隔一段间距通过吸上线将回流线和钢轨并联，使轨道中的牵引回流被“吸”到回流线中，由于回流线中电流的方向与接触网中电流的方向相反，故能有效防止电磁干扰。这种供电方式可使流经钢轨和大地的回流减少50%～55%；与直接供电相比, 流经土壤的回流只有15%~20%，且可大幅度降低钢轨中的感应纵向电压；大大削弱铁路线附近的磁场。

直供加回流线的供电回路简单，与直接供电相比具有线路阻抗和钢轨电位较低的优点，且比BT供电节约投资，因而运用较广。

图1-23 牵引供电系统供电方式原理示意图

(3) 吸流变（BT）供电方式

BT供电是在直供加回流线的基础上，每隔2~4km在接触网四跨绝缘锚段关节处串入一个变比为1：1励磁电流不大于额定电流2%的吸流变压器，该变压器的原边线圈串接在接触网中，次边线圈串接在回流线中，在两台吸流变压器的中间位置用吸上线将轨道和回流线相连，如图1-23(C)所示。由于变压器的磁耦合作用，牵引回流大部分由回流线返回牵引变电所，能有效减少牵引电流所形成电磁场对附近通讯信息的干扰。但由于吸流变压器线圈串入接触网和回流线内，使牵引网阻抗增大，降低了供电臂末端电压，使馈电回路结构复杂，工程造价增高。

另外，BT供电还存在“半段效应”的缺点。所谓“半段效应”是指当电力机车位于吸流变压器附近时，在从机车到吸上线的距离内，牵引电流基本是流经钢轨的，因而在这段范围内接触网中的电流和回流线中的电流所产的感应影响相互间不能抵消，从而对通信信号仍在一定的影响。

(4) 自耦变压器（AT）供电方式

AT供电的牵引网由接触网、钢轨、正馈线（AF）线、保护线（PW）线和自耦变压器组成。如图1-23(d)所示。在AT牵引变电所内，主变压器将220kV(或110kV)三相交流电降压为单相55kV交流电馈送到接触网和正馈线上，自耦变压器次边的中心抽头与钢轨相连，这样接触网和钢轨间、正馈线和钢轨间的电压均为27.5kV。正常运行时，接触网和正馈线上各通过二分之一的牵引电流，且大小相等，方向相反，彼此的电磁场相互抵消，消除了对通信的干扰，而且降低了接触网阻抗。

在AT供电方式中，为改善电压水平和增加接触网的防干扰性能，沿线路每隔10~15km 要设置一座AT所，AT所的主要设备就是一台自耦变压器。

由于AT供电提高了供电电压，变电所间距可加大至40~50km，可节省供电系统投资，

减少接触网电分相数量，改善列车运行环境和延长车上设备使用寿命，减少对通信线的干扰，降低通信线路迁改费用，减少电能损失，降低运营成本。鉴于以上优势，客运专线电气化铁路和高速电气化铁路一般均采用AT供电。

AT供电方式的防护效果和接触网供电质量均较好，但其缺点是接触网结构复杂，且造价较高。AT供电与BT供电一样存在“半段效应”的问题。

(5) 同轴电缆供电（CC）供电

如图1-23(e)所示。由于同轴电缆的导体间互感系数很大，能有效防止电磁干扰，而且安装简单方便，但由于同轴电缆价格昂贵，若长距离架设是不经济的，因此，CC供电一般应用于长大隧道和大型桥梁等空间受限且防干扰要求较高的地段。

另外、在复线区段，由于某种原因，牵引网也可同时采取几种供电形式，称之为混合供电方式。最常用的混合供电为直供＋回流线与AT供电混用。

近年，有学者提出了“同相供电“的供电方式，同相供电可以减少甚或取消接触网的电分相，使电气化铁路牵引供电的电能质量得到根本改善，同时也能最大限度的降低负序和谐波对电力系统的干扰。

4 牵引变电所对接触网的供电方式

为了减少单相电力牵引负荷对三相电力系统造成的不利影响，接触网各供电臂要按一定规律实行分相和换相。供电臂是指从牵引变电所馈电线出口处到接触网供电分区处的一段接触网。供电分区是指为了满足牵引变电所分相或分段的要求，将两牵引变电所之间的接触网通过开关设备进行的电气分断，如图1-24所示。

图1-24牵引变电所供电臂示意图

根据牵引变电所对供电臂的供电情况和线路单复线及上下行接触网间的连接情况，牵引变电所对接触网的供电形式可分为单线单边供电、单线双边供电、单线越区供电、复线单边并联供电、复线单边分开供电以及复线双边纽结供电等多种形式。简言之，有单边供电、双边供电和越区供电三种方式。

（1）单边供电

接触网两相邻供电臂之间通过分相绝缘结构和开关设备相连接，当开关设备处于断开状态时，一个供电臂只能从一个牵引变电所得到电能，这种供电方式叫单边供电。单边供电是目前应用最多的供电方式，其工作原理叙述于后。

图1-25接触网供电方式原理示意图

对于单线区段，图1-25中只有供电臂1和供电臂2，当开关K3处于分断位时，供电臂1只能从变电所A获得电能，供电臂2只能从变电所B获得电能，这种供电方式就叫单线单边供电。

对于复线区段，图1-24中供电臂1、2、3、4均存在，若开关K1、K2、K3、K4均处于分断位，供电臂1、3分别从变电所A获得电能，供电臂2、4分别从变电所B获得电能，这种供电方式就叫复线单边分开供电。

若供电臂1、3同相，则可将开关K1闭合，使供电臂1、3（上下行接触网）连通，供电臂1、3从变电所A获得电能；若供电臂2、4同相，则可将开关K2闭合，使供电臂2、4（上下行接触网）连通，供电臂2、4从变电所B获得电能，这种供电方式就叫复线单边并联供电。

（2）双边供电

若两相邻供电臂通过开关设备在电路上连通，供电臂可同时从两个牵引变电所获得电能的供电方式称为双边供电。

对于单线区段，图1-25中只有供电臂1和供电臂2，当开关K3处于闭合状态时，供电臂1和供电臂2可分别从对方变电所获得电能，这种供电方式就叫单线双边供电。

对于复线区段，图1-25中供电臂1、2、3、4均存在，若供电臂1与供电臂2同相，供电臂3与供电臂4同相，则可将开关K3和中K4闭合，使供电臂1、2可从对方变电所获得电能，供电臂3、4也可从对方变电所获得电能，这种供电方式就叫复线双边供电。

在复线双边供电的基础上，若供电臂1、2、3、4均同相，则可将开关K1、K2、K3、K4全部闭合，使四条供电臂处于纽结状态，这种供电方式就叫复线双方纽结供电。

双边供电的前提是相邻两供电臂必须同相。双边供电可有效提高供电臂未端电压，降低网上能耗，但其馈线及分区亭的保护及开关设备复杂，投资增大，倒闸操作复杂，而且还存在穿越电流和穿越功率的问题，造成额外的电能损失。较少使用。

（3）越区供电

图1-26越区供电示意图

如图1-26所示，当某牵引变电所出现故障不能向其所负担的供电臂供电时，由其相邻变电所越过分区亭或开闭所，向故障变电所供电臂供电的供电方式就叫越区供电。越区供电属于非正常供电，它增大了供电变电所主变压器的负荷，使其处于超负荷状态运行，因此、越区供电仅作为避免中断运输的临时性措施，而且只允许客车或重要货车通过。

1.4 接触网综述

接触网是电气化轨道交通所特有的沿路轨架设的为电力机车或电动车组提供牵引电能的特殊供电线路，是电气化轨道交通牵引供电系统的重要组成部分。

广义上讲，接触网包括由接触轨构成的牵引供电结构和由架空接触线构成的牵引供电结构两大类。狭义上讲，接触网主要指架空接触网。

接触轨具有占用净空少，维修工作量少的优点，主要应用于城市轨道交通地下部分。接触轨有安装于地面走行轨侧面的，也有架空安装的；根据牵引回流方式，接触轨有“第三轨供电+走行轨回流”和“第三轨供电+第四轨回流”两种形式，如图1-27所示。

图1-27接触轨式接触网图1-28柔性架空式接触网

架空接触网有柔(弹)性架空接触网（如图1-28所示）和刚性架空接触网（如图1-29所示）两类。

柔性架空接触网具有较好的弹性，广泛应用于干线电气化铁路和城市轨道交通中，由于电压等级和电流制式不同，电气化铁路接触网和城市轨道交通接触网的结构和要求不完全相同，由于直流接触网电流很大，一般采用双接触线和双承力索。

刚性架空接触网具有结构紧凑、占用净空小、维护方便的特点，广泛应用于城市轨道交通的地下线路，它有“T型汇流排+接触线”和“π型汇流排＋接触线”两种形式。

π型汇流排结构紧奏，它通过自身弹性夹持接触线，零件较少，应用较多；T型汇流排需用汇流排线夹夹持接触线，结构较π型汇流排复杂，零件多，单位重量重。

图1-29刚性架空式接触网

从适应运行速度上，接触网可分为普速接触网（160km/h以下），准高速接触网（160~200km/h）和高速接触网（200km/h以上）。目前，中国还没有进行接触网的标准化和规范化工作，没有严格意义上的接触网等级划分。德国的经验值得中国借鉴，德国接触网划

分为Re100，Re160、Re200，Re250，Re330等标准形式，不同等级的接触网，其设备配置，参数设计、建设费用均不相同。接触网标准化有利于投资管理、简化设计、规范验收、运营维护、人员培训和零部件标准化和规格化。

图1-30 昆明南站移动式接触网

1.4.1 接触网的基本特性

接触网虽然有不同的类型和不同的结构形式，但它们均具有以下六大共性。

（1）环境特性

接触网的设计、施工、运营维修与其四周的空间环境密切相关，线路四周的各类建筑物如电力输电设施、通讯信号线路、线路桥涵隧道、车站建筑等，与接触网之间在空间位置、绝缘间距、电磁藕合等方面相互影响，接触网的设计、施工、运营都须充分考虑这些影响，并应将这种影响减少至设备和人身安全所允许的范围。

(2) 气候特性

接触网沿轨道露天架设，其状态与气候密切相关，温度、湿度、冰、雪、风、霜、污染、雷电等气象因素对接触网的影响十分明显，接触网的机电参数，如线索弛度、线索张力、悬挂弹性、零部件的机械强度与空间位置、设备的绝缘强度、线索的载流能力、接触线与受电弓滑板的磨耗关系等都会随气象条件的变化而变化，气候突变还可能造成重大弓网事故。

（3）备用特性

接触网是牵引供电系统向电力牵引机车提供电能的唯一供电线路，由于特殊的弓网关系，接触网在技术上无法像其它电气设备（如变电所中的主变压器、断路器等）一样配置备用设备。无备用特性是接触网的自然特性，接触网的运营状态对电气化轨道运输的安全具有决定性影响，一旦出现故障就会影响行车。

（4）机电特性

接触网是机电复合的整体构造，接触网的本质是电力输电线，但由于其电能传输过程的特殊性，它既不同于一般的电力输电线，也不同于固定集中的电气设备。为使弓网受流过程平稳、安全、可靠，接触网在电气方面要满足电气强度、牵引功率，电压水平，绝缘安全等方面的技术要求；在机械方面要满足机械强度、振动特性、空间位置、动态弹性等方面的技术要求；任何一方的偏颇，都会给受流过程造成损害，甚至不能完成特定条件下的能量传输。

为了适应防洪、装卸、轮渡等某些特

定需要，可将接触网设计为可整体移动、

部分移动、升降等形式的，即所谓的特殊

接触网。如图1-30所示的是昆明南站水平

移动式接触网，它是为大型货物装卸场专

门设计的，当进行大型货物（如集装箱）

装卸作业时，接触网先行断电，接触悬挂

被控制机械推动，可在水平面内旋转到支

柱所在位置，为进行装卸作业的机械提供

必要的空间，当装卸作业完成后，再将接

触悬挂回复到工作位，通电后向牵引机车

供电。网移回通电。

《城市轨道交通概论》复习资料

第一章 1、理解什么是轨道交通 通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。 2、了解轨道交通类型 按运输能力及车辆类型分：大运量的地铁，中等运量的轻轨，较小运量的有轨电车等。 按技术标准分：有常规的钢轮钢轨系统，也有胶轮系统，还有线性电机牵引的轨道交通、跨座式和悬挂式的单轨交通、磁悬浮的轨道交通等多种系统。 3、能识别我国主要城市地铁标志：北京、广州、深圳、香港、上海、天津、南京、台湾 4、了解广州地铁已经运营的线路的有那几条，各线路的起点和终点的名称是什么？ 第二章 1、地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车。 A 型－带司机室拖车 B 型－无司机室带受电弓的动车 C 型－无司机室不带受电弓的动车 在我国常用的有3种编组形式：4节编组、6节编组和8节编组。 城市轨道交通车辆由车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备、电气系统、列车控制和诊断系统和乘客信

息系统等部分组成。 2、车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，多采用整体承载的不锈钢结构、铝合金结构或复合材料结构。车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。 3、转向架装设于车体与轨道之间，是车辆的走行部分。车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。 4、制动装置是保证列车运行安全的装置。无论动车或拖车均需设摩擦制动装置。城市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动以及磁轨制动（轻轨车辆上常用的方式）。 5、广州地铁已运营的线路中那些线路的车辆使用的是直线电机？ 6、车门种类：地铁车辆车门包括客室车门、紧急疏散安全门、司机室侧门、司机室通道门。 客室车门的安装方式：内藏嵌入式侧移门、外挂式移门、塞拉门、外摆式车门。 客室车门的驱动方式：电动门和风动门。 客室车门的控制：车门电气控制系统。 7、车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。包括车钩，缓冲器、电路联接器和气路联接器，安装于车底架构端的牵引梁内。 8、车钩分为：自动车钩、半自动车钩及半永久车钩等。 为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有以下三种位置，

城市轨道交通信号概论 教案1

课题 第一章轨道交通信号概述（1） 授课班级授课时数2学时 授课类型新授课授课教师 教 学 目 标 知识 目标 1、能复述轨道交通信号的作用、分类 2、掌握故障安全的定义。 能力 目标 培养学生对轨道交通信号有感性加理性的认识。 情感 目标 培养学生严谨的学习态度、良好的职业道德素养 教学方法 讲授法、案例教学法、图片展示法 教 材 分 析 重点 轨道信号作用，故障—安全的定义 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示与实物演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 难点 故障安全的定义 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示与实物演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 教具 投影仪、大屏幕、PPT课件、黑板

教学过程 教学 环节 教学内容教学调控时间分配 复习 引入 在轨道交通运输的实践中，即使线路、桥梁、机 车和车辆等设备条件良好的情况下，也会发生列车冲 突和颠覆等重大事故。发生列车冲突的原因可能是两 列或多列列车同时占用一个空间造成的；也可能是由 于道岔位置不正确而导致列车驶入错误线而造成冲 撞；另外，列车速度超过了线路限制速度也会引起颠 覆事故。为保证安全，在划定的空间入口处设置信号 机以指挥列车能否可以驶入该空间。因此，在现代轨 道交通运输系统中，除了固定设备(线路、桥、隧)和 移动设备(机车、车辆)，还需要信号系统，简称信号， 他们构成了轨道交通运输系统三个不可分割的技术基 础。 讲授 提问+讨论 10分种 5分种 新授课 1.1 轨道交通信号的作用、组成及分类 一、轨道交通信号的组成 信号是传递信息的符号。轨道交通信号是一个总名 称，概而言之包括为发出命令所使用的各种信号机、 信号表示器以及各种联锁、闭塞设备和运行控制系统 等。他们的质量和可靠性直接影响信号系统功能的发 挥，可靠性能的提高，在轨道交通信号现代化的进程 中，信号设备在不断的更新和改造。 轨道交通信号一直视为轨道运输的耳目，一旦信号 设备故障，轨道运输将陷于瘫痪，整个国民经济将遭 受严重损失，因此，人们将信号比喻为轨道运输的神 经系统。 二、轨道交通信号的作用 轨道交通信号是组织指挥列车运行，保证行车安 全，提高运输效率，传递信息，改善行车人员劳动条 件的关键设施。轨道交通信号是轨道交通主要技术之 一。轨道交通信号的装备水平和技术水准是轨道交通 现代化的重要标志。 轨道交通信号可以简称为信号，有广义和狭义两 种含义。 广义的轨道交通信号是轨道交通运输系统中保 证行车安全，提高区间和车站通过能力及编解能力的 手动控制、自动控制及远程控制技术的总称。它包括 车站信号、区间信号机车信号等。 讲授+提问+讨论 讲授+案例+讨论 5分钟 20分钟

城市轨道交通概论复习题带答案

一、判断题 1.一般城市轨道交通车辆由车体、转向架、车辆连接装置、制动装置、受流装置,车辆设备和车辆电气系统等组成。（） 2.按照线路敷设方式规划，城市轻轨交通与地铁交通可以分为地下线、地面线、高架线。（） 3. 世界上第一条地铁于1836年诞生在英国伦敦。（） 4.城市轨道线路经过中心城区时，只能以地下隧道为主。（） 5.钢轨类型以每千米所含质量（kg）数表示。（） 6.世界上第一条地铁于1836年诞生在英国伦敦。（） 7.世界各国城市轨道交通系统的列车牵引主要采用交流制。（） 8.信号显示距离一般由列车制动距离等因素综合确定。（） 9.轨枕都是木枕。（） 10.正线、辅助线和试车线一般采用不大于9号的各类道岔。（） 11. 总体设计阶段要基本确定线路平面和车站位置。（×） 12. 车站人流量超过20万就是大客流。（×） 1 3. 地铁车站安装屏蔽门后会影响车站的有效候车面积。（×） 14. 城市轨道交通一般以移动信号为主，固定信号为辅。（×） 15. 小型地铁车站的出口通常设1个。（×） 1 6. 多专业、多工种联合运行，对时间、空间要求很高，一旦发生故障其后果及影响都很严重。城市轨道交通系统需要严格的、高效率的、统一的指挥，这一功能的实现是由控制中心（调度所）完成的。（

√） 17. 行车调度工作是城市轨道交通系统的核心，它的好坏直接影响乘客运输任务的完成情况。（√） 18. 中心降压变电站将主变电站110KV电压降为35KV。（×） 19. 时钟系统采用统一时间，子母钟时间完全一致。（×） 20. 地铁线路行驶过程只接受轨道交通运营管理系统的指挥与管理，不受其他交通形式的干扰和影响。（√） 21、通常情况下，城轨交通都采用短交路的列车运行方式。（×） 二、单选题 1. 正线、辅助线一般采用不小于（ D ）号的道岔 A、6 B、7 C、8 D、9 2. 列车连挂运行的速度一般不应大于（B ） A、4km/h B、5km/h C、6km/h D、7km/h 3. （ C ）是在水底建筑地铁隧道的一种施工方法。 A、明挖法 B、盖挖法 C、沉管法 D、盾构法 4. （ D ）信号机采用一个白色灯光加一个红色灯光来表示。 A、进站信号机 B、调车信号机 C、防护信号机 D、引导信号机 5. （ C ）轻轨交通线是我国自行设计、施工的第一条跨座式单轨交通线，分左右线双向行驶。 A、北京 B、上海 C、重庆 D、天津

轨道交通 供电系统

毕业设计文件 设计题目: 城市轨道交通供电系统概述与分析————专业： 指导教师：

设 计 任 务 城市轨道交通供电系统概述及分析 设计要求分析地铁供电系统；绘制电路图； 分析特殊案例 设计成果 设计进程 指导教师评语 评阅人评语 成绩设计成绩指导教师评阅成绩评阅教师答辩成绩答辩负责人总评负责人

摘要： 近几年来，随着我国大城市交通压力的逐渐增大，城市轨道交通系统的发展步伐亦逐日加快。本文主要介绍了城市轨道交通供电系统的构成以及详细介绍了各部分的功能及分类，总结了国内外各城市地铁供电系统的应用方式。 因本人专业偏向于弱电，所以本文在全面总结城市轨道供电系统的前提下，着重介绍了变电所内的二次设备，从设备的种类、分类、用途以及构造方面加以了解。同时以沈阳地铁为案例介绍、分析了此轨道交通供电系统方案。 关键词：轨道交通供电系统二次设备 Abstract： In recent years, with the city traffic pressure increase gradually, the development of urban rail transit system is accelerated pace of daily. This paper mainly introduces the power supply system of urban rail transit are introduced in detail the composition and function of each part and classification, summarizes the domestic and international every city metro power system application. Because I am in favour of professional, so this weak in comprehensive summary of urban rail power supply system, emphatically introduces the condition of equipment, within the substation equipment types, from classification, applications and structural aspects. In case of shenyang subway is introduced and analyzed the rail traffic system. Key words:Rail transit Power supply system Second equipment

城市轨道交通信号概论 教案12

课题 第六章城市轨道交通信号系统（2）授课班级授课时数2学时 授课类型新授课授课教师 教 学 目 标 知识 目标 1、CBTC系统概述 能力 目标 培养学生对城市轨道交通信号系统有感性加理性的认识。 情感 目标 培养学生严谨的学习态度、良好的职业道德素养 教学方法 讲授法、案例教学法、图片展示法 教 材 分 析 重点 CBTC系统概述 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 难点 CBTC系统概述 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 教具 投影仪、大屏幕、PPT课件、黑板

教学过程 教学 环节 教学内容教学调控时间分配 复习 引入 ATC系统 基于通信的列车控制 （Communications-based Train Control, CBTC）系统是 独立与轨道电路，采用高精度的列车定位和连续、高 速、双向的数据通信，通过车载和地面安全设备实现 对列车的控制。是一种采用先进的通信和计算机技术， 连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式。 提问+讨论15分种 新授课 CBTC技术发展源于欧洲连续式列车控制系统， 经多年的发展一有了长足的进步。CBTC以列车与地 面的传输信息方式来划分，分无线、环线、漏缆及波 导管等几种，带环线的CBTC技术最成熟的是阿尔卡 特，无线CBTC技术最成熟的是庞巴迪。它摆脱了用 轨道电路判别对闭塞分区占用与否，突破了固定（或 准移动）闭塞的局限性 一、移动闭塞系统工作原理和特点 上面我们介绍的是以轨道电路为传输信道，以传 输“目标速度”为主要内容的ATC系统，这是当前我 国列车自动控制系统的主要模式，从闭塞的概念分析， 它们都可以归属于“准移动闭塞”的范畴，后续列车 与先行列车之间的行车间隔都与闭塞分区的划分有 关，也就是说，后续列车与先行列车不可能运行在在 同一个闭塞分区，后续列车必须保证在先行列车所占 用的闭塞分区的分界点前停车。如图6.3所示。 讲授+提问+讨论 讲授+案例+讨论 5分钟 20分钟

城市轨道交通概论习题参考复习资料

城市轨道交通概论习题参考答案 第一篇绪论(一、二章：1—46页) 关键词：早期交通交通革命（发展）类型与形式 1：举例说明交通对于人类文明前进的作用。自由发挥，参考P3 2：为什么船的出现早于车？P3 ：第一节第一段 3：为什么要用轨道来运送重物？P5 ：第二段+ 轨道运输的优势 4：第一次人类交通革命的内容是什么？P6-7 ：蒸汽机在交通领域中的应用 5：第二次人类交通革命的内容是什么？P11-12 ：内燃机、电动机的应用 6：轨道交通的螺旋始发展说明了什么？P12-14 7：试述我国的城市轨道交通发展现状。P16-17 8：轨道交通的主要形式有哪几种? “缆车、市郊铁路、地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车” 9:地铁、轻轨、有轨电车最主要的区别？P25 10：城市缆车有哪几种？各有什么特征？P26-27 11：独轨交通系统有哪些特点？P31 12：城市快速运输系统包括哪些内容？各有什么特点？P34-35 13：城际高速铁路能否成为城市轨道交通的一部分？为什么？能; P46 最后一段 14：我国铁路第六次大提速有什么重大意义？P46 15：你乘坐过什么样的交通工具？哪些是属于轨道交通？谈谈乘坐这些交通工具及其环境的体会。自由发挥（参考第8题、第17题） 16：城市轨道交通的主要形式及其特点是什么？ ①“缆车、市郊铁路、地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导轨、磁浮列车” ②“采用列车编组化运行，运量大；良好的线路条件与控制体系，速度快；电力牵引， 污染少、环保好；可采用地下和高架敷设方式，占地面积小；全隔离的路权方式，安全和可靠性强；良好的环控体系和候车环境，乘车舒适性佳。建没投资大、路网结构不易调整、运营成本高、技术条件要求高等缺点。” 17：与其他交通方式相比，轨道交通具有什么优缺点？ 人们在长期使用中发现轨道交通有不可替代的优越性。 优点：环保，安全可靠，高速，可与飞机相比，运输量高，能源消耗少（p13） 能耗方面：旅客运输——铁路为1；公共汽车为1.4；小汽车为7.5；飞机为6.9 货物运输——铁路为1；内河水运为1.6；载重汽车为9.6 能源方面：轨道交通车辆采用煤、核能产生的二次能源—电力，而非一定使用石油制品。 环保方面：采用电力牵引的轨道交通在噪声、废气、尘埃等环保方面更具竞争力。 安全方面：轨道交通的安全可靠是航空、公路无法竞争的。如：日本新干线高速铁道运营以来已运送70亿旅客，无一人身事故。 速度方面：1964年日本东海道新干线高速列车最高速度210 km/h；法国TGV于1989年创造了515.3 km/h ,2007年创造了547km/h的行车速度记录。 缺点：短途运输方面，汽车和高速公路更便捷高速；长途运输，航空的高速和舒适度明显。（p12） 18：轨道交通的主要演变过程怎样？从他们的演变过程能够说明什么？ 自由发挥（整合第一章，包括轨道的最初出现的形式、两次交通革命、衰落、新一轮的建设热潮、现代新格局。。。。）

城市轨道交通概论综合 -

城市轨道交通概论综合试题06 一、填空题 1.钢轨的标准长度有___________和____________两种。 2.城市轨道交通车站站务人员的岗位要求包括：站 长、、、的岗位要求。 3.城市轨道交通客运服务质量控制由服务质量模式、 __________________、_______________________组成。 4.我国城市轨道交通运营管理模式主要有____________________管理 方式和___________________管理方式两种。 5.线路平面的组成要素是直线和___ ____。 6.世界大多数国家的地铁和轻轨普遍采用的标准轨距。 7.独轨交通从构造形式上可以分为和两种。我国 的第一条独轨交通在建成。 8.我国城轨车辆实施_____________行车惯例，正线分为 ________________、________________。 9.线网设计一般分为可行性研究阶段、、 、 4个阶段。 二、单选题 1.列车自动控制系统简称为（） A．ATP B、 ATS C、 ATO D、 ATC 2.在沿地铁方向设置站外路引标志，设置范围为距车站（） A、100～300 m B、300～500 m C、500～800 mＤ、600～900 m 3.世界上第一条地下铁道于1863年诞生在（） A、伦敦 B、巴黎 C、东京 D、纽约 4.下列属于一级负荷的有（） A、普通风机 B、锅炉设备 C、信号设备 D、空调设备 5.城轨交通系统中，每（）个车站的两个区间就设置一座牵引变电站。 A、2 B、3 C、4 D、5 6.普通无缝线路的焊接钢轨长度一般为（） A、1～2km B、2～4 km C、25m D、 km 7.我国第一个应用直线轮轨交通的城市是（） A、广州 B、上海 C、北京 D、天津 8.轨道交通线路的车站中，最多的是（） A、地面车站 B、地下车站 C、高架车站 9.（）全面负责车站行政管理工作，对车站的安全、票务、服务、 培训、人员及班组建设等工作负责，组织本站人员完成车站行车、票 务和客运服务工作及特殊情况下的应急组织。 A、值班主任 B、值班站长 C、站长 D、站务员 10.全世界唯一一条投入商业运营的磁浮交通系统位于哪个城市（） A．北京 B．慕尼黑 C．纽约 D．上海 三、多选题 1.从建筑空间位置来讲，城市轨道交通车站一般由（）组成。 A、车站主体 B、出入口及通道 C、通风道及风亭 D、车站用房 2.无线调度子系统有（） A、行车调度子系统 B、事故与防灾子系统 C、车辆段/停车场调度子系统 D、维修调度子系统 E、公安调度子系统 3.城市轨道交通运营管理由（）部分组成。 A、行车管理 B、站台管理 C、饮食管理 D、票务管理 E、车站设备管理 4.我国生产的定型钢轨有（） A、75kg/m B、60kg/m C、50kg/m D、43kg/m E、38kg/m 5.信号表示器有以下几种（） A、道岔表示器 B、警冲标 C、进路表示器

城市轨道交通概论考试笔记修订稿

城市轨道交通概论考试 笔记 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

1.城市主要特征： ①在一定的土地面积上聚集着相当数量的主要从事第二、三产业的非农业人口； ②地理位置往往处于交通便利的地方，是一个国家或一个地区的经济、政治、军事、文化、社会、科技、交通中心； ③人与自然协调发展的空间体现与时间过程； ④节奏快、容量大、因素多的动态平衡体系； 2.城市发展 自由村落_中心村_镇_小城市_中等城市_大城市_特大城市_超级大都市 人口由分散的农村向城市集中的社会进步过程。 4.世界城市化三个明显特征 ①城市人口增长速度超过总人口增长速度； ②城市化水平与该地区经济水平相关； 5.城市轨道交通的定义 城市中使用车辆在固定导轨上运行并主要用于城市客运的交通系统。 6.城市轨道交通的技术特性 ①有较大的运输能力；②有较高的准时性；③有较高的速达性； ④有较高的舒适性；⑤有较高的安全性；⑥能充分利用地下、地上空间； 7.单向高峰每小时运输能力 市郊铁道6~8万、地铁4~6万、轻轨1~4万、 8.城市轨道交通体系构成 轨道路线、车辆、通信信号、供变电、车站、维护检修基地、指挥控制中心。 9.世界上第一条地铁于1863年1月10日，伦敦 莫斯科：最豪华、“地下宫殿”纽约：线路最长巴黎：最方便、层次最多。（6层） 法国里尔：最先进美国旧金山：速度之冠香港：唯一盈利新加坡：最安全、最清洁 10.城市轨道交通的类型 容量（运送能力）：高、大、中、小容量。 导向方式：轮轨导向、导向轨导向。 线路架设方式：地下（水下）、高架、地面。 线路隔离程度：全、半、不隔离。 轨道材料：钢轮钢轨系统、橡胶轮混凝土轨道梁系统。 牵引方式：旋转式直流、交流电机牵引、直线电机牵引。 运营组织方式：传统城市轨道交通、区域快速轨道交通、城市铁路。 11.定义 有轨电车：使用电车牵引、轮轨导向、1~3辆编组运行在城市路面线路上的低运量。 地下铁道：由电力牵引、轮轨导向、轴重相对较重、具有一定规模运量、按运行图行车、车辆编组运行在地下隧道内，或根据城市的具体条件，运行在地面或高架线路上的快速轨道交。

城市轨道交通供电系统中压网络

城市轨道交通供电系统的中压网络研究一、供电系统的简介及中压网络的概念 1、城市轨道交通供电系统的功能 城市轨道交通供电系统，担负着运行所需的一切电能的供应与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。一是电动客车运行所需要的牵引负荷，二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC 系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。 在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷；有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准，而且这种要求和标准又相差甚远。城市轨道交通供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。保证电动客车畅行，安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客，是供电系统的根本目的。 2、供电系统的构成 根据功能的不同，对于集中式供电，城市轨道交通供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。对于分散式供电，城市轨道交通供电系统则可分成以下几部分：外部电源、(电源开闭所)、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统。动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。 但在进行初步设计与施工设计时，为便于设计管理，供电系统往往被划分成：系统设计；主变电所设计；牵引变电所(或牵引降压混合变电所)及降压变电所设计；牵引网设计；电力监控系统设计；杂散电流腐蚀防护设计(注：动力照明随同土建一起设计)。 3、外部电源方案 城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。 (1) 确定外部电源方案的原则 城市轨道交通作为城市电网的特殊用户，一般用电范围多在10km~30km之间。城市轨道交通系统的外部电源方案，主要有集中式、分散式、混合式等不同形式。究竟采用何种方式，应通过计算确定需要负荷之后，根据城市轨道交通路网规划、城市电网构成特点、工程实际情况综合分析确定。 (2) 集中式供电 在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所，这

城市轨道交通概论课本总结

《城市轨道交通概论》知识点梳理 第一章绪论 城市轨道交通的概念与特点 1.城市轨道交通的定义：采用专用轨道导向运行的城市公共交通客运系统。 2.城市轨道交通的分类：地铁系统、轻轨系统、单轨系统、有轨电车、磁浮系统、自动导向系统、市域快速轨道交通系统。 3.城市轨道交通的优缺点 优点:①容量大②运行准时快速③能耗低④安全性高⑤无污染⑥用地省 缺点：①城市轨道交通建设投资巨大②运营成本高昂，经济效益有限 ③建设周期长（一条线路的建设短则几年，长则可达十余年之久） ④线路和车站均为永久性结构，一旦建成后基本没有调整的可能性。 4.了解轨道交通发展几个常识: ⑴中国第一个修建地铁的城市:北京(1969) ⑵世界第一个修建地铁的城市:伦敦 ⑶中国首条铁路—吴淞铁路 ⑷中国第一条自主建设的铁路—京张铁路 ⑸中国自建并保存下来的第一条铁路—唐胥铁路 ⑹美国是世界上拥有地铁最多的国家。（7）莫斯科地铁是世界上客运量最大的地铁。 ①线路运能，即交通容量，也就是线路输送客流的最大能力，其指标是断面单向每小时最大的乘客通过量。 ②路权，指城市轨道交通运行线路与其他交通的兼容程度。

第二章城市轨道交通的类型 概述 城市轨道交通的分类：地铁、轻轨、单轨、现代有轨电车、自动导向系统、磁浮交通系统、市域快速轨道交通系统。 地铁 1.地铁的定义：轴重相对较重，单方向输送能力在每小时三万人次以上的城市轨道交通系统。可以修建在地下或采用高架方式 2.地铁的特点：①容量大②速度快、可靠性强③安全性高④准时 ⑤运输成本低⑥用地省（不占用城市土地）⑦建设成本高 ⑧出行距离长，客运需求较大⑨污染少、噪声小 （特点包含优缺点，其实回答轨道的特点） 3.地铁系统的基本车型为A型车、B型车、直线电机B型车（Lb型车）三种。A型车车辆的基本宽度为3000mm（3m）,B型车及直线电机B型车车辆的基本宽度为2800mm。 轻轨 1.轻轨的定义：轴重较轻，每小时客运量为1万-3万人次的轨道交通系统。 2.轻轨的特点：（与地铁相比）①运量较小②编组车辆少③运营线路短 ④行驶速度慢⑤行车间隔略长⑥运营管理模式也有所不同 3.地铁和轻轨的区别是小时客运量的差别，而不在于线路的敷设形式。 4.轻轨的优点：①运量较大②速度较快，准时速达性 ③安全性高，稳定性好④车站设施简单，多采用地下或高架 ⑤采用弹性车轮，噪音振动小⑥采用电力牵引，无污染。 5.轻轨的走行方式：钢轮钢轨的双轨或胶轮独轨 单轨交通 1.单轨的定义：利用单一轨道梁提供导向和承载作用的城市轨道交通系统。 2.单轨的分类：①橡胶轮胎在单根轨道梁上部运行：跨座式单轨 ②橡胶轮胎在单根轨道梁下部运行：悬挂式单轨 3.单轨的优点：①占用土地少，多采用高架形式。②运量较大 ③能适应复杂的地形，爬坡能力强，转弯半径小。④建设工期短，造价低

城市轨道交通供电系统详解

城市轨道交通供电系统详解

第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起 动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运 行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻 载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积 为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程 中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实 现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以 升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电 动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在 原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流 换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将 国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国

家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有3 kV的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为l．5 kV左右，用 3 kV供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏联和东欧一些国家应用最普遍。 供电电压为1.2～1.5 kV的直流制多用于工矿和部分国家的干线电力牵引，如日本等国家。 城市轨道交通几乎毫无例外地都采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间，但其档级很多，这是由各种不同交通形式，不同发展历史时期造成的。现在国际电工委员会拟定的电压标准为：600 V、750 V和1500V 三种。后两种为推荐值。我国国标也规定为750V和1500 V，不推荐现有的600 V。 我国北京地铁采用的是750 V直流供电电压，上海地铁采用的是1500 V直流供电电压。必须根据各城市的具体条件和要求，综合论证决定。

城市轨道交通信号概论 教案11

课题 第六章城市轨道交通信号系统（1）授课班级授课时数2学时 授课类型新授课授课教师 教 学 目 标 知识 目标 1、城市轨道交通信号设备概述。 2、A TC系统概述 能力 目标 培养学生对城市轨道交通信号系统有感性加理性的认识。 情感 目标 培养学生严谨的学习态度、良好的职业道德素养 教学方法 讲授法、案例教学法、图片展示法 教 材 分 析 重点 ATC系统 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 难点 ATC系统 解决 方法 借助多媒体教学手段，采用课件演示、图片演示相结合的教学方法，充分调度学生学习的积极性。 教具 投影仪、大屏幕、PPT课件、黑板

教学过程 教学 环节 教学内容教学调控时间分配 复习 引入 铁路信号设备 随着工业化的发展，城市人口迅速增加，世界各 国纷纷采用立体化的高速轨道交通来解决城市交通问 题。"十五"期间，城市轨道系统总投资额约为人民币 2000亿元。CMMA预计至2020年，预计中国城市轨 道交通线路的总长度将达到2452公里，技术水平和生 产能力都更为客观。 提问+讨论15分种 新授课 6.1 城市轨道交通信号设备概述 一、城市轨道交通信号系统的特点 信号系统是城市轨道交通系统中最重要的设备 之一。信号系统的作用是指挥行车，保证安全，提高 效率。并且根据城市轨道交通高密度、短间隔、短站 距和快速的特点，有着安全要求高、通过能力大、抗 干扰能力强、可靠性高、自动化程度高等特点。改变 了传统的铁路以地面信号显示指挥行车的方式，以车 载信号为主体信号，用计算机系统实现了速度控制、 进路选择、进路控制等，并逐步的向无人驾驶的方向 发展。 二、城市轨道交通信号系统的组成 轨道交通信号系统是由各类信号显示、轨道电 路、道岔转辙装置等主题设备及其他有关附属设施构 成的一个完整的体系。目前城市轨道交通的信号系统 一般包括两大部分：联锁装置和列车自动控制系统 ATC (Automatic Train Control)。ATC系统包括三个子 系统：列车自动监控系统(简称A TS)、列车自动防护 系统(简称A TP)、列车自动运行系统(简称ATO)。 6.2 ATC系统概述 一、A TC系统的组成 列车自动控制（ATC）系统是城市轨道交通信号系 统的最重要的组成部分，它实现行车指挥和列车运行 自动化，能最大程度地保证列车运行安全，提高运输 效率，减轻运营人员的劳动强度。 讲授+提问+讨论 讲授+案例+讨论 5分钟 20分钟

城市轨道交通 供电系统讲义

第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节供电系统的组成与功能 ●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用 电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。 ●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照 明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。 幻灯片26 ●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任 何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、 降压变电所及牵引降压混合变电所。 ●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其 降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。 ●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。 ● 幻灯片28 ●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的直流电。 ●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。 ●牵引变电所：为列车提供适应的电源。 ●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电

《城市轨道概论》复习资料

《城市轨道交通概论》复习资料 第一章 1、理解什么是轨道交通 通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。 2、了解轨道交通类型 按运输能力及车辆类型分：大运量的地铁，中等运量的轻轨，较小运量的有轨电车等。 按技术标准分：有常规的钢轮钢轨系统，也有胶轮系统，还有线性电机牵引的轨道交通、跨座式和悬挂式的单轨交通、磁悬浮的轨道交通等多种系统。 3、能识别我国主要城市地铁标志：北京、广州、深圳、香港、上海、天津、南京、 台湾 4、了解广州地铁已经运营的线路的有那几条，各线路的起点和终点的名称是什么？ 第二章 1、地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车。 A 型－带司机室拖车 B 型－无司机室带受电弓的动车 C 型－无司机室不带受电弓的动车 在我国常用的有3种编组形式：4节编组、6节编组和8节编组。城市轨道交通车辆 由车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内部设备、电气系统、列车 控制和诊断系统和乘客信息系统等部分组成。 2、车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，多采用整体承载的不锈钢结构、铝合金结构或复合材料结构。车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。 3、转向架装设于车体与轨道之间，是车辆的走行部分。车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。 4、制动装置是保证列车运行安全的装置。无论动车或拖车均需设摩擦制动装置。城 市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动以及磁轨制动（轻轨车辆上常用的方式）。 5、广州地铁已运营的线路中那些线路的车辆使用的是直线电机？ 6、车门种类：地铁车辆车门包括客室车门、紧急疏散安全门、司机室侧门、司机室 通道门。 客室车门的安装方式：内藏嵌入式侧移门、外挂式移门、塞拉门、外摆式车门。 客室车门的驱动方式：电动门和风动门。 客室车门的控制：车门电气控制系统。 7、车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力 并缓和纵向冲击力的车辆部件。包括车钩，缓冲器、电路联接器和气路联接器，安装于车 底架构端的牵引梁内。 8、车钩分为：自动车钩、半自动车钩及半永久车钩等。 为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，车钩具有以下三种位置，也就是车钩三态：

城市轨道交通信号系统

城市轨道交通信号系统目录 一、概述 二、列车自动控制系统（ATC系统）分类 三、列车自动控制系统的基本功能 四、列车自动控制系统的监控运行模式 五、基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC） 六、影响列车运行能力的因素 一、概述 城市轨道交通信号系统是整个轨道交通自动化控制系统中的重要组成部分，其作用： 1. 保障列车运营安全； 2. 提高运输能力； 3. 实现快速、有序、高密度行车调度指挥。 由于城市轨道交通运营安全、准点率要求高，行车密度大，信号系统一般均采用列车自动控制系统（ATC），包括： 1. 列车自监控系统（ATS） 2. 列车自动防护系统（ATP） 3. 列车自动运行系统（ATO） 二、列车自动控制系统（ATC）分类 1. 按列车控制方式可分为：台阶式和曲线式，台阶式→曲线式； 2. 按闭塞方式可分为：固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞，固定闭塞→准移动闭塞→移动闭塞。 3. 按信息传输方式可分为：点式和连续式，点式→连续式。 按上述列车速度控制方式、闭塞方式、信息传输方式的不同搭配组合，可组成： 1. 点式ATC系统（点状的曲线式固定闭塞ATC系统） 2. 固定闭塞ATC系统（连续的台阶式固定闭塞ATC系统） 3. 准移动闭塞ATC系统（连续的曲线式固定闭塞ATC系统） 4. 移动闭塞ATC系统（连续的曲线式移动闭塞ATC系统） 1. 点式ATC系统 通过安装在两钢轨之间点式应答器向运行中的列车车载设备传送信息，轨道电路（或计轴）仅用于检查列车的占用情况。 列车运行获得的信息始终是不连续的，列车必须运行至应答器上方才能获得信息，实现变速，其行车效率较低。目前作为移动闭塞（CBTC）系统的降级（后备）模式使用。

《城市轨道交通概论》复习资料

《城市轨道交通概论》复习资料 《城市轨道交通概论》复习资料 1、理解什么是轨道交通 2、轨道交通有哪些优点？ 3、了解轨道交通类型 4、能识别我国主要城市地铁标志：北京、广州、深圳、香港、上海、天津、南京、台湾 5、了解广州地铁已经运营的线路的有那几条，各线路的起点和终点的名称是什么？ 1、地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车。 在我国常用的有3种编组形式是什么？城市轨道交通车辆组成。 2、车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，多采用整体承载的不锈钢结构、铝合金结构或复合材料结构。车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。 3、转向架装设于车体与轨道之间，是车辆的走行部分。车辆的连接是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装置，以缓和列车运动中的冲击力。 4、制动装置是保证列车运行安全的装置。无论动车或拖车均需设摩擦制动装置。城市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动以及磁轨制动（轻轨车辆上常用的方式）。 5、广州地铁已运营的线路中那些线路的车辆使用的是直线电机？ 6、车门种类： 7、车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。包括车钩，缓冲器、电路联接器和气路联接器，安装于车底架构端的牵引梁内。 8、车钩分为：车钩三态是什么？

9、密接式车钩缓冲装置由密接式车钩、橡胶缓冲器、风管连接器、电气连接器、风动解钩系统等组成。10、缓冲器作用缓冲器的工作原理一般缓冲器可分为？ 11、转向架的结构：12、制动方式分类：13、空调机组的组成： 14、车辆电力牵引传动包括受流设备、各种电气牵引设备及其控制电路。有直流电力牵引系统和交流电力牵引系统两种。 15、受流设备分为受电弓和集电靴两种。由于解接触网方式可以实现长距离供电，受线路变化的影响较小，并且能适应列车高速形式的需要，所以地铁较多的采用接触网与受电弓受流方式。 16、牵引电机分为旋转电动机和直线电动机，旋转电动机又分为直流电动机和交流电动机。直流电动机分为两部分：定子与转子。定子包括什么？转子包括什么？ 17、牵引控制方式有变阻控制、斩波调压控制和变压变频控制。分别是怎么实现的？ 18、牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两部分组成。牵引变电所的主要设备是变压器和整流器，牵引网主要由接触网、馈电线、轨道和回流线组成。 19、架空式接触网的组成及各自作用：由接触悬挂、支持装置、支柱与基础等部分组成。接触悬挂是将电能传导给电动车组的供电设备。支持装置用来传支持悬挂，并将悬挂的负荷传递给支柱或固定装置的。支柱与基础用以承受接触悬挂和支持装置所传递负荷，并将接触线悬挂固定在一定额高度。 20、接触轨是沿电牵引线路敷设的与走形行轨道平行的附加轨，故又称第三轨。由具有高导电率的特殊软钢制成。优点：经济，不需要增大隧道尺寸。布置方式：上磨式、下磨式、侧面接触式。

城市轨道交通信号设备的特点

城市轨道交通信号设备的特点 城市轨道交通（包括地下铁道和轻轨铁路）是现代化都市的重要基础设施，它安全、迅速、舒适、便利地在城市范围内运送乘客，最大限度地满足市民出行的需要。在城市各种公共交通工具中，具有运量大、速度快、安全可靠、污染低、受其他交通方式干扰小等特点，对改变城市交通拥挤、乘车困难、行车速度下降是行之有效的。城市轨道交通是现代化都市所必需的交通工具。我国北京、天津、上海、广州、深圳、南京已建成档次和规模不同的地铁并进行扩展和延伸，武汉高架快速轨道线、重庆单轨运输线、大连轻轨线、长春轻轨线已建成通车，成都、沈阳、青岛、西安、哈尔滨、杭州、苏州等城市轨道交通也正在建设。我国城市轨道交通出现了建设高潮，前景十分广阔。 城市轨道交通系统的安全、速度、输送能力和效率与信号系统密切相关，以速度控制为基础的列车自动控制系统已成为城市轨道交通信号系统的共同选择。信号系统实际上已成为城市轨道交通调度指挥和运营管理的中枢神经，选择合适

的信号系统，可以带来较好的经济效益和社会效益。 一、城市轨道交通的特点 1.城市轨道道交通有别于城市路交通的特点 城市轨道交通具有城市道路交通无可比拟的优势： （1）容量大 地下铁道单向每小时运送能力可达30000—70000人次，轻轨交通在10000—30000人次之间，而公共汽车、电车为8000人，在客流密集的城市建设城市轨道交通可疏散公交客流。 （2）运行准时、速达 城市轨道交通有自己的专用线路，与道路交通相隔离，不受其他交通工具的干扰，不会出现交通阻塞而延误运行时间，可保证乘客准时、迅速地到达目的地。 （3）安全 城市轨道交通或于地下或高架，即使在地面也与道路交通相隔离，与其他交通工具无相互干扰，如果不遇到自然灾害或发生意外，运行安全有充分的保障。 （4）利于环境保护