交流傳動技術

現代高速列車和動車組幾乎全都采用了先進成熟的交流傳動技術。交流傳動電力牽引的列車一般來說主要由受電弓從接觸網上將單相交流電引入列車，經過主變壓器進行變壓后向主變流器輸入，變成需要的直流電，再經過逆變器逆變成牽引電機所需的三相交流電，簡稱交—直—交傳動。交流傳動的優越性

1）具有良好的牽引和制動性能

由于三相交流電機容量大，一般不會受到發熱條件的限制，而直流電機常受到最大啟動電流和最大磁場消弱的限制。交流電機采用四象限變流器，可以很方便實現牽引與再生能量的轉換，為高速列車再生制動創造了條件，節能顯著。2）具有良好的黏著利用和防空轉性能

由于三相交流電機采用平滑調頻、調速，牽引力的變化是無極平穩的。同時，調節是采用電子系統依據給定牽引力和轉差自動進行，因此啟動時可獲得較大黏著力。而且電機的容量是根據啟動電流和高速時的最大電壓選擇的，正常運行時不存在啟動過電流的時間限制，

這有利于充分利用黏著力和牽引重載列車。3）電機功率大、質量輕、體積小

因三相交流電機功率大、質量輕、體積小，可以獲得較高的功率重量比，而且有利于減輕轉向架重量，降低轉向架沖擊振動對軌道的破壞作用，提高運行速度和運行平穩性。如日本0系動車組采用直流電機，單個重量達876kg，輸出功率為185kW，功率重量比為0.21；而700系采用交流電機，單個重量只有350kg，輸出功率卻達到275kW，功率重量比為0.786。4）功率因數高，諧波干擾小

由于采用四象限控制器作為網側變流器，可使機車和動車在較大負載范圍內電網側的功率因數接近1，電流的波形接近于正弦曲線，從而大大提高了功率利用率，節約能源，提高了供電能力。四象限控制器良好的自動調壓性能可使變流環節不受網壓波動的影響，從而保證逆變器和牽引電機的正常平穩工作及穩定的功率輸出。

功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。5）操作簡便，維修工作量少

交流電機無整流子和電刷，轉子無需絕緣，無裸露導電部分，因此電機運行安全可靠，幾乎無需維修。列車大量使用電子和電氣元件，替代了各種機械式電氣設備，大大減少了設備的磨損，避免了復雜的維修。大量自動控制系統的采用，使得司機的操作更加簡便。一般情況下，司機只需監視速度和瞭望前方、閱讀操縱臺顯示器上的列車運行信息等。6）易于標準化、通用化和模塊化

三相交流傳動裝置的主要電氣設備基本上都是由相同的半導體元件的功率開關電路組成，因此易于標準化、通用化和模塊化，便于設計、制造、安裝和維修。動車組控制和管理系統

列車運行控制系統由地面設備、車載設備和信息傳輸設備組成，是先進控制技術、通信技術、計算機技術與鐵路信號技術融為一體的行車指揮、安全控制機電一體化的自動化系統。列車運行控制系統分類分類依據類別備注按自動化程度分類ATP—列車自動保護系統對列車運行速度進行實時監控，一旦超速則自動降速處理，保證行車安全ATC—列車自動控制系統比ATP高一級的自動控制系統，除了ATP功能外，還可代替司機的部分操作，降低司機的勞動強度，提高運輸效率。我國200km/h動車組引進了ATP設備，但不具備ATC功能按控制模式分類速度碼階梯控制模式在一個閉塞分區內只按一個速度等級進行超速控制，有入口檢查和出口檢查兩種方式。前者以區間進入速度為本閉塞區間的允許速度，新干線采用該方式；后者為上一區間出口速度為下一區間允許速度，法國TVM300采用這種方式速度-距離模式曲線控制模式有分段速度-距離模式曲線控制和連續速度-距離模式曲線控制兩種方式。前者將目標速度分為多個階段來實現，后者則采用連續控制模式，是高速列車運行控制系統發展方向分類依據類別備注按人-機關系分類設備優先的自動減速系統設備按照模式曲線自動控制列車減速并保證列車安全、正點。日本新干線ATC是其代表司機操作優先的速度自動監控系統司機按照模式曲線控制列車速度，設備不干涉司機正常駕駛，只有司機超速時，設備才采取必要措施確保列車安全。德國的LZB、法國的TVM300及TVM430采用這種方式按信號傳輸方式分類點式列車自動控制系統它也叫點式ATP，采用點式傳遞信息、車載計算機處理信息的方式達到列車超速防護。我國京津客運專線（前期）采用該系統連續式列車自動控制系統分有線和無線兩種方式，幾乎所有高速鐵路均采用這種模式點連式列車自動控制系統這種系統是在連續式列車自動控制系統中增加點式應答器作為線路數據的輸入、進路信息和臨時限速信息的輸入，這種方式有效利用了軌道線路和點式設備。日本ATC和我國第六次提速所采用的CTCS-2級ATP采用這種模式具有代表性的高速列車控制管理系統設備名稱法國TVM300法國TVM430德國LZB日本ATC運行速度

/（km/h）最高：270最高：320最高：270最高：270運營里程/km8501504321832閉塞方式固定閉塞固定閉塞固定閉塞固定閉塞制動模式滯后式分級階梯分級連續式連續速度控制提前式分級階梯控制方式人控為主，設備為輔人控為主，設備為輔可實行自動控制（ATC）設備控制優先，人控為輔安全信號傳輸媒介：無絕緣模擬軌道電路；方向：地對車單方向；載頻：1700、2000、2300、2600Hz；信息量：18個媒介：無絕緣模擬軌道電路；方向：地對車單方向；載頻：1700、2000、2300、2600Hz；信息量：27bit媒介：數字電道交叉環線；方向：地-車間雙方向；載頻：（36±0.4）kHz、（56±0.2）kHz；信息量：83.4bit媒介：有絕緣模擬軌道電路；方向：地對車單方向；載頻：750、850、900、1000Hz；信息量：10個其他信號傳輸媒介：環線、應答器方向：地對車或車對地單方向媒介：應答器、無線數傳方向：地-車雙方向媒介：應答器、無線數傳方向：地-車雙方向媒介：應答器、無線數傳方向：地-車雙方向2023/2/511列車閉塞區間：鐵路線的兩車站之間叫區間。閉塞設備：用來保證列車在區間內運行安全，并提高區間通過能力的區間信號設備。閉塞設備原則：必須保證一個區間內，在同一時間內只能允許一個列車占用。

CRH1型動車組控制與管理系統是一套建立在現場總線通信網絡上的分布式計算機系統，稱為列車控制和管理系統（TCMS），通過貫穿整列車的總線來傳送控制、監測及故障診斷等信息，可控制并監測動車組各主要功能。TCMS主要控制、監控及診斷功能如圖所示。?

牽引系統?

制動系統?

高壓系統?

輔助供電系統?

蓄電池系統?

自動耦合器?

前面板?

內部照明?

列車診斷?

旅客信息系統?

數據通訊?

后視鏡?

司機安全裝置?

駕駛臺（HMI）?

自動列車防護（ATP）?

外部車門?

內部車門?

供風系統?

衛生間?

餐車業務?

輪椅提升臺?

火災探測系統?

過熱軸承箱TCMS功能性如下：1．司機室激活

當司機插入司機鑰匙時，能被TCMS硬件偵察到，系統自動配置，產生一列車主控CCU。人機接口(HMI)是一帶中文字幕的觸摸式終端顯示屏(IDU)，能顯示登錄菜單。司機在TCMS的IDU上輸入其識別編號。TCMSIDU能向司機顯示所發生的不明事件，使其知道。TCMS系統現在可以正常運作。

2．觸摸式顯示屏：在處于工作狀態的司機室：

司機能看到相關的現行故障和故障史，牽引系統的概況，門的狀態和列車情況。司機可以進行制動試驗等。非工作狀態的司機室：乘務員可以看到相關的現行故障和故障史。乘務員也能輸入故障信息。乘務室：乘務員能看到相關的現行故障和故障史。乘務員也能輸入故障信息。維修人員除了上述功能外，還能看到以下數據如：更低級別的時間和軟件的版本。

3．列車診斷系統（列車診斷功能）

從不同系統來的事件都會存儲在TDS。每一個事件都有事件記錄和環境數據（如列車速度等）。所有的事件都會按不同的優先次序（如：主要的和次要的）和不同的目錄（如：門和制動）進行分類。 列車狀況（如關門次數，行程公里數，運行時間）每天都會進行總結，并存儲在TCMS系統的每日欄目里。 故障輸入功能使得司機和乘務員能對列車的故障在TCMS系統中進行文字存儲。4．遠程加載功能/在線功能：（1）列車診斷數據通過接收器(GSM)從列車遠程加載到在線系統。（2）所有的事件，包括發生的時間和環境數據，都從列車加載到在線系統存儲。（3）每日記錄裝置里的數據也都將從列車加載到在線系統存儲。（4）在線系統有中文顯示工具，可顯示和分析從列車加載的事件數據。（5）在線系統有中文工具將每日記錄裝置的數據總結成為列車的狀況數據。

5．線下的功能（1）列車診斷數據通過GPRS/GSM從列車遠程上載到線下系統。（2）所有的事件，包括發生的時間和環境數據，都從列車上載到線下系統存儲。（3）每日欄目里的數據也都將從列車上載到線下系統存儲。（4）線下系統有顯示中文的工具，能顯示和分析從列車上載過來的數據。（5）線下系統有中文工具將每日欄里的數據總結成為列車的狀況數據。列車網絡控制系統是一套分布式計算機系統，通過貫穿列車的總線來傳送控制、監測及故障診斷等信息，可控制并監控所有列車和車輛的相關功能?？刂葡到y重要部分采取冗余設計，使系統具有冗余性，排除了單一故障影響系統功能的可能性。TCMS–ExampleofIDUMenus–TheLoginmenu:

TCMS-IDU菜單示例–登錄菜單TCMS–ExampleofIDUMenus–TheMainmenu:

TCMS-IDU菜單示例–主菜單TCMS–ExampleofIDUMenus–TheOperationmenu:

TCMS-IDU菜單示例–列車運行菜單TCMS–ExampleofIDUMenus–TheTrainStatusmenu:

TCMS-IDU菜單示例–列車狀態菜單

TCMS–ExampleofIDUMenus–TheSystemmenu:

TCMS-IDU菜單示例–系統菜單TCMS–ExampleofIDUMenus–TheSystemmenu:

TCMS-IDU菜單示例–系統菜單外部車門控制

在門的一側，門柱的內部，安裝有一個可觸及的門控制裝置。在左側門柱上安裝了一個帶照明燈和開關的本地控制板。在列車移動速度分別超過1公里/小時（從0公里/小時開始起效）和3公里/小時（從高于3公里的速度減低時開始起效）時，帶腳蹬的入口門將不能打開（自動聯鎖）。入門開啟許可由司機操作控制（手動聯鎖）。

每次許可只適用列車一側。乘客通過聲光信號可得知門是否可使用。緊跟開門指令之后，聲音信號將在很短的時間內發出?？梢曅盘柾ㄟ^發光按鈕發出，發出時間與門開啟的時間相同。門的正常打開可通過按動按鈕。按鈕方法必須準確，以免錯開門。所有釋放的門都可在司機室通過中心門打開按鈕打開。當門完全打開時，提供門被打開的外門控制單元(DCU)信號。入門打開的時間是7～8秒（不包括腳蹬）。超出正常時間2秒時，發出開門時間錯誤的信號。關門控制：

入門關閉的時間是7～8秒（不包括腳蹬）。入門的關閉指令下達時會聽到聲音信號。聲音信號在門開始移動前1秒開始。入門可在以下地點關閉：司機室。無論在什么情況下，打開的門將發出牽引阻塞信號。超出正常時間2秒時，發出關門時間錯誤