高速动车组电气系统功能与介绍

高速动车组电气系统功能与介绍

辛镇王正才

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省   青岛市   266111

摘要：随着我国高速动车组建设的逐步推进，动车组装备的日益普及，电气系统的故障时有发生。电气系统作为高速动车组的核心组成部分，其故障常引起高速动车组非正常停驶，引起动车组晚点，严重影响了轨道交通的正常运行，给高速动车组运行带来巨大的经济损失和安全隐患。高速动车组是核心装备，也是运载乘客的主体。为保证旅客出行的安全性、快速性和舒适度，文章对高速动车组电气系统功能与介绍进行了分析。

关键词：高速动车组；电气系统；功能与介绍

1相关概要

动车组作为一种重要的运输工具，对国民经济和社会的发展起到了至关重要的作用。在2020年，中国动车总里程达到120,000km，高速动车组达到16,000km，高速动车组将成为中国今后铁路发展的主要方向。在高速铁路系统中，高速动车组是核心装备，为了在客运中实现高安全性、高速度和高舒适性，高速动车组单元配备了各种电气设备。在高速动车组中，电气系统是关键部件，数量庞大，技术含量高。它们的可靠性受到人们的高度重视。

在动车组装备性能不断提升、结构日趋复杂的情况下，对高速动车组电气系统进行分析是非常必要的。第一，保证动车组的运行安全。近几年，随着高速动车组的开通，新的动车组装备也在陆续投入运行。对动车组电气系统各组成部分的可靠性进行分析与评价，可以帮助我们发现并消除设备存在的安全隐患，并对其进行合理的维修，从而降低其失效概率。其次是要改善高速动车组的利用率，扩大高速动车组的运力。通过对高速动车组电气装备的可靠性进行全面分析，提出了合理的维修周期，减少维修次数，延长了高速动车组在线期。因为高速动车组具有高速行驶的特点，乘客的旅行时间相对比较短，所以它能够将高速动车组运量大、发车密度高的优势发挥出来，与此同时，还能缓解铁路客运的压力，推动国民经济的发展。

2高速动车组电气系统功能与介绍

2.1高速动车组电气系统的功能管理

在电气系统中，通过硬件线路、网络监控等方式，完成了对电气系统的管理。从理论上讲，大部分的控制功能都是通过硬线线路来完成的。在此，完全通过硬线电路来完成的功能被称作硬线管理功能，而涉及网络监视系统的控制功能被称作网络管理功能。

2.1.1硬线管理功能

（1）高电压系统硬线管理功能，主要有：前、后弓选择，快速降弓，应急断电，强抽水命令，接触网电压电流采集，接触网过流保护，牵引变流器重置等。

（2）中压装置的硬线管理功能主要有：起动、停止充电器、复位辅助换流器等。

（3）低压设备的硬件管理功能主要包括：建立有人驾驶室模拟、重置网络控制系统、手动应用和释放驻车制动、建立应急模式并在此模式下发布牵引命令、测试火灾报警系统、手动控制空调、照明和车门系统。为了充分保证高速动车组运行的安全，遵循故障导向安全的原则，高速动车组设有7个由硬线控制的安全回路：紧急制动回路、制动释放回路、乘客紧急制动回路，转向架监控回路、轴温报警回路、火灾报警回路和驻车制动监控回路。

2.1.2网络管理功能

该网络监测系统是一种分布式的、两级的网络架构。高速动车组间的通讯采用了带冗余双饺线的AT高速动车组总线，数据传输速度达到了3.2Mbps。车辆和各个子系统采用RS-485串行通信线，以38.4kps的速度进行数据传输。网络监控系统与车载子系统之间是实现对车辆控制系统的控制。以及在交通工具间进行高速的信息传送；可显示高速动车组状况及故障信息，传送控制指令，显示诊断信息，并对高速动车组的运行及故障进行记录，为驾驶员、乘务员及维修人员提供了一种支持。

该系统的管理功能主要有：实现对车辆的控制功能，对车辆的状态进行显示与故障诊断，对驾驶员与乘客的帮助，对车辆的运行状态进行记录。

（1）网络监控系统的控制功能

对受电弓、主断路器和车顶隔离开关进行控制，对牵引冷却系统进行控制，对牵引控制命令的发出，对相位管理，对定速控制，对中压负载管理，对高速动车组的加速度和减速测量，对制动请求，对空调系统的启动进行管理。

（2）状态显示和故障诊断功能

该系统在驾驶台上设置了两块触摸屏，分别显示了各子系统的基本情况及故障诊断情况。该系统与牵引、辅助、刹车、空调、车门等系统建立了串行通信接口，实现了对各个子系统的实时监测。它为司机和旅客提供所需的资讯。当出现故障时，可将故障原因及处理方法告诉司机。

（3）驾驶员和乘客的支持功能

网络在线监控系统功能强大，可以帮助驾驶员、旅客更好地了解高速动车组的运行状况，并对其进行有效的管理。具备出站检测功能：具备网络监控系统、牵引系统、制动系统、辅助系统的车载检测功能。以及空调系统：显示屏具有系统时钟设置功能：显示屏支持对高速动车组上发生的非电气故障进行手动输入。显示屏上存储的故障诊断信息可以指导司机和乘客进行进站维护：具备维护和换端模式，为司机和乘客在仓库中的操作提供方便。

（4）数据记录功能

网络在线监控系统可实现对高速动车组的故障、零件的维修及高速动车组的运行状态的实时记录。其主要的记录器功能有：车载装置，车辆的故障信息，驾驶员的操作情况记录；对牵引换流装置及辅助换流装置进行跟踪、记录；对牵引换流器、辅助换流器进行了能源消耗、行车里程等数据采集；介绍了一种新型的自动控制方法。机载检验结果的存贮；测试结果资料储存功能，软件版本储存功能等等。

2.2高速动车组电气系统结构介绍

中国的高速动车组属于分散式高速动车组，其运行工况复杂，运行稳定。高速动车组由以下几大系统构成：车体，牵引传动系统，辅助供电系统，制动和送风系统，网络系统（乘客信息系统），车内环境控制，给排水和卫生系统，人机界面。高速动车组具有流线外形、轻便、高强度、高密封性等特点。高速动车组的牵引动力是以交流为主要动力，以满足高速动车组运行时对系统所需要的能量进行输送与转化。除牵引驱动系统外，高速动车组上的全部电器均由辅助电气系统提供。随着我国高速铁路技术的不断进步，高速动车组运行品质的不断提升，不同型号的高速铁路在电气供应方面也存在着很大的差异。在高速动车组运行过程中，制动系统起到了控制高速动车组运行的作用。高速动车组采用了电空联合制法，通过对制法控制曲线的调整，使其达到了稳定、精确的调速、停机的目的，使回收制法的节能效果得到了最大程度的发挥。

高速动车组联网控制系统是一个控制精度高，数据传输能力强，设备状态监控和系统自我诊断功能一体化的智能控制、监控与诊断系统。高速动车组的旅客操作接口具有很强的人性化，各种设备和设备都很完善，而且运行很舒适。车厢内环境控制系统是指为保证高速动车组车厢内环境达到预定要求而设计的全部设备。高速动车组通过采用先进的密闭式调压技术、内外双重降噪技术，保证了旅客在车厢内的舒适安静。高速动车组应用了世界上最先进的自动化给水系统，能够对高速动车组运行过程中的生活用水及设备用水进行自动化供给。公共卫生系统使用了高档的真空抽水马桶，能够自动、有效地进行污水的收集、排放，为乘客提供了一个舒适的使用环境。

3结语

电气系统是高速动车组设备的核心，是高速动车组设备的“心脏”。因此，对高速动车组关键系统进行分析研究，对于保障高速动车组人身与装备的安全，具有十分重要的实际意义。高速动车组电气系统主要由牵引传动系统和辅助供电系统两个子系统组成。每一个子系统的工作性能都关系到电气系统乃至高速动车组整体的稳定性。因此，开展高速动车组在我国高速动车组运营过程中的分析与研究，对保障高速动车组的安全、可靠运营有着十分重要的意义。

参考文献：

[1]吴雪聪.浅析动车组电气连接压接工艺技术[J].黑龙江科技信息,2015(05):62.

[2]文强,董力群,赵婷婷.基于CATIA的动车组电气系统三维布线工艺应用研究[J].铁路技术创新,2014(04):54-57.