任務1　鐵道車輛電氣負載組成認知

【活動場景】

在車輛段客車供電、電氣檢修車間或在學校鐵道車輛供電、電源、電氣技術設備（或模型）的試驗室、實訓室進行，也可在能展示鐵道車輛電源技術與電氣技術發展的多媒體教室進行。

【任務要求】

1.明確鐵道車輛電氣負載的基本情況。

2.掌握鐵道車輛電氣負載的基本工作原理和特點。

【知識準備】

1.鐵道車輛電氣負載的分類與組成

車輛的電氣負載包括以下幾類。

（1）照明

鐵路客車車室等處的照明是鐵道車輛中必不可少的用電器，目前鐵路客車車輛客室主要采用交流熒光燈照明，特殊部位和事故燈多采用白熾燈。由于鐵道車輛車型的多樣性，車輛照明電光源（燈泡、燈管）的形狀和規格有很多類型，從形狀上分類主要有棒形、橢圓形、球形、環形和U形等，規格按功率的不同也有多種形式，使用時根據不同車型、不同要求具體進行選擇使用。這里需要特別說明的是：照明負載根據其性能的不同可分為電阻性負載和電感性負載。比如鐵道車輛客車照明電光源如果使用白熾燈則為電阻性負載；如果使用熒光燈在低頻工作時則為電感性負載，高頻工作時則為電阻性負載。

（2）空調裝置

鐵道車輛空調裝置主要由制冷壓縮機、冷凝器風機和空調通風機的直流或交流電動機、取暖加熱用的各種管式電熱元件以及電磁控制元件等組成。由于這些電動機和電熱元件所消耗的功率較大，因此，空氣調節與制冷裝置的電氣設備成為車輛主要的電氣負載。不僅需要解決其較大的供電容量，而且還要解決啟動和保護問題。

（3）生活設備

由于鐵道車輛一般用于中、長途旅行，因此必須考慮旅客和乘務人員的基本生活設備，能滿足旅客和乘務人員在途中生活需要的飲食和衛生設備，主要包括電開水爐、電冰箱、電動吸塵器和電氣集便器等，臥鋪車廂還配有充電電源接口。

（4）電視播音和通信設備

列車中一般安裝有列車電視、播音和通信設備，這些設備主要包括閉路電視，收、擴、錄、放多用機，列車有線電話和無線電話等。這些設備需要電壓和頻率比較穩定的正弦交流電或平穩的直流電，為此，車上還設有專用的交流或直流穩壓電源。

（5）普通客車電器

部分普通客車還配有電扇、離心式水泵電動機以及附屬的各種電氣設備。

（6）特殊車輛電氣設備

各種特殊用途的專用車輛所帶有的專用電氣設備，如接觸網檢查用的不間斷電源（LIPS）等。

2.鐵道車輛供電電源裝置的基本組成

供電裝置是客車的重要組成部分。因為供電裝置的好壞及供電品質的優劣直接影響到旅客列車的運行安全和旅客乘坐的舒適程度。因此，供電裝置是車輛部門日常維護保養和客車檢修的主要工作之一。供電裝置主要有如下幾種。

（1）客車發電機

22型和25型普通客車的供電發電機以KFT-1型感應子式發電機（又稱J型發電機）為主。客車常用J型發電機的輸出功率為5kW和3kW（簡稱J5型、J3型），輸出整定端電壓為（59±1）V，直流輸入電壓。J型發電機具有結構簡單、維修方便、適于高速運轉等優點。與J5型發電機配套的控制箱最早有KP-2A型晶閘管控制箱和FTZ-4型磁放大器控制箱兩種。為適應鐵路客車改造的需要和電氣控制技術的發展、提升和改進舊型客車供電系統及裝備的技術水平，針對舊型客車KP-2A型控制裝置運用中存在的問題，我國的鐵路部門又研制了KP-2B型控制裝置。以J5型發電機為例，改進了J5型發電機結構，與改進的J5型發電機相配套的控制箱是KP-2B型晶閘管控制箱，從而實現雙路供電，一路電壓較高，整定為62V左右，向電池充電；一路電壓整定為50V左右，向負載供電。這種輸出兩種端電壓的改進型發電機既滿足了蓄電池充電要求，又保證負荷的用電需要。

（2）客車蓄電池

20世紀60年代到90年代，客車上基本使用TG型蓄電池。這種蓄電池的電氣性能和技術經濟指標都有了改進和提高。它的極板結構是把陽極板結構做成管狀，大大提高了使用壽命。但因TG型蓄電池仍屬酸性鉛蓄電池，固有缺陷無法克服，且易對環境造成污染。為了解決酸性電池存在的問題，1986年原鐵道部車輛局組織有關部門和單位進行探討，選擇了堿性蓄電池作為客車供電電源。20世紀90年代，客車蓄電池開始使用堿性蓄電池。

目前國際上正積極研制開發用于高速列車供電電源的燃料電池。燃料電池是直接將燃料能源轉化為電能的電池設備。燃料電池基于電化學而不是燃燒，因此具有“高效低噪、無輻射”的特點。氫燃料電池目前用于轎車、公共汽車和卡車的技術開發和使用。該項研究有助于提高能源效率，通過降低對進口石油依賴性而增強國家能源安全性以及改善環境質量。

（3）大容量供電裝置

隨著鐵路客車現代化的發展，需要不斷提高旅客乘坐舒適度，大容量的用電器設備，如空調機組要求供電裝置不僅要輸出容量大，而且供電品質要好，要有可靠的技術性能。因此，在20世紀80年代，出現了大容量供電發電車和大容量本車獨立供電的柴油發電機組供電裝置。

1983年開始在軟臥車上使用本車獨立供電柴油發電機組，當時發電機容量是24kW，為水冷式柴油機。1991年推廣使用了30kW柴油發電機組。1994年又開始使用風冷式28kW柴油發電機組，保證了空調客車的用電需求。

大功率發電車能提供三相380V交流電壓，實現對空調列車集中供電，整列車的供電功率達600kV·A。

在電氣化區段，客車供電采用接觸網供電，符合國內外客車供電技術的發展趨勢，既經濟又可靠。根據我國的能源政策，合理的選擇是采用機車向列車供電。它具有以下幾個優點：

①適合高密度、短編組的運輸模式。

②能源利用經濟、合理，對環境污染小。

③維修保養體系合理。

3.新型鐵道車輛電源、電氣裝置檢測和控制裝置

為了減輕列車乘務人員的勞動強度，提高旅客乘坐舒適度，保證行車安全和機組正常運轉，延長機組的使用壽命以及節約能源消耗等目的，客車上安裝了各種檢測及自動控制裝置。

鐵路空調客車目前主要裝車使用的電器設備舉例如下：

①空調裝置工作的自動控制裝置具有溫度的自動調節、機組的自動保護和工作時間的自動顯示功能。

②內端門的自動開閉裝置，塞拉門自動控制裝置。

③開水爐的自動補水與加熱器自動開閉裝置。

④車輛故障的自動檢測裝置，火災自動報警裝置。

⑤列車軸溫報警裝置。

⑥多隧道地區運行的列車照明自動開關裝置。

⑦真空式集便器控制裝置。

⑧列車防滑器電子控制裝置。

⑨供電電源自動控制裝置，發電機電壓的自動調節與過電壓、過電流或過功率（應為欠電流）的自動保護裝置。

⑩列車信息顯示系統。

4.鐵道車輛電氣負載的運用條件分析

鐵道車輛電氣裝置的電氣負載用電量與鐵道車輛的運用環境有一定關系，鐵道車輛電氣裝置的運行條件不同于地面固定的工業和民用用電設備，也不同于航空和船舶的電氣設備。因此在分析計算鐵道車輛用電量前，有必要先簡要分析一下鐵道車輛電氣裝置的運用條件。

由于我國是一個多高原、多山的國家，鐵道車輛的運行條件往往很復雜，因此我國鐵道車輛運用條件可分為一般通用的車輛電氣裝置和高海拔地區車輛電氣裝置。

（1）全國通用鐵道車輛電氣裝置的運用條件分析

①鐵道車輛電氣裝置首先要確保行車安全。車體應有可靠的絕緣，杜絕漏電、短路等引起的火災發生；電器產生的電弧盡可能減少，電機等電器一定要采取可靠的通風、降溫措施；電氣裝置懸掛要可靠。

②為提高車輛的技術經濟指標，車輛電氣裝置的重量、尺寸和成本盡可能小，電氣裝置的結構應簡單、牢固、使用壽命長，便于檢修和維修。

③電氣裝置溫度應能適應±40℃、能適應相對濕度≤90％（25℃）的外界環境。

④鐵道車輛電氣裝置應能適應鐵道車輛運行過程中的振動和沖擊。

⑤電氣裝置應具有良好的品質，對車內無線電通信、列車播音、電視應盡量沒有影響或產生影響很小。

（2）高海拔地區鐵道車輛電氣裝置的運用條件分析

①高原地區的車輛電氣裝置能適應惡劣的高原氣候。

②能適應空氣壓力的空氣密度對車輛電氣裝置的影響。

③能適應空氣壓力和空氣密度降低對車輛電氣開關滅弧性能的影響。

④在高原地區要對車輛電氣絕緣、電氣材料的使用進行修正。

【任務實施】

1.認知鐵道車輛主要的電氣負載，并說明其組成和分類。分別舉例說明供電基本電氣設備的認知過程，對其他電氣設備根據實際情況。

（1）認知如圖1-1所示的空調客車電氣插座的結構和作用，并能用電工儀器、儀表測量其絕緣參數。

（2）圖1-2所示是鐵道車輛空調配電柜的內部結構，能知曉各電器的作用和使用方法并進行簡單的故障判斷。

2.學習電力機車向空調客車車輛供電前的狀態確認和電氣插座的連接。

（1）如圖1-3所示，機車與車輛連掛后，機車司機將供電鑰匙交付客列檢作業人員（無客列檢時為車輛乘務員）并簽認。

（2）如圖1-4所示，客列檢作業人員（無客列檢時為車輛乘務員）接到供電鑰匙后，進行機車與車輛間電力連接線、集控線的連接。

（3）作業完畢，將供電鑰匙交給車輛乘務員，車輛乘務員確認各連接線無誤后，在客列檢作業人員手賬上簽認。再將供電鑰匙交還機車司機，簽字請求供電。

（4）機車司機收到供電鑰匙并簽認后，向客車供電。

3.學習旅客列車折返庫出庫作業標準，并對車輛電氣設備進行檢查，加深對車輛電氣裝置的認知。

本項任務共分兩步完成：

第一步：旅客列車出庫前2h包乘組人員對車輛技術狀態進行復查（包括“三捆綁”、擴音線的連接及“車統—181”故障的處理，并與庫列檢辦理出庫質量交接）。加掛客車的技檢由配屬單位人員負責，車輛乘務員只負責本屬車輛與加掛車輛的連接進行檢查，加掛車輛為本屬客車時須進行全面技檢。

檢查重點：重點對列車輪對各部狀態、搖枕懸吊裝置、基礎制動裝置、空氣制動裝置、“三簧”狀態，車鉤、制動軟管、總風管的連接狀態、總風管系、給排水排污裝置，車下電源箱、電池箱、集便器吊具，下部分線盒、裙板狀態；電力、廣播接線連接狀態等進行重點檢查。

第二步：出乘乘務員復查車體絕緣。

DC 600V直流供電客車在車列一端進行車端連接裝置檢查及電氣絕緣檢測：

（1）復測全列DC 600V電力連接器干線絕緣，檢查確認全列DC 600V電氣傳輸主干線絕緣（正對地、負對地、正對負）。使用1000V等級兆歐表測量，在相對濕度<60％時，線間≥2ΜΩ，線地≥1ΜΩ；相對濕度為60％～85％時，線間0.6～2ΜΩ，線地0.3～1ΜΩ；相對濕度>85％時，線間≥0.6ΜΩ，線地≥0.3ΜΩ。

（2）檢查確認DC 110V電氣傳輸主干線絕緣良好（正對地、負對地電壓值在45～65V之間）。

（3）檢查確認集控電源、供電請求、供電允許電路良好，插針無彎曲、松脫和缺失。

AC 380V直流供電客車在車列一端進行車端連接裝置檢查及電氣絕緣檢測：復測全列AC 380V電力連接器干線絕緣，檢查確認全列AC 380V電氣傳輸主干線絕緣（U對N、V對N、W對N、U對V、U對W、V對W）。使用500V等級兆歐表測量，在相對濕度<60％時，線間≥2ΜΩ，線地≥1ΜΩ；相對濕度為60％～85％時，線間0.38～2ΜΩ，線地0.22～1ΜΩ；相對濕度>85％時，線間≥0.38ΜΩ，線地≥0.22ΜΩ。將測量數據填入首尾車端的標記框內。