任务1　铁道车辆电气负载组成认知

【活动场景】

在车辆段客车供电、电气检修车间或在学校铁道车辆供电、电源、电气技术设备（或模型）的试验室、实训室进行，也可在能展示铁道车辆电源技术与电气技术发展的多媒体教室进行。

【任务要求】

1.明确铁道车辆电气负载的基本情况。

2.掌握铁道车辆电气负载的基本工作原理和特点。

【知识准备】

1.铁道车辆电气负载的分类与组成

车辆的电气负载包括以下几类。

（1）照明

铁路客车车室等处的照明是铁道车辆中必不可少的用电器，目前铁路客车车辆客室主要采用交流荧光灯照明，特殊部位和事故灯多采用白炽灯。由于铁道车辆车型的多样性，车辆照明电光源（灯泡、灯管）的形状和规格有很多类型，从形状上分类主要有棒形、椭圆形、球形、环形和U形等，规格按功率的不同也有多种形式，使用时根据不同车型、不同要求具体进行选择使用。这里需要特别说明的是：照明负载根据其性能的不同可分为电阻性负载和电感性负载。比如铁道车辆客车照明电光源如果使用白炽灯则为电阻性负载；如果使用荧光灯在低频工作时则为电感性负载，高频工作时则为电阻性负载。

（2）空调装置

铁道车辆空调装置主要由制冷压缩机、冷凝器风机和空调通风机的直流或交流电动机、取暖加热用的各种管式电热元件以及电磁控制元件等组成。由于这些电动机和电热元件所消耗的功率较大，因此，空气调节与制冷装置的电气设备成为车辆主要的电气负载。不仅需要解决其较大的供电容量，而且还要解决启动和保护问题。

（3）生活设备

由于铁道车辆一般用于中、长途旅行，因此必须考虑旅客和乘务人员的基本生活设备，能满足旅客和乘务人员在途中生活需要的饮食和卫生设备，主要包括电开水炉、电冰箱、电动吸尘器和电气集便器等，卧铺车厢还配有充电电源接口。

（4）电视播音和通信设备

列车中一般安装有列车电视、播音和通信设备，这些设备主要包括闭路电视，收、扩、录、放多用机，列车有线电话和无线电话等。这些设备需要电压和频率比较稳定的正弦交流电或平稳的直流电，为此，车上还设有专用的交流或直流稳压电源。

（5）普通客车电器

部分普通客车还配有电扇、离心式水泵电动机以及附属的各种电气设备。

（6）特殊车辆电气设备

各种特殊用途的专用车辆所带有的专用电气设备，如接触网检查用的不间断电源（LIPS）等。

2.铁道车辆供电电源装置的基本组成

供电装置是客车的重要组成部分。因为供电装置的好坏及供电品质的优劣直接影响到旅客列车的运行安全和旅客乘坐的舒适程度。因此，供电装置是车辆部门日常维护保养和客车检修的主要工作之一。供电装置主要有如下几种。

（1）客车发电机

22型和25型普通客车的供电发电机以KFT-1型感应子式发电机（又称J型发电机）为主。客车常用J型发电机的输出功率为5kW和3kW（简称J5型、J3型），输出整定端电压为（59±1）V，直流输入电压。J型发电机具有结构简单、维修方便、适于高速运转等优点。与J5型发电机配套的控制箱最早有KP-2A型晶闸管控制箱和FTZ-4型磁放大器控制箱两种。为适应铁路客车改造的需要和电气控制技术的发展、提升和改进旧型客车供电系统及装备的技术水平，针对旧型客车KP-2A型控制装置运用中存在的问题，我国的铁路部门又研制了KP-2B型控制装置。以J5型发电机为例，改进了J5型发电机结构，与改进的J5型发电机相配套的控制箱是KP-2B型晶闸管控制箱，从而实现双路供电，一路电压较高，整定为62V左右，向电池充电；一路电压整定为50V左右，向负载供电。这种输出两种端电压的改进型发电机既满足了蓄电池充电要求，又保证负荷的用电需要。

（2）客车蓄电池

20世纪60年代到90年代，客车上基本使用TG型蓄电池。这种蓄电池的电气性能和技术经济指标都有了改进和提高。它的极板结构是把阳极板结构做成管状，大大提高了使用寿命。但因TG型蓄电池仍属酸性铅蓄电池，固有缺陷无法克服，且易对环境造成污染。为了解决酸性电池存在的问题，1986年原铁道部车辆局组织有关部门和单位进行探讨，选择了碱性蓄电池作为客车供电电源。20世纪90年代，客车蓄电池开始使用碱性蓄电池。

目前国际上正积极研制开发用于高速列车供电电源的燃料电池。燃料电池是直接将燃料能源转化为电能的电池设备。燃料电池基于电化学而不是燃烧，因此具有“高效低噪、无辐射”的特点。氢燃料电池目前用于轿车、公共汽车和卡车的技术开发和使用。该项研究有助于提高能源效率，通过降低对进口石油依赖性而增强国家能源安全性以及改善环境质量。

（3）大容量供电装置

随着铁路客车现代化的发展，需要不断提高旅客乘坐舒适度，大容量的用电器设备，如空调机组要求供电装置不仅要输出容量大，而且供电品质要好，要有可靠的技术性能。因此，在20世纪80年代，出现了大容量供电发电车和大容量本车独立供电的柴油发电机组供电装置。

1983年开始在软卧车上使用本车独立供电柴油发电机组，当时发电机容量是24kW，为水冷式柴油机。1991年推广使用了30kW柴油发电机组。1994年又开始使用风冷式28kW柴油发电机组，保证了空调客车的用电需求。

大功率发电车能提供三相380V交流电压，实现对空调列车集中供电，整列车的供电功率达600kV·A。

在电气化区段，客车供电采用接触网供电，符合国内外客车供电技术的发展趋势，既经济又可靠。根据我国的能源政策，合理的选择是采用机车向列车供电。它具有以下几个优点：

①适合高密度、短编组的运输模式。

②能源利用经济、合理，对环境污染小。

③维修保养体系合理。

3.新型铁道车辆电源、电气装置检测和控制装置

为了减轻列车乘务人员的劳动强度，提高旅客乘坐舒适度，保证行车安全和机组正常运转，延长机组的使用寿命以及节约能源消耗等目的，客车上安装了各种检测及自动控制装置。

铁路空调客车目前主要装车使用的电器设备举例如下：

①空调装置工作的自动控制装置具有温度的自动调节、机组的自动保护和工作时间的自动显示功能。

②内端门的自动开闭装置，塞拉门自动控制装置。

③开水炉的自动补水与加热器自动开闭装置。

④车辆故障的自动检测装置，火灾自动报警装置。

⑤列车轴温报警装置。

⑥多隧道地区运行的列车照明自动开关装置。

⑦真空式集便器控制装置。

⑧列车防滑器电子控制装置。

⑨供电电源自动控制装置，发电机电压的自动调节与过电压、过电流或过功率（应为欠电流）的自动保护装置。

⑩列车信息显示系统。

4.铁道车辆电气负载的运用条件分析

铁道车辆电气装置的电气负载用电量与铁道车辆的运用环境有一定关系，铁道车辆电气装置的运行条件不同于地面固定的工业和民用用电设备，也不同于航空和船舶的电气设备。因此在分析计算铁道车辆用电量前，有必要先简要分析一下铁道车辆电气装置的运用条件。

由于我国是一个多高原、多山的国家，铁道车辆的运行条件往往很复杂，因此我国铁道车辆运用条件可分为一般通用的车辆电气装置和高海拔地区车辆电气装置。

（1）全国通用铁道车辆电气装置的运用条件分析

①铁道车辆电气装置首先要确保行车安全。车体应有可靠的绝缘，杜绝漏电、短路等引起的火灾发生；电器产生的电弧尽可能减少，电机等电器一定要采取可靠的通风、降温措施；电气装置悬挂要可靠。

②为提高车辆的技术经济指标，车辆电气装置的重量、尺寸和成本尽可能小，电气装置的结构应简单、牢固、使用寿命长，便于检修和维修。

③电气装置温度应能适应±40℃、能适应相对湿度≤90％（25℃）的外界环境。

④铁道车辆电气装置应能适应铁道车辆运行过程中的振动和冲击。

⑤电气装置应具有良好的品质，对车内无线电通信、列车播音、电视应尽量没有影响或产生影响很小。

（2）高海拔地区铁道车辆电气装置的运用条件分析

①高原地区的车辆电气装置能适应恶劣的高原气候。

②能适应空气压力的空气密度对车辆电气装置的影响。

③能适应空气压力和空气密度降低对车辆电气开关灭弧性能的影响。

④在高原地区要对车辆电气绝缘、电气材料的使用进行修正。

【任务实施】

1.认知铁道车辆主要的电气负载，并说明其组成和分类。分别举例说明供电基本电气设备的认知过程，对其他电气设备根据实际情况。

（1）认知如图1-1所示的空调客车电气插座的结构和作用，并能用电工仪器、仪表测量其绝缘参数。

（2）图1-2所示是铁道车辆空调配电柜的内部结构，能知晓各电器的作用和使用方法并进行简单的故障判断。

2.学习电力机车向空调客车车辆供电前的状态确认和电气插座的连接。

（1）如图1-3所示，机车与车辆连挂后，机车司机将供电钥匙交付客列检作业人员（无客列检时为车辆乘务员）并签认。

（2）如图1-4所示，客列检作业人员（无客列检时为车辆乘务员）接到供电钥匙后，进行机车与车辆间电力连接线、集控线的连接。

（3）作业完毕，将供电钥匙交给车辆乘务员，车辆乘务员确认各连接线无误后，在客列检作业人员手账上签认。再将供电钥匙交还机车司机，签字请求供电。

（4）机车司机收到供电钥匙并签认后，向客车供电。

3.学习旅客列车折返库出库作业标准，并对车辆电气设备进行检查，加深对车辆电气装置的认知。

本项任务共分两步完成：

第一步：旅客列车出库前2h包乘组人员对车辆技术状态进行复查（包括“三捆绑”、扩音线的连接及“车统—181”故障的处理，并与库列检办理出库质量交接）。加挂客车的技检由配属单位人员负责，车辆乘务员只负责本属车辆与加挂车辆的连接进行检查，加挂车辆为本属客车时须进行全面技检。

检查重点：重点对列车轮对各部状态、摇枕悬吊装置、基础制动装置、空气制动装置、“三簧”状态，车钩、制动软管、总风管的连接状态、总风管系、给排水排污装置，车下电源箱、电池箱、集便器吊具，下部分线盒、裙板状态；电力、广播接线连接状态等进行重点检查。

第二步：出乘乘务员复查车体绝缘。

DC 600V直流供电客车在车列一端进行车端连接装置检查及电气绝缘检测：

（1）复测全列DC 600V电力连接器干线绝缘，检查确认全列DC 600V电气传输主干线绝缘（正对地、负对地、正对负）。使用1000V等级兆欧表测量，在相对湿度<60％时，线间≥2ΜΩ，线地≥1ΜΩ；相对湿度为60％～85％时，线间0.6～2ΜΩ，线地0.3～1ΜΩ；相对湿度>85％时，线间≥0.6ΜΩ，线地≥0.3ΜΩ。

（2）检查确认DC 110V电气传输主干线绝缘良好（正对地、负对地电压值在45～65V之间）。

（3）检查确认集控电源、供电请求、供电允许电路良好，插针无弯曲、松脱和缺失。

AC 380V直流供电客车在车列一端进行车端连接装置检查及电气绝缘检测：复测全列AC 380V电力连接器干线绝缘，检查确认全列AC 380V电气传输主干线绝缘（U对N、V对N、W对N、U对V、U对W、V对W）。使用500V等级兆欧表测量，在相对湿度<60％时，线间≥2ΜΩ，线地≥1ΜΩ；相对湿度为60％～85％时，线间0.38～2ΜΩ，线地0.22～1ΜΩ；相对湿度>85％时，线间≥0.38ΜΩ，线地≥0.22ΜΩ。将测量数据填入首尾车端的标记框内。