本书是城市轨道交通职业教育系列教材之一。主要内容包括城市轨道交通车辆牵引系统、辅助供电系统、车辆照明系统、牵引制动控制电路、列车网络控制系统、车门控制系统、车载ATP/ATO系统及乘客信息系统。介绍了典型城市轨道交通车辆中电气系统内各类电路及原理，对理解和掌握城市轨道交通车辆电气系统有很大帮助。

本书可作为中高职业院校车辆专业的专业教材，还可供从事车辆运用与检修的专业技术人员阅读参考。

前 言

城市公共交通交通工具不断革新，城市轨道交通、有轨电车新技术不断涌现，从1890年12月18日世界上第一条真正的电气化地铁诞生以来，城市轨道交通成为现代城市必不可少的重要交通工具，是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保障。

城市轨道交通普遍采用电气化，由受流器接受来自接触网的电能，再在控制系统的指挥下，经主回路、牵引电机将电能转换为驱动列车所需机械能，并且在必要时使用车辆实施制动。为了不断提高城市轨道交通地铁轻轨车辆起动和制动性能，提高运行速度，在车辆的传动方式和控制上经历了几次革命，由早先的直流传动转型成现代的交流传动；控制上由逻辑电路发展到全微机控制，自动化程度大大提高。改善了车辆的运行性能，减少了车辆的运行的故障和提高了车辆运行的可靠性，同时也较大地减少了司机和检修工作人员的劳动强度。

城市轨道交通的牵引控制系统荟萃了电力电子、计算机检测与控制、电机与电器制造等多学科的先进技术，日益发展成具有智能化、模块化、轻量化、节能型、免维修等特点。

本书编写结合中高等职业教育的特点，为城市轨道交通车辆专业学生介绍了必须掌握的车辆电气系统专业知识。全书分九章，采用传统章节的形式，系统、循序渐进地介绍了车辆电气系统及控制，包括电气系统的概述、牵引系统的组成和原理、辅助供电系统的组成、设备及原理、车辆照明电路及控制、车门电路及控制、牵引制动控制电路、列车网络控制系统、车载ATP/ATO系统及控制、乘客信息系统的组成。本书为了达到更好的阐述效果，从多种车辆电气系统中分别采用了各类代表性电路，并加以说明，帮助读者更好地理解整个车辆的电气系统，使司机和检修岗位方向的学习者打下良好的电气系统知识基础，同时对部分电路故障分析及处理也作了相应的介绍。

目前在城市轨道交通职业培训行业内，车辆电气系统知识专业性强，是学生学习的难点，介绍车辆电气系统、车辆控制类的系统教材很少，少量的教材中涉及部分内容，有些采用项目的方式介绍，对于系统理解和了解车辆电气系统存在局限性，为了填补空缺，故编写了本教材。由于时间、资料、水平有限，书中可能有一些不妥之处，敬请读者指正。

编 者

2016.7

刘海梅，研究生学历，正高级讲师。长期从事教育教学工作和行政管理工作，对教育教学管理有较深研究，多篇论文在国家教育和管理类期刊发表，多篇论文获省部级奖。被教育部和人社部授予“全国中等职业学校德育工作先进个人”称号，是省级技能鉴定评审专家、省技工院校职称评审高评委、省技工院校省级督导员，湖北省职业技术教育学会职业素质拓展教学指导委员会副主任委员，湖北省铁道学会理事。

目 录
第一章 城市轨道交通车辆电气系统概述 1
第一节 电气系统简介 1
第二节 电气系统的发展 5
课后练习题 8
第二章 牵引系统 9
第一节 牵引系统概述 9
第二节 牵引系统主回路 11
第三节 牵引系统的工作原理 21
课后练习题 25
第三章 辅助供电系统 27
第一节 辅助供电系统概述 27
第二节 辅助逆变器 29
第三节 蓄电池充电器及蓄电池 34
第四节 高压供电回路 37
第五节 中压供电分配 41
第六节 扩展供电回路 44
第七节 低压供电分配 45
课后练习题 47
第四章 城市轨道交通车辆照明系统 49
第一节 内部照明 49
第二节 外部照明 52
课后练习题 56
第五章 牵引/制动控制电路 57
第一节 司机室激活控制电路 57
第二节 受电弓控制电路 59
第三节 高速断路器控制电路 63
第四节 列车方向控制电路 67
第五节 列车牵引/制动控制电路 68
课后练习题 74
第六章 列车网络控制系统 75
第一节 列车网络控制系统简介 75
第二节 列车网络控制系统拓扑结构 81
课后练习题 84
第七章 车门控制系统 86
第一节 车门控制系统的电气部件 86
第二节 车门控制原理 89
第三节 开关门控制电路 92
第四节 车门安全回路 96
第五节 非正常情况下车门的控制 98
课后练习题 100
第八章 车载ATP/ATO系统 101
第一节 车载ATP/ATO系统概述 101
第二节 车载ATP/ATO系统的控制 105
第三节 车载ATP/ATO系统与车辆控制系统的关系 108
课后练习题 110
第九章 乘客信息系统 111
第一节 乘客信息系统概述 111
第二节 列车广播对讲系统 115
第三节 多媒体播放系统 120
第四节 视频监控系统 123
第五节 车载无线局域网及无线电系统 125
课后练习题 127
参考文献 128

第一节 牵引系统概述

牵引系统是城市轨道交通车辆的核心部件，是列车动力的来源。它根据需要为列车提供牵引力和制动力，完成列车牵引和制动。牵引系统在“牵引”模式下，把接触网提供的电能转换成牵引电机使用的电能供给牵引电机，牵引电机作为电动机工作，将电能转换成机械能，来实现列车的牵引功能；在“制动”模式下，牵引电机充当发电机，机械制动能量转换成电能，重新反馈给接触网，供给其他列车使用或者通过制动电阻消耗掉，实现列车的制动功能。

一、牵引系统的分类

根据牵引系统不同的特点，牵引系统可以从以下几个方面进行分类。

（1）根据城市轨道交通车辆使用的牵引电机的类型，城市轨道交通车辆牵引系统有直流传动牵引系统和交流传动牵引系统之分。这两种传动方式各有优缺点。随着大功率逆变技术和自动控制技术的不断发展，交流电机能够通过变压变频技术来获得直流电机的优点。目前城市轨道交通车辆以交流传动方式为主。

（2）根据供电控制方式，牵引系统有1C4M和1C2M两种形式。1C4M牵引系统的一台牵引逆变器向同一动车上的四台牵引电机供电；1C2M牵引系统的一台逆变器向同一转向架上的两台牵引电机供电。有些地铁列车牵引逆变器分成两个相同的模块，每个模块给一个转向架上的两台牵引电机供电，牵引逆变器采用此种供电模式的牵引系统也称为1C4M牵引系统。

（3）根据控制单元控制原理的不同，牵引系统可以分为直接转矩控制型和矢量控制型两种。