我国城市轨道交通发展及新院区供电变压器型号及容量设计.docx

1、我国城市轨道交通发展及新院区供电变压器型号及容量设计 毕业设计说明书课题名称：我国城市轨道交通发展及新院区供电 变压器型号及容量设计所在学院 铁道牵引与动力学院 2015届毕业设计任务书一、课题名称我国城市轨道交通发展及新院区供电变压器型号及容量设计二、指导老师赵承荻三、设计内容与要求1课题概述国务院颁发的节能减排“十二五”规划，要求形成加快转变经济发展方式的倒逼机制，建立健全有效的激励和约束机制，大幅度提高能源利用效率，显著减少污染物排放。为此，一要调整优化产业结构。抑制高耗能、高排放行业过快增长，加快淘汰落后产能，改造提升传统产业，调整能源消费结构，推动服务业和战略性新兴产业发展。二要推动

2、提高能效水平。切实加强工业、建筑、交通运输、农业和农村、商用和民用、公共机构节能管理，开展万家企业节能低碳行动。三要强化主要污染物减排。加强电力、钢铁、水泥等行业污染物防治，推进农村污染治理和畜禽清洁养殖，控制机动车污染物排放，推进大气中细颗粒污染物治理。四要深入开展节能减排全民行动，倡导与我国国情相适应的文明、节约、绿色的生产方式和消费方式。规划提出了节能改造、节能产品惠民、合同能源管理推广、节能技术产业化示范、城镇生活污水处理设施建设、重点流域水污染防治、脱硫脱硝、规模化畜禽养殖污染防治、循环经济示范推广、节能减排能力建设等十大重点工程和保障措施。2、设计内容与要求。毕业设计论文部分城市轨

3、道交通车辆。 毕业设计部分 新院区供电三相电力变压器的型号及容量设计及选用四、设计参考书【1】 城市轨道交通车辆概论 吕刚主编 北京交通大学出版社 【2】 城市轨道交通设备 朱爱华主编 北京交通大学出版社 【3】 城市轨道交通机械基础 徐坚 柴鹏飞主编 机械工业出版社 【4】 电力变压器应用技术 李丹娜 孙成普主编 中国电力出版社 【5】 城市轨道交通车辆 曾青中 韩增盛 西南交通大学出版社 【6】 电机与电气控制技术 赵承荻、杨利军主编 高等教育出版社 【7】 实用电工手册 赵承荻 李乃夫主编 高等教育出版社 【8】 电工实用手册 刘光源主编 中国电力出版社 【9】 电气技師手册 张友汉 赵

4、承荻主编 福建科学技术出版社五、设计说明书要求 1封面 2目录 3内容摘要（200400字左右，中英文） 4引言5正文（设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）6结束语7附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程安排第1周（本阶段末）： 毕业设计开题 老師讲解。第2-5周（暑假）：学生收集资料、上网查询、整体构思。第6-9周（下阶段1-4教学周）： 老師讲解辅导，学生在老師讲解辅导的基础上通过参阅相关资料、上网查询初步完成毕业设计论文工作。第1012周（下阶段57教学周）： 老師讲解辅导，学生在老師讲解辅导的基础上通过参阅相关资料、上网查询初步完成脉流

5、牵引电动机检修后的出厂试验项目、内容、试验设备、线路、试验方法及试验结果的分析判断等内容毕业设计工作。第13周（下阶段8教学周）：答辩准备。第14周起（下阶段9教学周）：答辩七、毕业设计答辩与论文要求1毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作能力、创新能力。2毕

6、业设计论文要求文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图。程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 摘 要城市交通系统是城市最为重要的的基础设施之一，城市内人员的流动、物质的运输依靠城市交通来完成，城市交通体系直接展示着城市的面貌和活力，体现城市的承载能力，关系着城市的环境，进而影响着城市的可持续发展；而城市公共交通则是城市交通系统的重要组成部分。绝大多数

7、居民的出行依靠公共交通。因此，城市公共交通是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保障。本课题重点研究地铁的工作原理、基本构成、牵引动力以及性能评述。同时介绍城市轻轨，低地板有轨电车。城市人口不断增多，生活质量逐步提高，人们对客运交通服务的要求越来越高。所以新型的交通设施对人们显得尤为重要。本文将详细介绍城市轨道交通，它是集多专业先进技术于一体的综合性产品，涉及机械、电气及控制、材料等领域。介绍了城市轨道交通车辆中具有代表性的结构、原理，既有先进的原装进口车辆，也有国产化车辆，体现了现今城市轨道交通车辆的技术水平。还介绍了三相电力变压器的型号及容量的选用，结合了我院的实际情况，还设计了新校

8、区的三相电力变压器的选用，以低能耗为选用原则，另一方面也体现了我国的三相电力变压器的发展水平。最后，本文还展望了我国城市轨道交通发展的前景，各种交通工具协调发展的格局，逐步形成多层次、立体化的综合交通体系，是解决大城市交通的唯一途径。关键词：城市轨道交通 牵引 供电系统 功率 变压器ABSTRACTCitytrafficsystem is one of themostimportantinfrastructure,city,citypeople immaterialflowtransportationoncitytrafficto complete thecitytraffic system,

9、directorial ofcity appearanceand vitality,reflectthe bearing capacity of the city,the relationship between thecityenvironment,and affect the sustainable development of the city;and thecitypublictransportationis an important part ferocitytraffic system.The vast majority ofresidents travelby public tr

10、ansportation. Therefore,the citypublic transportationis to maintain thecityresidents to work, an important guarantee forthe normal order oflife and learning.The working principle,the paper focuses onthe basic components,metrication powerand performancereview.At the same time,the introductionof urban

11、 light rail,the low floortram.The citys population continues to increase, and gradually improve the quality oflife,people on thepassenger transporter requirementsmore and more high.So thenew trafficfacility to townspeopleis particularly important.This paper will introduce theurban rail transit,itis

12、a set ofmoreadvanced technologyand comprehensiveproducts in one,relates to the field of mechanical,electricalandcontrol,materials etc.Introduces the structureand principleof representative citiesin rail vehicle,hasimportedadvanced vehicle, also has thevehicle localization,reflects thetechnical level

13、 ofcurrenturban rail transitvehicles.Also introduced theselection oftype and capacity ofthree-candlepower transformers,combined with the actual situationof our hospital,also designed theselection of three-phasepower transformerof the new campus,with low energy consumptionfor the selection principle,

14、on the other handalso reflectsthe level of development ofthree-phase powertransformer in China.Finally,this paper alsolooks forward to the developmentof urban rail transit in Chinas prospects,the coordinated development ofvarioustransporters,and gradually forms acomprehensive transportationsystem of

15、mufti-level, three-dimensional,is the only wayto solve the city traffic.Key words:Citytrack traffic. Traction. Power supply system Power. Transformer第一章 城市轨道交通1.1地铁为铁路运输的一种形式，对该词有两种理解：指在地下运行为主的城市轨道交通系统，即“地下铁道”或“地下铁”（Subway，tube，underground）的简称；许多此类系统为了配合修筑的环境，并考量建造及营运成本，可能会在城市中心以外地区转成地面或高架路段。指涵盖了都会地

16、区各种地下与地上的路权专有、高密度、高运量的城市轨道交通系统（Metro），台湾则称为“捷运”（Rapid transit）。地铁是沿着地面铁路系统的形式逐步发展形成的一种用电力牵引的快速大运量城市轨道交通模式，其线路通常敷设在地下隧道内，有的在城市中心以外，从地下转到地面或高架桥上敷设方式。除了上述的地下铁以外，也包括高架铁路（Elevated railway）或路面上铺设的铁路。因此，地铁是路权专有的，无平交，这也是地铁区别于轻轨交通系统的根本性的标志。1.1.1定义在英文环境中，根据各城市类似系统的发展起源与使用习惯之不同，常称为：Metro（法国巴黎、中国大陆地区）、MRT（新加坡、台

17、北、高雄等）、MTR（特指香港、北京的京港地铁部分（4号线和14号线）、Overground（特指地上轨道）、Railway（特指地上轨道）、Subway（美国及周边地区、北京的北京地铁公司部分）、Tube（特指伦敦）或Underground（特指伦敦）。1.1.2用途客运：绝大多数的城市轨道交通系统都是用来运载市内通勤的乘客，而在很多场合下城市轨道交通系统都会被当成城市交通的骨干。通常，城市轨道交通系统是许多都市用以解决交通堵塞问题的方法。货运：美国的芝加哥曾有用来运载货物的地下铁路；英国伦敦亦有专门运载邮件的地下铁路。但两条铁路已先后在1959年及2003年停用。人防：在战争（如第二次世界

18、大战）时，地下铁路亦会被用作工厂或防空洞。不少国家（如韩国）的地铁系统，在设计时都有把战争可能计算在设计内，所以无论是铁路的深度、人群控制方面，都同时兼顾日常交通及国防的需要。避寒：有些地方的地下铁路建筑在地底下为的不单是避开地面的繁忙交通及房屋，还有为避免铁路系统受到户外的恶劣天气的破坏，负面教材有莫斯科地铁地面线：4号及L1号线，受到极端寒冷天气的肆虐导致维修费用已经远远高过地下线的建造及维修费用。摆设：城市轨道交通系统亦被用作展示国家在经济、社会以及技术上高人一等的指标。例如前苏联的地下铁路系统便以车站装饰华丽出名，而朝鲜首都平壤的地下铁路系统亦有堂皇的装饰。1.1.3技术隧道：很多地下

19、铁路行走的隧道，都比在主要干线上的为小；所以一般而言地下铁路的列车体积一般比较小。有时隧道甚至能影响列车的形状设计，例如伦敦地铁的部分列车便是。动力：大部分的城市轨道系统都是使用动力分布式（即动车组），而不使用动力集中式。若果使用动力集中式，经常会用推拉运作。系统：部分较为先进的系统已开始引入列车自动操作系统。伦敦、巴黎、台湾、新加坡和香港等地车长都毋需控制列车。更先进的轨道交通系统能够做到无人操控。例如世界上最长的自动化LRT（light rapid transit system）系统温哥华Sky train，整个LRT所有的车站及列车均为“无人管理”。上海地铁1号线、2号线、3号线、4号线

20、、8号线已经实现有司机全程监控、控制开关门的半无人驾驶，10号线也将试行无人驾驶，届时司机将仅仅进行监控。车辆：最初的城市轨道系统车厢是木制的，后来改为钢制以减少一旦发生火灾造成的危险。自1953年开通的多伦多的地下铁路，车厢开始再改良为铝制，有效减少维修成本和重量。车型：地铁车型是指地铁（城市轨道交通）所用车辆的型号。一般而言，世界各地地铁车型没有统一的标准，往往是按照某个地方的地铁所需量身定制，比如纽约地铁的A系统和B系统。在中国大陆，地铁车型往往被分为A、B、C三种型号以及L型1.2轻轨交通轻轨（Light Rail Transit，简称LRT），中国应用城市包括上海、重庆等。是在有轨电

21、车的基础上改造发展起来的城市轨道交通系统。轻轨是反应在轨道上的荷载相对于铁路和地铁的荷载较轻的一种交通系统。轻轨是个比较广泛的概念，公共交通国际联会（UITP）关于轻轨运营系统的解释文件中提到：轻轨是一种使用电力牵引、介于标准有轨电车和快运交通系统（包括地铁和城市铁路），用于城市旅客运输的轨道交通系统。轻轨原来的定义是指采用轻型轨道的城市交通系统。当初使用的是轻型钢轨，轻轨已采用与地铁相同质量的钢轨。所以，国内外都以客运量或车辆轴重的大小来区分地铁和轻轨。轻轨是指运量或车辆轴重稍小于地铁的快速轨道交通。在中国城市轨道交通工程项目建设标准（试行本）中，把每小时单向客流量为0.6万3万人次的轨道交

22、通定义为中运量轨道交通，即轻轨。图1-1 轻轨交通轻轨一般采用地面和高架相结合的方法建设，路线可以从市区通往近郊。列车编组采用36辆，铰接式车体。由于轻轨采用了线路隔离、自动化信号、调度指挥系统和高新技术车辆等措施，最高速度可达60km/h，克服了有轨电车运能低、噪声大等问题。由于轻轨具有投资少（每公里造价在0.6亿1.8亿元人民币）、建设周期短、运能高、灵活等优点，因此发展很快。无论是发达国家，还是发展中国家，轻轨方兴未艾。各国纷纷根据自已的国情，制定相应的轻轨发展战略和模式。纵观各国情况，大致有以下三类发展模式：一是改造旧式有轨电车为现代化的轻轨。这种模式以德国、前苏联及东欧各国为典型代表

23、。二是利用废弃铁路线路改建成轻轨路线。这种方式以美国圣迭戈轻轨为代表，欧洲也有类似的情况，如瑞典的哥德堡、德国的卡尔马克思州也都采用这一方式。中国上海五号线、武汉轨道交通1号线一期工程也属于这种方式。三是建设轻轨新线路的方式。对有些城市而言，修建轻轨比修建地铁更经济实惠，因此，诸如马尼拉、鹿特丹、中国香港等城市都相继新修了轻轨线路。经过100多年的发展，轻轨已形成3种主要类型：钢轮钢轨系统、线性电机牵引系统和橡胶轮轻轨系统。钢轮钢轨系统即新型有轨电车，是应用地铁先进技术对老式有轨电车进行改造的成果。线性电机牵引系统（Linear Motor Car）是曲线性电机牵引、轮轨导向、车辆编组运行在小

24、断面隧道及地面和高架专用线路上的中运量轨道交通系统。20世纪80年代，加拿大成功地开发了线性电机驱动的新型轨道交通车辆。它采用线性电机牵引、径向转向架和自动控制等高新技术，综合造价节约近20%。它与轮轨系统兼容，便于维护救援，具有较大的爬坡能力。线性电机技术在加拿大、日本、美国都取得了较大的成功，由此研制的线性电机列车也投入了使用。线性电机列车在中国的广州和北京也有应用。由于线性电机列车具有车身矮、重量轻、噪声低、通过小半径曲线和爬坡能力强等优点，可以轻便地钻入地下，爬上高架，是地下与高架接轨的理想车型。以线性电机作动力，其意义还在于它引起了轨道车辆牵引动力。1.2.1轻轨建设历程1939年，

25、伪“满洲国”大“新京”都市计划规划建设120公里的环城地铁。长春是中国第一个有地铁规划的城市。1981年，全国第一次轻轨工作会议后，长春市政府开始研究快速轨道交通建设的准备工作。1985年，长春市政府组建“长春市轻轨筹备办公室”。1986年，市政府向建设部申请实施“轻轨科研实路”并获得建设部批准。1994年，长春市轨道交通筹建办公室正式成立。完成长春市轨道交通线路走向方案、长春市快速轨道交通一期工程简介、长春市快速轨道交通路网规划。1997年3月，长春市政府召开第30次专题会议，研究长春市轨道交通3号线一期工程方案，并决定把3号线一期工程列入九五计划此次会议后，长春市轨道交通筹 建办公室和长春

26、市规划设计研究院共同编制完成了长春市轨道交通路网规划说明。与此同时，由 北京城市设计研究院完成了环线工程的可行性研究报告。1997年10月，市政府召开第99次专题会议，听取关于长春市轨道交通报告和可行性研究情况的汇报会议确定长春市快速轨道交通进入可实施阶段1998年7月，长春市轨道交通有限责任公司注册成立，就是现在的长春轻轨，同月由吉林省环保科研所完成的环境评估纲通过了国家环保总局和环保评估中心的审查。1998年9月，在市政府召开的1998年第69次专题会议，把快速轨道交通工程作为重点项目列入工作目标宣告成立长春市轨道交通工程建设领导小组。时任市长李述任组长，时任副市长刘元俊任副组长成立，长春

27、市轨道交通建设指挥部，由刘元俊副市长任总指挥，指挥部 下设长春市轨道交通筹建办公室，由原公用局副局长王显民任主任至此全面启动了长春市快速轨道交通环线工程的前期准备工作。1999年1月，市长李述在长春市十一届人大二次会议的政府工作报告中，把兴建快速轨道，启动绿色交通列入为市民做好的12件实事之一。1999年2月，副市长刘元俊主持召开市政府1999年第二次会议，全面布置快速轨道交通环线一期工程前期准备工作。1999年3月，受国家计委委托，中国国际工程咨询公司召开，长春市快速轨道交通环线一期工程项目建议书的评估会议。1999年6月，中国国际工程咨询公司向国家计委发出对长春轻轨工程的评估报告。 199

28、9年9月，国务院正式批准长春轻轨工程立项。1999年10月，建设部，国家环保总局专家组对长春轻轨环境影响报告和客流预测进行评估。1999年11月，国家计委委托中咨公司对长春快速轨道交通环线一期工程的初步设计通过审查。1999年12月，长春快速轨道交通环线一期工程初步设计通过审查。2000年5月27日，长春轻轨一期工程试验段开工建设时任长春市委书记米凤君，时任市长李述等领导为工程奠基。2001年12月28日，长春轻轨一期工程试车成功。至此，长春率先建成中国大陆第一条轻轨线路。2002年10月30日，长春轻轨一期工程长春站卫光街试运营。1.2.2轻轨建设情况1号线北环路至红咀子段在建，预计2015

29、年底完工。2号线勘探中，目前已获国家批复，预计2012年年底开工。3号线建成通车，2002年1期通车，2006年2期通车，除一期工程延伸工程外至今已全线贯通，是中国大陆第一条轻轨线路。4号线一期建成，现处于试运营阶段，运营初期东新路站。5号线规划中。1.3低地板有轨电车1.3.1简介2013年4月18日，中国北车唐车公司自主创新研制的一款一体化交通新产品100%低地板现代有轨电车下线。低地板”现代有轨电车是长客股份承担的国家科技部“十一五”重点科技支撑项目，2010年8月通过科技部专家验收，具有完全自主知识产权，填补了我国有轨电车与地铁车辆间的运载技术空白，也为现代城市轨道交通提供了全新的选择

30、。图1-2 我国首条低地板有轨电车1.3.2特点“100%低地板”现代有轨电车最显著的特点是造价低、节能环保。其轨道可直接在现有马路上铺设，车辆在地面停靠，现代有轨电车运行系统建造成本仅为地铁的1/4到1/3，且工期短，污染少。由这种车辆构建起的城市有轨电车运载系统，载客量、乘坐舒适感、稳定性均高于公共汽车，且兼备城市观光功能。其车内与地铁相似，票价却低于地铁。低地板轻轨车是现代城市新型交通装备，车辆地板距轨道面低于40厘米，按照车辆低地板区域占客室面积的百分比，低地板车辆分为多种类型，其中技术难度最大的就是“100%低地板”轻轨车。之前，此项列车技术只有阿尔斯通、西门子、庞巴迪等欧洲巨头掌握

31、，造价昂贵。“低地板”是轻轨车辆的一个专用语，指车辆地板距离轨道面小于40厘米的轻轨车辆。按照车辆低地板区域能够达到客室面积的百分比，低地板车辆又分很多种类型，其中技术难度最大的就是100%低地板轻轨车。之前，100%低地板列车技术只有阿尔斯通、西门子、庞巴迪等欧洲巨头掌握，列车造价昂贵。为了突破技术垄断，作为国内轨道交通行业的领军企业，长客股份很早就投入对低地板轻轨车的研发，并在国内率先研发成功70%低地板轻轨车。这一车型已在我市的轻轨线路上成功运营5年。在充分掌握70%低地板轻轨车研制技术的基础上，长客股份经过艰难的技术攻关，攻克了独立轮转向架、轻量化车体、牵引传动及其控制系统、整车系统集成的难关，实现了100%低地板车的自主研制，为低地板系列轻轨车打上了“中国创造”的标签。常规轨道列车车厢都高高在上，牵引电机等复杂设备主要集纳在车厢底部，因此车站站台高度必须超过1米，以方便乘客上下车。而作为现代有轨电车的低地板列车，车厢地板仅高出地面35厘米至38厘米，与马路牙子高度相当，乘客抬脚就能上车，因此省去了建专用站台的高昂费用。据测算，由于100%低地板车轻轨线路无需要封闭线路，转弯半径小，可在城区狭小地带穿越。据测算，工程总体造价为每公里9000万元至1亿元，