《中国电气工程大典(第13卷):交通电气工程》是对陆上交通装备一汽车与轨道交通装备的电气工程重点撰稿的篇章。本卷共分两篇：第1篇介绍了汽车电气；第2篇介绍了轨道交通电气。书中介绍的内容有传统的电气工程技术，更着重有高新的电气工程技术，尽量使《中国电气工程大典(第13卷):交通电气工程》成为集专业手册和学术专著双重功能的图书。

刘友梅（1938.2.16）。电力机车专家。江西省上饶市人。1961年毕业于上海交通大学电力机车专业。现任株洲电力机车厂高速牵引研究所所长，教授级高级工程师。1999年11月被选为中国工程院院士；2003年3月任第十届全国政协委员；2004年4月受聘上海交大名誉教授。2004年5月聘任为湖南铁道职业技术学院名誉教授。2005年受聘为北京交通大学电气工程学院教授。自2010年1月起任中国南车股份有限公司技术专家委员会副主任。

序

前言

本卷前言

第1篇 汽车电气

第1章 概论

1 汽车电气工程的概念

1.1 汽车电气工程的基本概念

1.2 汽车电气工程的范畴

2 汽车电气电子系统的组成与功能

2.1 汽车电器系统的组成与功能

2.2 汽车电子控制系统的组成与功能

2.3 汽车电子信息系统的组成与功能

2.4 智能交通系统的组成与功能

2.5 汽车车上网络的组成与功能

2.6 汽车电机系统的组成与功能

3 汽车电气电子技术的发展

3.1 汽车电气电子技术的初期和近期发展历程

3.2 汽车电气电子技术的现状

3.3 汽车电气电子技术的发展趋势

4 汽车电气系统的特点

4.1 双电源

4.2 低压

4.3 直流

4.4 部分单线制

4.5 负极搭铁

5 新型汽车及相关电气电子技术

5.1 电动汽车

5.2 节能环保汽车及其技术

第2章 汽车电源与起动机

1 蓄电池

1.1 蓄电池和汽车其他电器的连接

1.2 蓄电池的选用与安装

1.3 铅酸蓄电池的构造与型号

1.4 蓄电池工作原理

1.5 蓄电池工作特性

1.6 蓄电池容量及其影响因素

1.7 蓄电池的故障及其排除

1.8 蓄电池的充电和充电方法

1.9 蓄电池的使用与维护

1.10 干荷电和湿荷电蓄电池

1.11 免维护蓄电池

1.12 胶体电解质蓄电池

1.13 碱性蓄电池

1.14 新型蓄电池

2 交流发电机及其调节器

2.1 交流发电机

2.2 调节器

3 起动机

3.1 起动系统的要求

3.2 直流电动机

3.3 起动机的特性

3.4 起动机基本数据的确定

3.5 起动机的传动机构

3.6 起动机的分类与型号

3.7 强制啮合式起动机

3.8 电枢移动式起动机

3.9 减速式起动机

3.10 永磁减速式起动机

3.11 起动机的保护电路

3.12 起动系的故障诊断

3.13 起动机的检查

3.14 起动机的调整与试验

4 汽车配线

4.1 汽车的配线

4.2 电路图

第3章 动力传动电气控制系统

1 汽车发动机控制系统

1.1 汽车发动机控制系统简介

1.2 汽油喷射系统的组成与工作原理

1.3 喷油量的确定与控制

1.4 供油系统的控制

1.5 进气系统的控制

1.6 点火系统的控制

1.7 怠速控制系统

1.8 排放净化控制系统

1.9 巡航控制

1.10 柴油发动机电子控制系统

2 汽车自动变速器控制系统

2.1 自动变速器电控系统基本工作原理

2.2 变矩器与变速器

2.3 液压控制系统

2.4 电子控制系统

3 汽车悬架控制系统

3.1 悬架的作用

3.2 减振器阻尼力控制

3.3 非独立悬架与独立悬架

3.4 主动悬架

4 汽车转向控制系统

4.1 转向助力控制系统

4.2 四轮转向控制系统

第4章 汽车安全运行电气控制系统

1 故障自诊断系统

1.1 汽车故障诊断技术的发展趋势

1.2 故障自诊断系统的组成与功能

1.3 故障自诊断系统的诊断原理

1.4 发动机控制系统故障诊断检修程序与方法

1.5 故障自诊断测试方式与内容

1.6 故障自诊断测试工具

1.7 故障自诊断测试方法

2 电子控制主动安全系统

2.1 防抱死制动的基本原理

2.2 防抱死制动系统的组成

2.3 防抱死制动系统的分类

2.4 防抱死制动电子控制系统

2.5 防抱死制动液压控制系统

2.6 防抱死制动系统控制过程

2.7 电子控制制动力分配技术

2.8 驱动轮防滑转的控制原理

2.9 防滑转控制系统控制过程

2.10 防抱死制动系统故障自诊断测试

3 电子控制被动安全系统

3.1 安全气囊系统组成与分类

3.2 安全气囊系统的控制过程

3.3 安全气囊系统的结构特点

3.4 安全气囊系统的保险装置

3.5 座椅安全带控制系统

第5章 汽车辅助电气系统

1 汽车灯具与照明系统

1.1 分类和命名

1.2 常见国内外汽车用灯具型号、性能特征及主要技术参数

1.3 照明装置的结构与原理

1.4 照明系统的控制

2 汽车仪表及报警指示装置

2.1 电子仪表

2.2 组合仪表

2.3 报警指示装置

3 汽车空调系统

3.1 相关技术参数

3.2 空调制冷系统

3.3 取暖与配气系统

3.4 空调系统的控制

3.5 自动空调系统

4 汽车音响

4.1 概述

4.2 基本组成

4.3 无线电防干扰装置

4.4 使用与维护

5 辅助汽车电器

5.1 电源总开关

5.2 柴油机的辅助起动装置

5.3 晶体管电动燃油泵

5.4 汽车防盗系统

5.5 电动雨刷器及清洗装置

5.6 汽车电动座椅、电动车窗及电动后视镜

5.7 汽车电喇叭系统组成

第6章 汽车车上网络

1 CAN基本技术

1.1 CAN技术规范2.0A

1.2 CAN技术规范2.0B

1.3 MAC机制

1.4 数据帧与CAN中断速率

1.5 总线长度与位速率

2 独立CAN控制器SJA1000

2.1 特性

2.2 一般说明

2.3 框图

2.4 引脚排列

2.5 功能说明

3 CAN控制器接口——PCA82C250

3.1 特性

3.2 一般说明

3.3 框图

3.4 引脚排列

3.5 功能说明

3.6 极限值

3.7 热特性

3.8 特性

4 其他CAN控制器与控制器接口

4.1 CAN总线发送／接收驱动器

4.2 独立CAN控制器

4.3 嵌有CAN控制器的微控制器

5 LIN

5.1 LIN技术规范2.0

5.2 LIN接口

6 基于时间触发的车上网络协议标准

6.1 FlexRay

6.2 Byteflight

6.3 TTP／C

6.4 TTCAN

7 SAEJ1850

8 车上媒体网络MOST

8.1 MOST基本结构

8.2 MOST信息帧

8.3 MOST应用层通信协议

8.4 MOST网络服务层

8.5 MOST‘低层服务与发送／接收器

9 SAEJ1939

9.1 通信结构

9.2 预分配值_

10 车载诊断协议——KWP2000

10.1 物理层

10.2 数据链路层

10.3 实现

11 汽车车上网络应用实例

11.1 车身CAN网络

11.2 动力传动系统CAN网络

11.3 MOST在汽车媒体网络中的应用

11.4 L1N网络应用

11.5 新型卡车(2AN／LIN电气系统网络应用实例

第7章 智能交通系统

1 智能交通系统概述

1.1 智能交通系统产生及概念

1.2 智能交通系统体系框架

1.3 各国的智能交通系统

1.4 智能交通系统的标准化

1.5 智能交通系统应用的社会经济效益

2 智能交通系统的主要组成部分

2.1 先进交通信息系统

2.2 先进交通管理系统

2.3 先进车辆控制系统

2.4 先进公共运输系统

2.5 商用车辆运营系统

2.6 电子收费系统

3 车辆定位导航系统及其定位技术

3.1 概述

3.2 车辆定位导航系统的组成

3.3 车辆定位导航系统中的定位技术

4 地图匹配技术

4.1 地图匹配的原理

4.2 误差区域的选择

4.3 地图匹配的算法

4.4 地图匹配算法的影响因素

5 路径规划算法

5.1 经典的最短路径规划算法

5.2 启发式搜索算法

5.3 其他最优路径规划算法

6 智能交通系统中的移动通信

6.1 移动通信概述

6.2 移动通信的分类方法

6.3 移动通信在智能交通系统中的应用

6.4 卫星通信方式

6.5 专用短程通信技术

第8章 电动汽车

1 概述

1.1 关键技术

1.2 发展趋势

1.3 国内外电动汽车标准

2 纯电动汽车

2.1 基本结构

2.2 行驶性能

2.3 特征技术

2.4 中国纯电动汽车的研发进程

3 混合动力电动汽车

3.1 基本结构

3.2 控制策略

3.3 混合动力电动汽车发展动态

4 燃料电池电动汽车

4.1 基本结构

4.2 燃料电池系统

4.3 燃料电池电动汽车发展动态

5 电动机驱动系统

5.1 电动汽车对驱动电动机的特性要求

5.2 直流电动机

5.3 感应电动机

5.4 永磁电动机

5.5 开关磁阻电动机

6 能量源

6.1 蓄电池

6.2 高速飞轮

6.3 超级电容器

7 电动汽车的辅助系统

7.1 蓄电池充电技术与充电器

7.2 蓄电池的监测和管理

7.3 蓄电池的均衡管理

7.4 温度控制单元

7.5 动力转向系统

7.6 辅助动力源

7.7 导航系统

7.8 再生制动系统

参考文献

第2篇 轨道交通电气

第1章 总论

1 轨道交通的基本概念

1.1 基本定义

1.2 轨道交通的分类

1.3 轨道交通的特点

2 轨道交通的技术发展

2.1 牵引动力的发展

2.2 牵引方式的发展

2.3 牵引供电方式的发展

2.4 通信信号与信息化的发展

3 轨道交通系统的组成

3.1 运输装备

3.2 牵引供电

3.3 通信与信号

3.4 运输管理信息化

第2章 牵引电气系统

1 电气牵引基本概念及牵引计算

1.1 牵引基本概念

1.2 牵引计算

2 牵引电气系统构成

2.1 电力机车

2.2 电动车组

2.3 电传动内燃机车

2.4 电传动内燃动车组

2.5 城市轨道车辆

3 主传动系统

3.1 交一直传动系统

3.2 交流传动系统

4 辅助电气系统

4.1 旋转劈相机系统

4.2 辅助变流器系统

4.3 其他辅助系统

4.4 列车供电系统

5 控制系统

5.1 控制系统的任务

5.2 调速方法

5.3 功率因数补偿装置的控制

5.4 黏着及黏着利用控制

5.5 电力机车自动过分相

5.6 控制系统发展的几个阶段

6 制动系统

6.1 空气制动

6.2 电制动

6.3 联合制动

6.4 防滑控制

7 行车安全控制系统

7.1 基本概念

7.2 行车安全控制技术的发展

7.3 机车行车安全装备系统的构成

7.4 监控装置的功能

8 轨道交通机车车辆电气试验

8.1 试验分类和实施方法

8.2 电力机车和动车的试验

第3章 牵引电气设备

1 牵引变压器

1.1 技术等级分类

1.2 主要产品

1.3 基本原理及分类

1.4 变压器结构及主要部件

1.5 冷却系统

1.6 试运行前检查项目

2 牵引变流器

2.1 主要器件

2.2 直一直变流器

2.3 交一直变流器

2.4 中间直流环节

2.5 直一交变流器(牵引逆变器)

2.6 传动控制单元

2.7 冷却

2.8 试验

3 牵引电动机

3.1 牵引电动机技术性能

3.2 同步牵引电动机

3.3 直(脉)流牵引电动机

3.4 异步牵引电动机

4 同步牵引发电机

4.1 同步牵引发电机的运用

4.2 主要参数

4.3 同步牵引发电机的励磁

4.4 设计特点

4.5 结构

4.6 试验

4.7 维护保养

5 控制与网络

5.1 列车通信网络的基本任务和构成

5.2 国内外列车通信网络标准

5.3 列车通信网络

5.4 列车控制、诊断和显示

5.5 交一直传动电力机车的微机控制系统

5.6 电传动内燃机车的微机控制系统

5.7 控制电源及辅助电源

6 牵引电器

6.1 高压电器

6.2 低压电器

7 辅助电气设备

7.1 辅助变流器

7.2 辅助电动机

8 行车安全装备

8.1 机车信号装置

8.2 列车运行监控记录装置

8.3 机车安全信息综合监测装置

8.4 机车监测数据无线传输装置

8.5 机车状态信息处理装置

9 电气制动装置

9.1 空气制动机

9.2 电气制动

9.3 联合制动装置

9.4 防滑器及其控制

第4章 客车电气设备

1 概述

1.1 客车电气系统类型

1.2 客车电气系统的供电方式

2 25T客车电气系统

2.1 25T客车电气系统组成

2.2 主要设备及功能

2.3 客车DC600V供电系统

3 主要电气设备

3.1 三相逆变电源

3.2 客车充电机箱

3.3 电气综合控制柜

3.4 蓄电池组

3.5 车端连接器

3.6 客车网络监控系统

3.7 旅客信息系统和设备

3.8 安全监控设备

3.9 客车通风、采暖与空气调节设备

3.10 客车其他电气设备

第5章 牵引供电系统与设备

1 铁路干线牵引供电系统

1.1 牵引供电系统

1.2 干线牵引变电所

1.3 接触网

2 城市轨道交通供电系统

2.1 供电电源系统

2.2 主变电所

2.3 牵引变电所

2.4 牵引变电所设备

2.5 降压变电所设备

2.6 牵引网

2.7 再生制动能量吸收装置

2.8 杂散电流腐蚀防护与接地

2.9 电力监控系统

2.10 供电计算分析

第6章 通信信号与信息技术

1 概述

2 通信

2.1 铁路通信系统

2.2 铁路综合数字移动通信系统GSM-R

2.3 城市轨道交通通信系统

3 信号系统

3.1 干线铁路信号

3.2 编组站自动化系统

3.3 城市轨道交通信号系统

4 信息技术

4.1 铁路运输管理信息系统1、MIS

4.2 TDCS

4.3 铁路客票发售及预订系统

4.4 综合自动化系统(综合监控系统，ISCS)

第7章 磁浮交通系统

1 概述

1.1 基本概念

1.2 发展历程

2 磁浮交通的分类与特征

2.1 分类

2.2 特征

3 磁浮列车

3.1 特点与分类

3.2 EMS型磁浮列车悬浮导向系统

3.3 电动斥力型磁浮列车悬浮导向系统

3.4 磁浮列车驱动系统

3.5 磁浮列车制动系统

3.6 高低速EMS型磁浮列车悬浮、导向、驱动特点比较

4 磁浮交通运行控制系统

4.1 组成

4.2 功能

4.3 中央控制系统

4.4 分区控制系统

4.5 车载控制系统

4.6 运行控制系统数据通信

5 磁浮交通牵引供电系统

5.1 分类

5.2 牵引原理

5.3 结构与功能

5.4 磁浮交通牵引供电系统的特点

5.5 主变电所供电系统

5.6 牵引系统

5.7 轨旁设备

6 线路工程

6.1 EMS型高速磁浮铁路线路的主要特点

6.2 EMS型高速磁浮铁路线路上部结构

6.3 EMS型中低速磁浮线路构造的特点

6.4 EDS型高速磁浮铁路线路的特点

第8章 电磁兼容

1 概述

2 电磁兼容的基本知识

2.1 定义

2.2 电磁兼容研究的基本内容

2.3 电磁干扰的三要素

2.4 电磁场理论基础

2.5 电偶极子的电磁辐射

2.6 磁偶极子的电磁辐射

2.7 近场区及远场区的特性

2.8 传输线基础

3 基本方法与手段

3.1 屏蔽

3.2 滤波

3.3 接地与搭接

4 设计要点

4.1 电磁环境要求

4.2 系统间电磁干扰的预测及控制

4.3 系统内电磁干扰的抑制及控制

4.4 印制电路板(PCB)的设计

5 试验

5.1 IEC60571及TB／T3021标准

5.2 EN50121及IEC62236标准

5.3 试验要求

5.4 试验方法

参考文献

电气工程包括发电工程、输配电工程和用电工程，是为国民经济发展提供电力能源及其装备的战略性产业，是国家工业化和国防现代化的重要技术支撑，是国家在世界经济发展中保持自主地位的关键产业之一。电气工程的产业关联度高，对从原材料工业、机械制造业、装备工业以及电子、信息等一系列产业的发展均具有推动和带动作用，对提高整个国民经济效益，促进经济社会可持续发展，提高人民生活质量有显著影响。

经过改革开放30年来的发展，我国电气工程已经形成了较完整的科研、设计、制造、建设、运行体系，成为世界电力工业大国之一。至2007年底，我国发电装机容量达7．13亿kW，三峡水电及输变电工程、百万千瓦级超超临界火电工程、百万千瓦级核电工程，以及正在建设的交流1000kV、直流±800kV特高压输变电工程等举世瞩目；大电网安全稳定控制技术、新型输电技术的推广，大容量电力电子技术的研究和应用，风力发电、太阳能光伏发电等可再生能源发电技术的产业化及规模化应用，超导电工技术、脉冲功率技术、各类电工新材料的探索与应用取得重要进展。特别是进入21世纪以来，电气工程领域全面贯彻科学发展观，新原理、新技术、新产品、新工艺获得广泛应用，拥有了一批具有自主知识产权的科技成果和产品，自主创新已成为行业的主旋律。我们的电气工程技术和产品，在满足国内市场需求的基础上已经开始走向世界。

电枢绕组易发生的故障有断路、短路和搭铁。

断路故障多发生在线圈端部与换向器的连接处。由于长时间大电流运转或电枢铁心与磁极铁心摩擦，使得电枢温度过高，焊锡熔化，而使焊在换向片上的线头脱焊所致，一般较易发现。

电枢绕组的短路故障，必须使用电枢感应仪进行检查。电枢感应仪是一个在V形极掌上绕有线圈的装置，如图1．2-109所示。当感应仪的线圈1接上220V交流电源时，在其磁路中便产生交变磁场。若将电枢放在感应仪的V形槽中，则该交变磁场切割电枢绕组，就会在绕组中产生感应电动势。