（交通运输）北京交通
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《车辆电气和空调》自学指导书
1、 课程内容简介
《车辆电气和空调》是铁道车辆专业的专业必修课，是以车辆
制冷空调技术以及车辆电气装置为对象，通过学习车辆制冷、空调、
车辆电气的工作原理、系统组成、结构特点，使学生了解车辆制冷、
空调、车辆电气系统的使用、故障判断的知识。拓宽学生知识面，
适应铁道车辆现代化对制冷空调车电技术人才需求而设置的课程。
本课程教材为：
滕兆武、王刚《车辆制冷和空气调节》中铁出版社，1989
章音《车辆电气装置》中铁出版社，1991
2、 课程的内容和学习要求
本课程由《车辆电气装置》和《车辆制冷和空气调节》俩部分
组成。
《车辆电气装置》部分
第一章 概论
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的 4个小节的内容，了解车辆电气装置
的组成及其运用条件，掌握车辆供电系统的典型供电方式、
计算列车供电容量和负载供电功率。熟悉车辆内端门自动
控制系统电气原理图的分析方法。
（2） 思考题和作业
1． 车辆电气装置的组成及其运用条件？
2． 车辆电气装置由哪几部分组成？
3． 计算列车供电容量和负载供电功率的方法？
4． 车辆供电系统的典型供电方式和优缺点？
5． 已知制冷压缩机功率为 9kW，η=，空载工作，求工作 1小
时需要的供电功率。
第二章 客车空调装置的自动控制系统
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车空调装置的组成和控
制原理，熟悉温度的常用测量方法、传感器种类以及工作
原理；熟悉各种继电器的工作原理、种类，掌握电磁继电
器的使用以及设计选用步骤和方法；掌握电动机的启动方
法、能够熟练分析电动机启动电路；掌握单元式空调机组
控制系统电气原理图的分析方法。
（2） 思考题和作业
1． 铁路客车为了保证乘客有舒适的环境，采用的控制原理、控制
方式有哪些？
2． 将温度物理量转变为电量有哪些方法，简述其原理及优缺点？
3． 电磁继电器的主要选用步骤及触头保护措施是什么？
4． 电磁继电器根据功能能够分为哪些类型？
5． 采用空气开关之后,所在电路可否不用热继电器和熔断器进行
保护?
6． 由图 2-17，2-18分析手动控制时，电动机转速如何从 0稳定
到额定转速。
7． 说明三相异步电机降压启动的几种方法?画图说明。
8． 已知客车制冷压缩机的功率为 ，其起动电流为额定电流
的 6倍，试求其直接起动时所需要的电源容量为多少？
9． 由图 2-23，分析不同温度下制冷自动位空调控制及电机回路的
工作原理。
10． 由图 2-23，分析不同温度下热风位空调控制及电热器、电机回
路工作原理。
第三章 客车轴温的监测和报警
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车轴温的产生原因及其
危害，掌握轴温检测方法和设备，通过学习分析轴温监测
报警仪电路，掌握客车轴温监测和报警电路的工作原理。
（2） 思考题和作业
1. 铁路客车为了燃轴产生原因和防止方法
2. 轴温报警器中常用集成电路的用法
3. 轴温检测有哪些方法，比较其优缺点。
4. 画图说明振荡器电路的组成和脉宽的计算方法
5. 画图说明 CD4011、CD4051、CD4520封装以及真值表。
6.说明 TKZW-1T型巡回检测轴温电路分为几个部分，简述其作用。
7. 稳压块 7805和 7905的功能是什么
第四章 客车交-直流供电装置
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车交-直流供电装置的
组成，掌握感应子发电机的分类及其结构特点、双绕组电
机的供电特点；掌握 J5型感应子发电机的结构组成、电枢
反应特点以及电机特性的试验研究方法，掌握 KP-2A 型可
控硅式控制箱的电气原理图分析方法和调整方法。
（2） 思考题和作业
1 什么是感应子发电机？什么是交直流供电装置？
2 何谓电枢反应，不同负载对励磁磁场如何影响，产生什么后果？
3 J5型感应子发电机磁路有何特点？
4 J5型感应子发电机相电压和哪些参数有关？
5 画出 24V及 48V用电制，J5型感应子发电机励磁、电枢绕组接线图。
6 比较 J5型感应子发电机空载和负载特性，说明在相同转速下特性
曲线差异的原因。
7 J5型感应子发电机的负载和调节特性有何差别，俩者各有什么用途。
8 画出可控硅式控制箱原理框图且说明其工作过程。
9 由图 4-17分析三相输出电压和整流桥二极管导通状态的关系。
10 主整流电路中电容 C5和 C7的作用是什么？
11 可控硅式控制箱量测环节的输入、输出是什么？它们有什么关系？
12 可控硅式控制箱量测环节的输出（锯齿波）受哪些因素的影响，是
如何影响的？
13 可控硅式控制箱触发器的输入、输出是什么？说明其工作过程。
14 由图 4-17，说明可控硅式控制箱限流充电及过压保护环节的工作过
程。
15 可控硅式控制箱要调整哪些参数，如何测量？
16 可控硅开通及关断的条件是什么？
17 为什么要发展双绕组电机？
第五章 车辆蓄电池
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解车辆常用蓄电池的用途以
及分类；掌握影响蓄电池容量的因素；掌握铅酸蓄电池以
及镉镍蓄电池的结构以及工作原理；重点掌握蓄电池的充、
放电特性以及使用方法。
（2） 思考题和作业
1． 影响蓄电池工作容量大小的因素有哪些？
2． 画图说明铅酸蓄电池的工作原理。
3． 画图说明镉镍蓄电池的工作原理。
4． 何谓放电率及放电最终电压？
5． 铅酸蓄电池初充电为什么不许中断电源？
6． 为什么要进行准放电工作？
7． 大电流放电和过放电有何不同，俩者引起的效果有什么区别？
《车辆制冷和空气调节》部分
第一章 旅客运输和易腐货物运输对空气参数的要求
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，掌握空调的定义、湿空气的组
成、温度、绝对湿度、相对湿度、含湿量以及焓的定义。
了解空调客车车内空气参数对人体舒适性的影响以及车内
空气参数范围。了解易腐货物的腐败机理以及冷藏运输车
辆的车内空气参数范围。掌握客车空调外气计算参数的确
定原则以及外气计算参数值。
（2） 思考题和作业
1、 空气调节的定义和目的
2、 说明制冷和空调的区别和联系
3、 什么叫冷链
4、 焓和熵的定义
5、 说明绝对温度、相对温度及含湿量的含义。
6、 确定空调装置外气计算参数的方法是什么？
第二章 车体隔热壁
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解车体隔热壁的传热过程，
熟悉车体隔热壁传热系数计算公式，理解车辆运行速度以
及钢结构冷桥对传热系数的影响；了解太阳辐射强度和太
阳辐射热的确定方法；熟悉当量温度和综合温度的概念。
难点：区分作用在车体外表面的太阳辐射热和传入车
体内部的太阳辐射热在数值上的差别；区分经过车窗玻璃
进入车体内部的太阳辐射热和经过车体隔热壁进入车体内
的太阳辐射热在组成成分和数值上的区别。
（2） 思考题和作业
1、 热量如何从隔热壁壹侧空气传到另壹侧空气？
2、 作用在铁道车辆上的太阳辐射热如何确定？
3、 钢结构冷桥对车体传热系数有何影响？
4、 当量温度和综合温度的定义。
第三章 制冷原理
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，掌握蒸气压缩制冷工作原理以
及制冷循环的 LgP-h图，蒸气压缩制冷的实际循环，制冷
循环的热力计算，液体过冷、吸气过热对制冷循环的影响；
蒸发温度、冷凝温度变化变化对制冷循环的影响；制冷机
的工况。了解制冷剂的性质及其对环境的影响，了解机械
冷藏车采用二级压缩的原因，了解其它制冷方法在铁路车
辆上的应用情况。
本章重点是蒸气压缩制冷的工作过程在 LgP-h图上的
分析运用，蒸气压缩制冷的热力循环计算。
（2） 思考题和作业
1、 画图标明过冷液体区、湿蒸气区和过热蒸气区。
2、 说明干度、饱和温度、饱和压力、过冷液体、过热蒸气的定义
3、 画出压缩制冷机组成图，说明各部件作用以及制冷剂在其内的
状态
4、 lgP-h 图上有哪六种曲线
5、 求制冷剂 R12 压力为 2×105Pa 时，其从液态到气态焓值的变化
6、 求制冷剂 R12 压力为 2×105Pa，t=10℃时，其状态参数
7、 蒸气压缩制冷理论循环有哪些假设
8、 制冷系数和热力完善度的定义，它们有何区别和联系？
9、 液体过冷和蒸气过热对制冷系数有何影响
10、在 lgP-h 图上，画图说明实际循环和理论循环有何不同
11、说明制冷循环热力计算步骤以及相应公式
12、为什么采用双级压缩制冷循环，画出其结构原理图
13、 已知工质为 R12 的理论循环，其冷凝温度为 40℃，蒸发温度
为-5℃，若将冷凝器出来的饱和液体过冷至 30℃，求过冷后制
冷系数增加的百分数
14、制冷剂和载冷剂的定义
15、为什么要减少使用 R12 类制冷剂，用什么替代?
16、举例说明常用制冷剂和载冷剂名称和特性
第四章 制冷压缩机
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车空调常用的全封闭制
冷压缩机和半封闭制冷压缩机的结构组成和特点，了解螺
杆式压缩机以及涡旋式压缩机的特点。
（2） 思考题和作业
1、 制冷压缩机有哪些种类
2、 画图说明活塞式制冷压缩机工作过程
3、 画图说明活塞式制冷压缩机和电机连接方式
4、 活塞式制冷压缩机由几部分组成
5、 活塞式制冷压缩机和活塞式空压机的结构有何区别
6、 说出螺杆式、涡旋式压缩机工作原理
7、 比较压缩式、螺杆式、涡旋式压缩机主要性能
第五章 制冷换热器及其他辅助设备
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解车辆制冷装置采用肋片管
式换热器的原因；了解肋片管参数、肋片管传热系数的计
算公式、蒸发器、冷凝器的结构特点以及主要参数。掌握
车辆制冷装置上各种辅助设备的结构和用途。
（2） 思考题和作业
1、 冷凝器分为哪几类
2、 蒸发器分为哪几类
3、 影响蒸发器传热效果的因素有哪些
4、 冷凝器选择和热力计算的步骤
5、 制冷其它辅助设备有哪些，画出其在制冷系统中的位置
第六章 小型制冷装置自动化
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解内平衡式热力膨胀阀结构
及其自动调节流量的作用原理，了解外平衡式热力膨胀阀
结构及其自动调节流量的作用原理和适用范围。熟悉热力
膨胀阀的调节特性。了解毛细管节流装置的使用注意事项。
了解其他制冷自动化装置的工作原理和用途。
（2） 思考题和作业
1、 外平衡式和内平衡式热力膨胀阀的作用和区别
2、 热力膨胀阀容量受哪些因素影响
3、 什么是热力膨胀阀的工作过热度、关闭过热度和可变过热度
4、 为什么能够用毛细管代替热力膨胀阀，比较它们的优缺点
5、 制冷装置中有哪些保护器件，其作用是什么
第七章 车辆制冷系统
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车车顶单元式空调制冷
系统的组成；B20机械冷藏车制冷系统的结构组成；掌握
客车空调制冷系统和机械冷藏车制冷系统结构和控制方面
的区别。了解车辆制冷系统的常见故障以及判别方法。
（2） 思考题和作业
1、 我国铁路机械冷藏车先后有哪八种类型，目前哪些仍在使用？
2、 客车空调装置由哪几部分组成？
3、 B20机械冷藏车制冷系统由哪几部分结构组成
4、 机冷车制冷系统和空调客车制冷系统比较有哪些差异？
5、 制冷系统气密性试验有哪些方法？
6、 制冷量不足的原因有哪些？
第八章 客车空气调节装置的组成及空气处理过程
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，掌握我国客车空调装置的类型、
组成及优缺点。湿空气 h-d图的构成，应用湿空气 h-d图
确定湿空气状态参数的方法，客车空调各种典型处理过程
在湿空气 h-d图上的表示方法。
（2） 思考题和作业
1、 湿空气的 H-d 图上有哪些参数？
2、 某空气状态为 t=25℃，ts=24℃，从湿空气的 H-d 图上求其他
空气状态参数。
3、 在 H-d 图上画出 8 类空气处理的过程线。
4、 冬季用空气预热器加热空气，求φ =35%， t=10℃ ,房间体积
v=25m3 的房间将温度加热到 18℃，需要多少热量？
5、 什么叫析湿冷却？
6、 电热加湿和超声加湿有何不同？
第九章 通风系统
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车空调通风系统的组成
及各部分的作用，新风量、回风量、通风量的概念，通风
机组的种类和选用方法；掌握通风量和新风量的计算方法；
了解客车空调气流组织的特点、类型以及对旅客舒适度的
影响。
（2） 思考题和作业
1、 通风系统由哪几部分组成？
2、 通风量如何确定？
3、 客车车内热湿负荷由几部分组成？
4、 新风量如何确定？
5、 通风管道阻力如何计算？
6、 均匀送风管道的条件是什么？
7、 通风机有哪些种类？
8、 通风机有哪些性能指标？
9、 如何调节通风量？
10、车辆气流组织有哪些方式？
11、空调送风口有哪些型式？
12、画图说明空气流过空气冷却器表面的实际状态曲线。
13、说明空气冷却器冷却系数和旁通系数的定义？
第十章 空气冷却系统
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车空调冷负荷的构成，
了解再循环空气的作用，掌握再循环空气的混合方式以及
对车内空气状态和制冷负荷的影响。了解空调系统常见故
障及其判别方法。
（2） 思考题和作业
1、 客车空调采用哪些空气混合方式？
2、 如何确定直接蒸发式空气冷却器的蒸发温度？
3、 画图说明冷却前壹次混合方式空气处理过程及参数计算步骤。
4、 画图说明冷却后壹次混合方式空气处理过程及参数计算步骤。
5、 画图说明二次再循环空气混合方式空气处理过程及参数计算步
骤。
第十一章 空气加热系统
（1） 主要学习内容和要求
通过学习本章的内容，了解客车空调的空气加热系统
的结构原理和种类；掌握客车空调加热系统热负荷的确定
方法。了解热泵的特点以及其工作原理。
（2） 思考题和作业
1、 冬季取暖设备的热负荷如何计算？
2、 空气预热器有哪些类型？
3、 空气电加热器和管式温水加热器的区别？
4、 热泵的定义?
5、 画图说明热泵的工作原理。
6、 热泵性能受哪些因素影响？
7、 如何保证冬季客车车内空气的湿度？
3、 考试形式及要求
课程考试采用笔试，题型由填空、判断、简答、计算、论述等
组成。
4、 任课教师及其联系方式
刘志明
北京交通大学机电学院机车车辆研究所 100044
电话：010-51688204；
电子邮件：lzm@
