國(guó)產(chǎn)輕軌車輛的主要技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)

楊 穎 陳中杰

(南車株洲電力機(jī)車有限公司 湖南 株洲 412001)

國(guó)產(chǎn)輕軌車輛由南車株洲電力機(jī)車有限公司設(shè)計(jì)、制造。車輛運(yùn)行于土耳其第三大城市IZMIR的輕軌1號(hào)線及其延長(zhǎng)線，線路全線長(zhǎng)21 km，共設(shè)20個(gè)站。

1 車輛結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

列車由3、4或5輛車組成，其中兩端車輛為帶有司機(jī)室的動(dòng)車，中間車輛可以是帶或不帶司機(jī)室的動(dòng)車。每輛車由2節(jié)車體和3個(gè)轉(zhuǎn)向架組成，其中兩端為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，中間為非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。每輛車可以雙向單獨(dú)運(yùn)行，4輛編組列車編組圖如圖1所示，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

2 車輛關(guān)鍵技術(shù)

2.1 車體

車體(見圖2)采用鉸接式結(jié)構(gòu)，每輛車分為A、B兩節(jié)，通過鉸接模塊分別與下部轉(zhuǎn)向架相連。采用鋁合金輕量化設(shè)計(jì)，由底架、側(cè)墻、司機(jī)室、端墻以及車頂結(jié)構(gòu)組成，主要結(jié)構(gòu)材料為大型鋁合金中空擠壓型材，強(qiáng)度滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 755—2《鋁以及鋁合金擠出桿材、棒材、管材、型材機(jī)械性能》的要求。車體結(jié)構(gòu)為輕型、整體承載鋁合金模塊化全焊接結(jié)構(gòu)，底架、側(cè)墻、端墻及車頂均承受載荷，并承受垂向、縱向、扭轉(zhuǎn)等載荷，滿足 EN 12663—2000《鐵路應(yīng)用鐵路車身的結(jié)構(gòu)要求》中的強(qiáng)度和剛度要求。

圖1 列車編組

圖2 車體

2.2 轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。

表1 車輛主要技術(shù)參數(shù)

動(dòng)力轉(zhuǎn)向架帶有驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置(見圖3)，為無搖枕轉(zhuǎn)向架，采用大橫向偏移的空氣彈簧來實(shí)現(xiàn)車體與轉(zhuǎn)向架的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以便通過R30 m的站場(chǎng)小曲線，中央部位采用中心銷加復(fù)合彈簧加Z字形牽引拉桿實(shí)現(xiàn)低位牽引，同時(shí)設(shè)置有抗側(cè)滾扭桿裝置，構(gòu)架采用“日”字箱型梁結(jié)構(gòu)，構(gòu)架兩側(cè)布置有磁軌制動(dòng)器，每軸布置有一個(gè)軸盤制動(dòng)器。

圖3 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架不帶驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置(見圖4)，采用搖枕轉(zhuǎn)向架，搖枕上設(shè)置有3環(huán)回轉(zhuǎn)支承，通過回轉(zhuǎn)支承連接兩個(gè)車體，以實(shí)現(xiàn)通過R30的站場(chǎng)小曲線，非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架不設(shè)抗側(cè)滾扭桿裝置，構(gòu)架也采用“日”字箱型梁結(jié)構(gòu)，并在構(gòu)架兩側(cè)布置有磁軌制動(dòng)器，每軸布置有一個(gè)軸盤制動(dòng)器。

圖4 非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架軸距為1800 mm，新輪直徑為680 mm。

2.3 主電路

列車采用VVVF逆變器-異步鼠籠電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的交流電傳動(dòng)系統(tǒng)，每輛動(dòng)車有4根動(dòng)軸，每一動(dòng)軸配置1臺(tái)交流異步牽引電機(jī)，同一車上的4臺(tái)電機(jī)由1臺(tái)牽引逆變器供電。

為滿足列車靈活編組的要求，每輛車有獨(dú)立且基本相同的主電路，在所要求的任意編組或任一輛車的情況下，都可以進(jìn)行牽引操作，主電路原理見圖5。

圖5 主電路原理

2.4 牽引電機(jī)

每輛動(dòng)車上裝有4臺(tái)異步牽引電動(dòng)機(jī)，由1臺(tái)VVVF逆變器供電。牽引電動(dòng)機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向架上，其技術(shù)參數(shù)見表2。牽引電動(dòng)機(jī)在脈寬調(diào)制式逆變器供電時(shí)的特性為:牽引狀態(tài)下，當(dāng)速度在0～28 km/h范圍為恒力矩特性，當(dāng)速度在28～52 km/h范圍為恒功率特性，當(dāng)速度在52～80 km/h范圍為自然特性;制動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)速度在0～70 km/h范圍內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)恒力矩特性。

表2 牽引電機(jī)技術(shù)參數(shù)

2.5 輔助電源

輔助電源用來產(chǎn)生三相交流電源及直流110 V電源，包括DC/AC逆變器和DC/DC變換器。

2.5.1 輔助逆變器

每輛車上配置了1臺(tái)60 kVA的輔助逆變器，它產(chǎn)生AC3×380 V電源，驅(qū)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等負(fù)載。由于主電路相互獨(dú)立，輔助逆變器的輸出也是每輛車相互獨(dú)立的。

2.5.2 直流變換器

每輛車上安裝了1臺(tái)直流變換器，其輸入為接觸網(wǎng)電壓，輸出為直流110 V，額定功率為8 kW。

正常運(yùn)行時(shí)，直流變換器與蓄電池并聯(lián)，作為控制和照明電源。當(dāng)列車因長(zhǎng)期停放或直流變換器出現(xiàn)故障等原因，蓄電池電壓不足時(shí)，由相鄰車蓄電池提供直流變換器內(nèi)部所需的控制電源，使之能正常啟動(dòng)。

2.6 制動(dòng)

IZMIRL1E輕軌車輛列車有3種制動(dòng)模式:

1)常用制動(dòng)。常用制動(dòng)優(yōu)先由電制動(dòng)提供，包括再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)，并能相互轉(zhuǎn)換。在AW3載荷下，當(dāng)速度在5～70 km/h范圍內(nèi)，常用制動(dòng)可以全部由電制動(dòng)提供;當(dāng)速度在5～3 km/h范圍內(nèi)，電制動(dòng)逐漸下降到零，不足的制動(dòng)力由空氣制動(dòng)提供。

2)緊急制動(dòng)。緊急制動(dòng)為純空氣制動(dòng)，減速度為1.1 m/s2。

3)安全制動(dòng)。安全制動(dòng)為空氣制動(dòng)加磁軌制動(dòng)，減速度為 1.7 m/s2。

2.7 車門

IZMIR輕軌車輛列車客室采用電動(dòng)雙開塞拉門，具有降噪、密封性好等特點(diǎn)。為了防止關(guān)門時(shí)意外夾傷乘客，車門設(shè)有敏感膠條，靜態(tài)時(shí)可探測(cè)障礙物尺寸為5 mm×30 mm(寬×高);動(dòng)態(tài)達(dá)1 mm×8 mm(寬×高，與門板成約25°夾角，拉力為150 N)。此外，當(dāng)車門發(fā)生故障無法關(guān)閉時(shí)，司機(jī)還可以在司機(jī)室發(fā)出指令，遠(yuǎn)程隔離故障車門，提高車輛的可用性。

3 試驗(yàn)與驗(yàn)證

IZMIRL1E項(xiàng)目列車按照IEC 61133—2006《鐵路設(shè)施 鐵路車輛 車輛組裝后和運(yùn)行前的整車試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)通過了各項(xiàng)測(cè)試，在線路上順利完成了48‰坡道救援試驗(yàn)，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)軌道交通車輛坡道救援的新紀(jì)錄。

4 結(jié)論與展望

1)IZMIRL1E項(xiàng)目車輛采用鉸接式結(jié)構(gòu)、短軸距轉(zhuǎn)向架，線路適應(yīng)能力強(qiáng)，通過曲線半徑小，可以節(jié)省車場(chǎng)用地，節(jié)約大量的土地資源。

2)由于車輛軸重僅為10.5 t，非常適合采用彈性輪對(duì)，如果車輛下部增加裙板，線路采用碎石道床及隔聲墻，可以大大降低車輛外部輻射噪聲，非常適宜在城市市區(qū)及郊區(qū)地面或高架線路運(yùn)行。

3)IZMIRL1E項(xiàng)目是我國(guó)首次進(jìn)行自主設(shè)計(jì)的鉸接式靈活編組輕軌車輛;車體、轉(zhuǎn)向架由南車株機(jī)公司設(shè)計(jì)、制造;牽引系統(tǒng)全部采用南車自主研發(fā)的產(chǎn)品。為進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)化率，類似項(xiàng)目車輛已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)化率大于90%，為該類型車輛在國(guó)內(nèi)推廣運(yùn)用打下了良好的基礎(chǔ)。

［1］李友瑜，楊守?zé)?，陽吉初，?地鐵列車制動(dòng)電阻的種類及優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.城市軌道交通研究，2010(5):49-53.

［2］郭曉暉，戚援，鄭志立.100%低地板車用彈性車輪的開發(fā)［J］.機(jī)車車輛工藝，2011(1):9-11.

［3］羅錕，雷曉燕，仲志武.城市軌道交通噪聲預(yù)測(cè)方法［J］.城市軌道交通研究，2007(11):29-32.