重慶軌道交通一號線電動客車

張 麗，吳新安，徐建波，劉玉民

（1 重慶市軌道交通（集團）有限公司，重慶400042；

2 長春軌道客車股份有限公司，吉林長春130062）

重慶軌道交通一號線為重慶市軌道交通線網(wǎng)中的一條骨干線路，聯(lián)系3個行政區(qū)和壁山縣，主要途經(jīng)多個客流集散中心，溝通了3座火車站、3座公園以及烈士墓、磁器口等著名文物景點，采用標準B型車的鋼輪鋼軌交通制式，線路全長約36.078km，其中地下線23.049km，高架線長13.029km。重慶軌道交通一號線工程從2007年正式開工，一期工程已于2011年開通運營。

重慶軌道交通一號線車輛由長春軌道客車股份有限公司設計制造。為響應國家推進我國城軌裝備自主化號召，電氣牽引系統(tǒng)、輔助電源系統(tǒng)由株洲南車時代電氣股份有限公司提供，空氣制動和風源系統(tǒng)由北京縱橫機電技術開發(fā)公司（中國鐵道科學研究院機車車輛研究所）提供。為適應重慶軌道交通一號線連續(xù)長大坡道以及最高運營速度100km／h對制動性能的要求，同時要考慮車輛運行的經(jīng)濟性，車輛采用了外表面不涂裝的輕量化不銹鋼車體，流線形設計，基礎制動采用了拖車軸盤、動車踏面的配置方式，既滿足了制動力的需求，又有效降低了列車的自重，為國內(nèi)首創(chuàng)。重慶軌道交通一號線車輛技術代表了我國城軌車輛裝備制造的最新技術，技術水平接近國外最高水平。

1 車輛基本技術參數(shù)

列車的基本配置為6輛車編組，包括4輛動車和2輛拖車，車輛為B型車體，整列車采用4動2拖的動力編組型式：＋Tc－Mp－M＋M－Mp－Tc＋（其中Tc為帶司機室拖車；Mp為帶受電弓動車；M為不帶受電弓動車；＋為半自動車鉤，－為半永久牽引桿）。列車由兩個單元車組組成，每個單元車組由1輛拖車（Tc車）和2輛動車（M／Mp車）組成，列車編組示意圖見圖1所示。

圖1 列車編組示意圖

列車最高運行速度100km／h；平均旅行速度不低于43km／h；恒速洗車運行速度為3～4km／h；平均起動加速度從0加速到40km／h時不小于1.0m／s2，從0加速到100km／h時不小于0.5m／s2；平均制動減速度：最大常用制動時不小于1.0m／s2，緊急制動時不小于1.2m／s2。車輛主要參數(shù)見表1。

表1 車輛主要參數(shù)

2 車體及內(nèi)裝設備

車體需承受自重、載重、牽引力、橫向力、制動力等載荷及作用力，并能在超員載荷（AW3）條件下承受另一列空載載荷（AW0）條件下6輛編組列車以5km／h的速度進行列車聯(lián)掛時產(chǎn)生的沖擊力，車體可承受的縱向靜載荷應不低于0.49MN。車體分為帶司機室的拖車、帶受電弓的動車和不帶受電弓的動車3種。車體結構是由底架、側墻、端墻和車頂構成的薄壁筒型整體承載結構，具有足夠的強度以承受車輛運用過程中的各種載荷（車體結構見圖2）。

圖2 車體結構材料

車體及內(nèi)部裝飾主要由承載結構、內(nèi)裝（包括地板、頂板、墻板）、設施（包括門、窗、座椅及扶手和立柱）、車內(nèi)照明、列車廣播及顯示器、空氣調(diào)節(jié)裝置、采暖裝置等組成。車內(nèi)裝飾、布置及車內(nèi)設施應滿足防火要求?？褪覂?nèi)裝設計，在確保功能完善的基礎上，達到造型新穎、美觀大方，色調(diào)協(xié)調(diào)、明快、柔和，富有現(xiàn)代氣息的效果，充分體現(xiàn)人性化設計理念（列車內(nèi)部裝飾見圖3）。

圖3 列車內(nèi)部裝飾

3 轉向架

每輛車有兩臺轉向架，其中動車為動力轉向架（每個轉向架有兩臺牽引電機），拖車為無動力轉向架。兩種轉向架均為無搖枕H型轉向架，采用相同的軸箱定位裝置，橫梁為無縫鋼管的焊接構架，有組合式空氣彈簧、中央牽引裝置、自動高度調(diào)整閥、壓差閥、橫向油壓減振器等。牽引電動機、齒輪傳動裝置、聯(lián)軸器等安裝在動車轉向架上，兩種轉向架主要零部件之間具有很高的互換性。轉向架主要技術參數(shù)見表2。

表2 轉向架主要技術參數(shù)

4 電氣牽引系統(tǒng)和輔助電源系統(tǒng)

圖4 列車牽引系統(tǒng)主電路圖

電氣牽引系統(tǒng)為VVVF逆變器、異步鼠籠電動機構成的交流傳動系統(tǒng)。列車牽引系統(tǒng)主電路采用兩電平電壓型直—交逆變電路（見圖4），經(jīng)接觸網(wǎng)受電弓受流輸入的DC 1 500V直流電由VVVF逆變器變換成頻率、電壓均可調(diào)的三相交流電，向異步牽引電動機供電。VVVF逆變器由2個逆變模塊單元組成，采用2個逆變器模塊驅動4臺牽引電動機的工作方式。當電網(wǎng)電壓在1 000～1 800V之間變化時，主電路能正常工作，并方便地實現(xiàn)牽引—制動的無接點轉換。

列車電制動采用再生制動，制動能量反饋回電網(wǎng)，當電網(wǎng)不能吸收時逐步轉為空氣制動。制動時優(yōu)先使用電器制動（再生制動），電器制動不足部分自動由空氣制動補充。

輔助電源系統(tǒng)用于車輛空調(diào)、電熱采暖、照明、列車廣播及乘客信息顯示、空氣壓縮機、各系統(tǒng)控制電路及列車監(jiān)控系統(tǒng)、車載信號和通信等設備的電源。輔助電源逆變器經(jīng)輔助隔離開關與輔助系統(tǒng)高壓母線、車間電源裝置相連，采用大功率IGBT元件。正常情況下，6輛編組列車的2臺靜止逆變器各自承擔自身所在的供電單元的負載，當一臺靜止逆變器故障時，系統(tǒng)通過擴展供電功能，另一臺靜止逆變器可承擔6輛編組列車的負載，但空調(diào)負載減半。系統(tǒng)過載能力強，短時間內(nèi)承受的負載啟動電流大；負載突變時，瞬間輸出電壓變化小，不影響負載的正常工作。

5 空氣制動和風源系統(tǒng)

空氣制動系統(tǒng)是微機控制的模擬式電空制動機，由風源系統(tǒng)、制動控制裝置（BCU）、輔助控制裝置、基礎制動裝置等組成。其中制動控制采用車控方式，每輛車都配有一套電空制動控制裝置（BCU），BCU內(nèi)設有監(jiān)控網(wǎng)絡終端，具有自診斷和故障記錄功能。常用制動優(yōu)先利用再生制動，不足部分由空氣制動補足。緊急制動時，采用純空氣制動的方式。系統(tǒng)能在司機控制器、ATO或ATP的控制下對列車進行階段或一次性的制動與緩解。系統(tǒng)具有反應迅速、操縱靈活、能與電制動混合使用、防滑控制、緊急制動等功能，是一個充分考慮安全的城軌交通車輛制動系統(tǒng)。

制動系統(tǒng)的風源采用螺桿式壓縮機組和雙塔式干燥器，2套空壓機組分別配置在Tc車上。風源系統(tǒng)采用集成一體化吊裝方式，可提供0.9m3／min的供氣量?？諌簷C控制采用單雙日的管理方式，由BCU設定某一日的主空壓機。

基礎制動裝置同時采用了踏面制動和盤形制動兩種形式。在兩端頭車采用盤形制動單元，主要由制動夾鉗單元、制動盤及閘片等組成；此外還設有踏面清掃裝置，可以有效清除踏面的污物，提高可利用的黏著。中間車采用踏面制動單元，主要由踏面制動單元缸、帶停放的復合缸及閘瓦等組成。

重慶軌道交通一號線的制動力管理采用創(chuàng)新的全列交叉混合控制方式，即當某輛動車電制動失效時，系統(tǒng)在全列車范圍內(nèi)自動計算更合理的電制動和空氣制動分配方式：優(yōu)先在黏著限制條件內(nèi)于拖車上補充空氣制動，當拖車達到黏著限制條件后，動車進行全列車的平均補充。此種混合方式不會造成某幾輛車單獨補足空氣制動帶來的摩擦副過熱，使列車可繼續(xù)正常運行，確保列車的正點率。

空氣制動系統(tǒng)的防滑控制獨立于制動控制功能。在優(yōu)先利用電制動防滑的原則下，空氣防滑系統(tǒng)可以同時利用速度差和減速度作為判據(jù)進行防滑檢測，可以進行有效的滑行判斷，提高黏著利用率。

6 列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)

重慶軌道交通一號線列車控制和監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式列車電子控制系統(tǒng)DTECS，完成地鐵車輛的通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件記錄等主要功能，其主要目的在于提供直觀的監(jiān)視界面，監(jiān)控各設備的工作狀態(tài)；提供完善的故障診斷功能，故障時給予司機迅速、準確的指導意見；提供詳細的故障記錄數(shù)據(jù)，方便列車檢修和維護。

列車控制和監(jiān)控系統(tǒng)拓撲界面見圖6。

圖5 列車制動系統(tǒng)電氣框圖

圖6 列車控制和監(jiān)控系統(tǒng)拓撲界面

7 重慶市軌道交通一號線電動客車的特點

重慶市軌道交通一號線電動客車兩個動力單元可集中控制，亦可每個單元獨立牽引和制動，具有靈活的編組方式，方便檢修和調(diào)試；采用了高速斷路器與熔斷器相結合的方式，擴大了保護范圍，具有完善可靠的列車高壓電路；兩個動力單元之間設置聯(lián)結母線和母線接觸器，可降低受電弓離線率；救援時被救援車與救援到車都能產(chǎn)生緊急制動，提高了制動保障；拖車采用軸盤制動，動車采用踏面制動，具有先進合理的基礎制動配置；在國內(nèi)B型地鐵車中首次采用了全列車交叉混合制動的控制方式；車輛實現(xiàn)了自重輕型化，降低了運行能耗及維修工作量和維修成本；采用合理的列車牽引制動特性，將電制動范圍擴到最大，減少制動閘瓦和閘片的消耗。

8 結束語

重慶軌道交通一號線電動客車采用國產(chǎn)化牽引和制動系統(tǒng)，車輛國產(chǎn)化率高達93%，走在了國產(chǎn)電動客車成功運用的前列。重慶軌道交通一號線至2011年7月28日開通運營以來，電動客車運行狀態(tài)良好，故障率低。重慶軌道交通一號線的建設項目得到了各級政府的大力支持，將大大改善居民出行條件和城市的環(huán)境面貌，提高沿線土地的開發(fā)價值，并將迅速推動片區(qū)的建設和發(fā)展，有利于重慶市的對外開放和經(jīng)濟建設。

［1］ GB／T 7928－2003.地鐵車輛通用技術條件［S］.