廣州地鐵十三號線車輛技術特點介紹

尹洪旭+尹智勇+孫闖

【摘 要】本文介紹了廣州地鐵十三號線車輛的主要技術性能及參數(shù)，車輛主要系統(tǒng)車體、轉(zhuǎn)向架、牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、列車管理系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、空調(diào)、廣播系統(tǒng)、車門等主要系統(tǒng)的技術特點。

【關鍵詞】地鐵車輛；輪盤制動；可視緊急報警；鋁合金

0 概述

廣州地鐵十三號線車輛是國內(nèi)城市首個時速100km/h，8節(jié)編組的A型地鐵車輛，該車型的主要技術特點是采用了鋁合金焊接結構輕型車體、高速轉(zhuǎn)向架、適應更高速度的鋁制輪盤制動技術、先進的網(wǎng)絡集成控制技術、節(jié)能型的空調(diào)系統(tǒng)、可視乘客報警系統(tǒng)及軸承檢測系統(tǒng)等大量新技術，使車輛具有更高的可靠性、更低的能耗和更舒適的乘坐環(huán)境。

1 技術性能

1.1 車型與列車編組

車輛采用6動2拖8節(jié)編組，編組形式：-Tc+Mp1+M1+Mp2 = M2+M1+Mp1+Tc-。其中Tc：帶司機室拖車；Mp1、Mp2：帶受電弓動車；M1、M2 ：不帶受電弓動車；-：全自動車鉤；=：半自動車鉤；+：半永久牽引桿。

1.2 車輛主要結構尺寸

2 主要系統(tǒng)及部件

2.1 車體

車體采用整體承載的輕量化焊接結構的鋁合金車體，由底架、側(cè)墻、端墻、車頂和司機室（僅Tc車有）等六部分組成。材料采用6000系列時效硬化型鋁合金，強度、剛度、模態(tài)及穩(wěn)定性滿足EN12663《鐵路車輛 鐵路車輛車體結構要求》要求，并經(jīng)過有限元分析驗證。車體承受徑向壓縮載荷1250KN，徑向拉伸載荷960KN。

頭車司機室設計帶有防爬的吸能結構，滿足EN15227《鐵路應用 鐵路車體的防撞性要求》中C-II類車輛25公里碰撞的要求。

2.2 轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架為無搖枕兩軸轉(zhuǎn)向架，分為兩種結構相似的動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。最高運營速度100 km/h、構造速度110 km/h。動車轉(zhuǎn)向架配備有牽引驅(qū)動裝置和相應設備。構架采用橫梁為無縫鋼管的箱形鋼板焊接構架，拖車構架留有動車設備接口，可以實現(xiàn)動拖車構架互換。另外本項目裝有軸箱軸承及齒輪箱軸承檢測裝置，不僅能檢測軸承溫升，還能檢測軸承的振動和沖擊，可實現(xiàn)走行部關鍵部件的車載在線實時診斷，實現(xiàn)故障早期預警和分級報警，準確指導車輛的運用和維修。能保證車輛的運行安全，提高車輛的可靠性。

2.3 牽引系統(tǒng)

列車電氣牽引系統(tǒng)采用VVVF逆變器-異步鼠籠電動機構成的交流電傳動系統(tǒng)，采用車控方式。IGBT功率元件，VVVF逆變器為熱管散熱器走行風冷；采用高性能的交流傳動直接轉(zhuǎn)矩控制策略，具有反應迅速、可靠的空轉(zhuǎn)/滑行保護并優(yōu)先使用電制動。

主電路采用兩電平電壓型直—交逆變電路。經(jīng)受電弓受流輸入的DC1500V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逆變器由一個IGBT逆變模塊單元組成，驅(qū)動4臺牽引電動機，逆變模塊單元將逆變單元與制動斬波單元集成在一起。當電網(wǎng)電壓在1000V～1800V之間變化時，主電路都能正常工作，并方便地實現(xiàn)牽引—制動的無接點轉(zhuǎn)換。牽引主電路原理圖見圖1。

2.4 輔助電源系統(tǒng)

列車裝有4臺輔助逆變器，分別裝在第Tc、M1車車下，輔助逆變器輸出AC380V/220V/50Hz電壓， 蓄電池充電機輸出DC110V電壓，輔助電源系統(tǒng)AC380V輸出采用并聯(lián)供電技術，具有冗余度高、可用性高的特點，在任一臺輔助逆變器箱故障時，剩余的三臺輔助逆變器箱仍能滿足列車負載供電需求。

輔助電源將直流電壓（DC1500V）逆變成三相交流電壓（AC380V），為空調(diào)、空氣壓縮機、照明等提供穩(wěn)定的三相四線制的交流電壓；蓄電池充電機采用DC/DC高頻變換技術， 將DC1500V輸入電壓變換成穩(wěn)定的DC110V電源，作為列車直流照明、各系統(tǒng)控制回路以及車載信號和通信設備的直流電源，同時為DC110V蓄電池組充電。

2.5 列車管理系統(tǒng)（TCMS）

列車控制系統(tǒng)采用分布式總線控制方式，采用當前軌道交通行業(yè)技術先進的TCN總線，其中主控單元具有熱備冗余功能，最大程度的確保系統(tǒng)安全。同時通過使用專用事件記錄儀，將車輛運行過程中一些重要的行車數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)記錄下來，便于車輛的維護保養(yǎng)。

該系統(tǒng)使用了兩級總線結構，其中列車總線和車輛總線均采用多功能車輛總線MVB，其電氣接口為電氣中距離EMD介質(zhì)，傳輸速率為1.5Mbit/s。4個中繼器之間使用了列車總線，為MVB列車網(wǎng)絡，EMD介質(zhì)；每個中繼器下面有一個車輛總線MVB網(wǎng)絡，同樣為EMD介質(zhì)；具體網(wǎng)路拓撲結構如圖2所示。

2.6 制動系統(tǒng)

制動系統(tǒng)具有常用制動、緊急制動、快速制動、保持制動、停放制動和滑行控制功能等。常用制動中以電制動為主，制動力不足部分由空氣制動補充。采用EP2002 空氣制動系統(tǒng)，通過EP2002的兩個核心產(chǎn)品來形成分布式制動控制網(wǎng)絡。包括EP2002網(wǎng)關閥與EP2002智能閥。每節(jié)TC/MP2/M2車有一個EP2002網(wǎng)關閥和一個EP2002智能閥，每節(jié)MP1/M1車有兩個EP2002智能閥。每個閥都安裝在相應的轉(zhuǎn)向架上（每個轉(zhuǎn)向架一個閥）。EP2002智能閥（B07）提供每個轉(zhuǎn)向架的常用制動、緊急制動和滑動保護。EP2002網(wǎng)關閥（B06）除了具備EP2002智能閥的所有功能外，還為制動管理與列車控制系統(tǒng)提供接口?？梢詫⒊Ｓ弥苿恿σ蠓峙渲亮熊囇b有的所有制動系統(tǒng)，以達到司機/ATO要求的制動力。

基礎制動裝置采用鋁制輪盤制動方式，每輛車每個輪均配備盤式制動裝置，每列車的基礎制動單元為同一種型式。采用鋁盤材質(zhì)制動盤，與標準鐵盤相比，重量更輕；并且鋁盤的高導熱性降低了盤的溫度，使制動盤熱容量性能更優(yōu)，有效降低了熱裂紋出現(xiàn)幾率。

2.7 空調(diào)系統(tǒng)

每個客室裝有2 臺變頻空調(diào)機組，分別位于列車車頂?shù)?/4 和3/4 位置，采用兩端送風、回風的形式。每個機組采用兩套獨立的制冷回路，可根據(jù)客室需要自動調(diào)節(jié)頻率，實現(xiàn)能力調(diào)節(jié)。保證在任何工況下實現(xiàn)空調(diào)機組的最大制冷能力輸出。高效節(jié)能直流變頻技術，使壓縮機振動噪音小，效率高；能效比提高，更加節(jié)能環(huán)保。

2.8 廣播系統(tǒng)

采用以太網(wǎng)傳輸?shù)娜珨?shù)字列車廣播系統(tǒng)，所有音頻信息都是以數(shù)字形式通過以太網(wǎng)傳輸，系統(tǒng)中的功率放大器采用全數(shù)字D類功放，效率高達90%，同時系統(tǒng)滿足冗余要求，任何一個單點故障不影響系統(tǒng)的正常運行，分別在列車兩端的司機室配置兩套控制設備，彼此相為冗余。

乘客緊急報警具有可視對講功能，當客室出現(xiàn)緊急情況或突發(fā)事件時，乘客按下緊急報警器上的報警按鍵，可與司機進行通話；同時司機室內(nèi)廣播觸摸屏自動顯示該緊急報警器的視頻圖像，司機可以清晰地觀察到報警人的狀態(tài)，從而方便司機采取有效措施。

2.9 車門

整列車客室車門采用等間距布置方式，間距為4560mm；每輛車每測設置5套電動塞拉門，當門完全關閉時，門扇與車輛的外表面平齊。在客室內(nèi)每套車門右上方設置有緊急解鎖裝置。每輛車外兩側(cè)各設1個車外解鎖裝置，使工作人員在緊急情況下可以通過方孔鑰匙從車外打開車門。

此外，司機室兩側(cè)各設置一套手動內(nèi)藏門，車兩端的司機室中部設置緊急逃生門。其中逃生門鎖閉裝態(tài)時緊急疏散坡道折疊并固定在逃生門后面，占用空間小，不影響逃生門窗戶的可見度。打開后是帶有扶手的坡道式結構，簡單堅固、安全可靠且易于操作，坡道板能自動展開，以用于疏散人群。使用結束后，逃生門系統(tǒng)可手動回收。

3 結束語

廣州地鐵十三號線車輛采用的多項新技術，使車輛更加安全可靠、節(jié)能環(huán)保，為今后對高速、高端地鐵車輛的需求打下基礎。

目前車輛研制工作已經(jīng)完成，正在進行型式試驗，預計2017年末正式投入運營。

【參考文獻】

[1]GB 7928-2003，地鐵車輛通用技術條件[S].

[2]陶功安，袁立祥，馬喜成.廣州地鐵3號線地鐵車輛[J].機車電傳動，2006，4∶53-59.

[責任編輯：朱麗娜]