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]