昆明長水機場捷運系統(tǒng)車輛設計

李達 聶文斌 吳平景

關鍵詞：現(xiàn)代有軌電車;自動駕駛;100%低地板

昆明市長水國際機場捷運系統(tǒng)線路長度1.96km，設車站3座，在國內(nèi)首次采用應用于機場、ATO駕駛的儲能式有軌電車。車輛是由中車株洲電力機車有限公司自主研制7模塊浮車型100%低地板儲能式現(xiàn)代有軌電車，采用高能量型儲能電容供電，最高時速70km，最大載客量500人。車輛能夠無接觸網(wǎng)運行，實現(xiàn)能量的高效循環(huán)利用，綠色節(jié)能。

1車輛主要技術(shù)特點

（1）續(xù)航里程翻倍：列車采用的60000F高能量型儲能電容是目前國內(nèi)容量最大的儲能電容單體，三組電容最多可以儲存80度電量。車輛進站和出站的同時，利用乘客上下車的時間即可充滿電，一次充電可運行5km以上。

（2）自動駕駛：列車是我國首個采用自動駕駛模式的儲能式有軌電車，既節(jié)省人力資源、減少操作失誤，又能提高運行效率，可滿足機場全天候運行需求。

（3）綠色環(huán)保：列車采用純超級電容作為動力源，在制動過程中回收能量利用率達到80%，達到綠色節(jié)能的雙重目標。

（4）人性化設計：針對機場旅客的個性化需求，整車采用獨立車輪轉(zhuǎn)向架實現(xiàn)100%低地板設計：客室內(nèi)不設置縱向斜坡或臺階，擁有開闊的乘客站立區(qū)，設置了行李架，方便攜帶大件行李的乘客;車內(nèi)采用大面積側(cè)窗玻璃、寬幅燈帶照明，通透開闊、寬敞明亮，具有良好的舒適性，提升乘坐體驗。

（5）富有“春城”特色：綠色腰帶突顯“四季如春”的昆明特色;車廂內(nèi)部天花板的長條LED燈自帶藍天白云圖案，猶如置身于春城美景中，令人心曠神怡;車頭造型酷似海豚微笑，展現(xiàn)笑迎八方來客的熱情。

2車輛總體方案

2.1車輛編組形式

車輛由七個模塊組成，包含3臺動車轉(zhuǎn)向架和1臺拖車轉(zhuǎn)向架，以及3個不帶轉(zhuǎn)向架的浮車模塊。

編組形式：=Mc2+F2+T+F3+M+F1+Mc1=，車輛編組如圖2所示。

（=：連掛車鉤，+：鉸接、貫通道及車間減振器）

2.2主要尺寸

2.3載客量

2.4主要性能

3車輛主要系統(tǒng)

3.1轉(zhuǎn)向架

車輛采用動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架，動力轉(zhuǎn)向架橫向耦合結(jié)構(gòu)，非動力轉(zhuǎn)向架采用獨立車輪結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)向架主要實現(xiàn)如下功能：

①承載車輛結(jié)構(gòu);

②執(zhí)行車輛在軌道上的導向;

③通過在車輛上配備適當?shù)臏p震和懸掛裝置，獲得乘坐舒適性;

④車輛的加速與減速。

轉(zhuǎn)向架主要包括構(gòu)架、牽引制動、驅(qū)動單元、懸掛系統(tǒng)、基礎制動裝置、磁軌制動器、軸橋裝置等。

3.2儲能電源

采用60000F超級電容器、6并264串的方式集成為儲能系統(tǒng)。

儲能系統(tǒng)包含3組完全一樣的功能完整的儲能電源，3組儲能電源并聯(lián)到車輛主電路母線;每組儲能電源設置有接觸器，儲能系統(tǒng)與車輛均可進行接觸器的控制。

車輛在站臺區(qū)域時，整車通過受電器對三個并聯(lián)的儲能電源進行充電。當電量充滿后，站臺區(qū)域停止充電，車輛開始利用儲能電源的電能進行牽引。直至牽引到下一充電站，重復充電牽引過程，實現(xiàn)了車輛的全線無接觸網(wǎng)運營。

3.3牽引輔助系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)采用由VVVF牽引逆變器一異步電機構(gòu)成的交流傳動系統(tǒng)。其中牽引逆變器采用IGBT功率器件，冷卻方式為強迫風冷，采用高性能的交流傳動控制策略，系統(tǒng)優(yōu)先使用電制動。

列車輔助電源系統(tǒng)由2臺DC24V充電機構(gòu)成，DC24V充電機額定輸出容量為18kW，為蓄電池及其他DC24V負載提供電源，DC24V充電機設置應急啟動功能。

電氣牽引系統(tǒng)包括儲能電源、高壓箱、牽引逆變器（含傳動控制單元DCU、電抗器）和牽引電機等設備。各電氣設備箱均采用箱體式車頂固定結(jié)構(gòu)，材料為鋁合金。

受電器設置為常態(tài)升起，車輛正常運營過程中不降下也無須相應邏輯控制，當車輛到站后直接和地面充電設備（供電軌）對接實現(xiàn)充電，該受電器在故障或是車輛被救援時人工手動降下。

3.4控制與列控系統(tǒng)

本項目列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式總線控制方式。

網(wǎng)絡通信總線分為兩級結(jié)構(gòu)：列車控制級、車輛模塊控制級。而列車控制級總線和車輛模塊控制級總線均采用了符合IEC 61375標準的多功能MVB車輛總線。車輛控制單元作為列車級和車輛級的總線管理器，中繼器作為列車級總線及車輛模塊級總線的網(wǎng)關，可實現(xiàn)列車級總線至車輛模塊級總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

車輛MVB的電氣線路采用了目前廣泛應用的雙線路物理冗余方式，以此提高可利用性。即使其中一條線路出現(xiàn)故障，需要傳遞的數(shù)據(jù)仍可通過完全獨立的另一條線路。

列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)主要包括車載硬件、操作系統(tǒng)、控制軟件和便攜式維護工具。

3.5制動系統(tǒng)

為實現(xiàn)用戶需求的制動模式和性能，本項目配備有四套相互獨立的制動系統(tǒng)：

動車轉(zhuǎn)向架的電制動系統(tǒng)（由牽引電機提供），包括再生制動和電阻制動;

動側(cè)轉(zhuǎn)向架設置被動式制動系統(tǒng);

拖車轉(zhuǎn)向架設置主動式制動系統(tǒng);

所有轉(zhuǎn)向架設置磁軌制動器，獨立于粘著提供制動力。

此外，每個動車模塊配置2套撒砂系統(tǒng)，通過改善輪軌關系來提高粘著，保證車輛可靠啟動與停車。

制動力分配的原則：由車輛控制單元進行整車制動力管理。在司機采用常用制動模式時，車輛優(yōu)先使用電制動，在電制動故障或電制動不足時，由液壓摩擦制動進行補充。

4結(jié)語

昆明長水國際機場捷運系統(tǒng)項目為國內(nèi)首個基于AT0自動駕駛技術(shù)的七模塊浮車型有軌電車，也是國內(nèi)首個民航系統(tǒng)有軌電車項目。結(jié)合最大500人的載客量，滿足機場全天運行的需求，提高機場捷運系統(tǒng)的運營效率。

本項目將為民航系統(tǒng)的捷運車輛項目提供參考典范。