成都地铁车辆

成都地铁车辆（精选8篇）

成都地铁车辆 篇1

摘要：地铁运营安全的核心是电客车车辆系统的稳定, 尤其以牵引和制动最为重要。成都地铁自2009年开通运营以来, 电客车上线运行质量良好, 这与电客车质量可靠、故障率低密不可分, 本文便是以成都地铁4号线牵引系统为例进行介绍。

关键词：地铁车辆,电气牵引系统,原理图

引言

地铁车辆牵引系统即车辆主回路, 是将“电力传动车辆”产生牵引力和制动力的各种电器、电机、电子设备连成一个电系统, 实现车辆的功率传输。它是地铁车辆最重要的组成部分之一。主回路应满足车辆启动、调速和制动三种基本工作状态的要求。

1 车辆电气牵引系统介绍

成都地铁4号线牵引系统是基于北京6号线牵引系统的成熟方案, 列车编组配置为4M2T。

该牵引系统整合了三个主要部件:采用IGBT功率模块的牵引逆变器、TCU微处理器控制单元和交流牵引电机。每台牵引逆变器有一台TCU控制单元控制并驱动4台交流牵引电机, 以使列车正常行驶。

电气牵引设备构架, 见图1。

主要部件的分类明细, 见表1。

2 电气系统描述

2.1 列车牵引系统原理图

2.2 配电方式

列车每个受电弓驱动2个动车。自受电弓取得高压后直接进入隔离接地开关箱 (简称IES) , 且每个MP车都有一个主熔断器作为保护。

隔离接地开关箱 (IES) , 有5极三位开关, 三位分别为:接地位 (ERATH) , 车间电源位 (WORKSHOP) 和受电弓位 (PAN TOGRAPH) 。

隔离接地开关可以将所连接的牵引和辅助逆变器接地 (接地位ERATH) , 每个受电弓都给辅助高压母线 (BUSAUX) 供电, 保证在过无电区或一个受电弓损坏时, 由另一个受电弓给两个辅助逆变器供电, 确保两个辅助逆变器的正常运行。

IES各极用途:

(1) 极1:牵引逆变器供电;

(2) 极2:辅助高压母线和辅助逆变器供电;

(3) 极3:M车牵引逆变器维护接地;

(4) 极4:MP车牵引逆变器维护接地;

(5) 极5:辅助逆变器维护接地。

每个IES箱内都含有一个辅助触点, 当IES被旋至接地位或者车间电源位时, 由TCMS控制发送信号, 强制降下受电弓。

2.3 HSCB高速断路器

HSCB是DC1500V回路的高速断路器, 为牵引系统提供过流保护。通过HSCB直接给牵引逆变器供电。

HSCB是直流单极开关, 具备双向过流保护并自动跳闸 (跳闸特性与通过开关的电流无关, 并不受短路的影响) 。HSCB配备了辅助触点和一套电磁装置。

充电电路 (充电接触器K-CCC和线路接触器K-IC) 限制了输入滤波器的充电电流冲击。HSCB有自己内部的电流过载检测电路, 控制装置通过电流传感器 (A-LCMD1) 监视直流回路电流。输入输出电流的不平衡 (可能由于某点接地引起) 将通过2个电流传感器A-LCMD1和A-LCMD2进行检测。LC输入滤波器 (L-FL和C-FL) 对牵引逆变器进行电压冲击保护并提供了稳定的DC电源。

2.4 制动电阻

制动电阻用于保护牵引系统过电压, 当接触网无法吸收再生制动能量时, 消耗相应的制动能量。

再生制动无法吸收时, 要保证再生电制动和空气制动之间的平滑转换。制动时通过短距离无电区, 不会关断电制动。制动电阻在25~114s内能吸收1690k W (最大平均) 功率能量, 最大电阻温度小于640℃。

2.5 牵引电机

牵引电机为敞开式三相鼠笼异步电机, 4极, 自通风。

2.5.1 电气参数

相电压/线电压:675V/1170V

频率:81.3Hz

轴功率:200k W

相电流:126A

电机转速:2400rpm

转差频率:3Hz

电机效率:94%

转矩:796Nm

功率因数:0.81

2.5.2 机械参数

最大牵引转矩:1800Nm

最大制动转矩:1800Nm

总质量:500kg

2.6 速度传感器

速度传感器安装在牵引电机的非驱动端上, 是一个密封的器件, 以便对环境隔离, 起保护作用。速度传感器的安装应易于设置传感器和保证轮对有足够的空隙。由两个分开成90°的电气探头构成, 既能探测牵引电机的转速, 又能探测其转向。

3 控制策略

牵引逆变器为牵引电机提供变频变压电源。电压源逆变器以脉宽调制 (PWM) 模式运行, 将三相平衡的电压供给牵引电机, 并且能调节三相交流电压的幅值和频率。

通过开关功率元件 (IGBT) 的导通和关断, 在电机的端子上施加正向电压+HT或负向电压-HT, 以给星形连接的电机供电。逆变器的输出由两个电流监视装置监视 (A-CMDR和A-CMDS) 。而且直流回路电压也被测量 (A-FVMD) , 所有的CMD和VMD都为有源型, 与功率电路隔离。

3.1 测量方法

矢量控制基于外部对电机的测量。它不需要电机内的测量。用于控制和监视的电流测量在逆变器输出端进行。

3.2 负载重量补偿/冲动极限

牵引控制单元 (TCU) 分析从车辆接口发送来的牵引力和制动力指令, 根据车辆重量进行矫正, 以便保证得到不同车辆重量时相同的加速度。TCU接收由BCU发出的负载重量信息。从TCU限制力的变化率, 来确保车辆操作的平滑性。

3.3 空转/滑行保护

TCU控制单元包括了空转/滑行探测系统。该系统通过测量车轮的加速度、车轮冲击、测量车速度 (或参考车速) 的差来实现。如果发生了空转, 牵引力指令 (如:转矩) 将减少, 以便调整合适的轮轨粘着。一旦空转被纠正, 转矩指令迅速被恢复。以上过程也使用在制动时校正轮滑。

4 列车网络配置

牵引控制单元可以有如下网络接口:

MVB:Multiple Vehicle Bus多功能车辆总线

CAN:Control Area Network控制局域网

MVB为主要列车网络, 其中连接了:主处理单元 (MPU) 、司机显示器、牵引控制单元AA3 (动车) 和辅助控制单元ACU (拖车) , 从而构成了1级MVB网络。

CAN网为本区域网络, 仅限于本车内。用于在牵引和辅助逆变器控制单元上远程输入输出模块 (RIOM) 的连接。这两个控制单元确保到MPU设备的网关功能。所用的CAN协议为CANOPEN。

牵引和辅助单元也能通过以太网访问, 采用点对点连接。

5 制动方案描述

5.1 TCU和BCU之间的接口

TCU和BCU之间的接口如图4。

从TCU到BCU, 牵引系统发出的信号:

(1) BEA:由4~20m A传送实现的制动力或MVB信号

(2) EDBOK:电制动可用性指示, 硬线或MVB信号

(3) BFADE:电制动退出指示, 硬线或MVB信号

(4) WSP:TCU检测到车轮打滑指示, 硬线或MVB信号

从BCU到TCU, 制动系统发出的信号:

(1) LW:由4~20m A传送负载重量信号或MVB信号

(2) LI-DISEB:禁止电制动信号:

0V=Electrical brake enabled电制动激活

110V=Electrical brake disabled电制动禁止

5.2 混合制动

接到制动指令, 要求制动力的信号通过MVB或硬线同步送到TCU和BCU。电制动将随之投入运行, 直到受到容量的限制或电网接受能力的限制。TCU把实现的电制动力等级传送给BCU。电制动力不能满足要求制动力的部分将由BCU计算并由空气制动补足。

5.3 负载补偿

每个BCU将相应的代表动车载荷的信号发送给TCMS, TCMS将载荷重量转发到每个动车的TCU。

5.4 制动退出

当处于低速时, 电制动将被空气制动所替代。为保证转换平滑, TCU将在电制动减少前发出一个电制动退出信号给BCU, 以施加空气制动。在该信号发出的一个延迟后, 电制动开始退出。

5.5 轮滑

当检测到轮滑时, 不管制动力要求如何, TCU控制逆变器将减少动车所有轴的电制动力。电制动力一直减小到轮滑被校正, 随后电制动力分两步恢复, 见图5。

从检测到轮滑到轮滑校正完成, TCU置WSP高电平, 通知BCU正在进行轮滑校正, 空气制动不能增加。注意, 在第一次轮滑恢复过程中可能发生第二次轮滑, 该信号必须一直保持高电平直到轮滑被完全校正。

在牵引矫正轮滑期间, TCU发给BCU的电制动力一直是轮滑开始时的电制动力, 当轮滑矫正后再发出新的电制动力。

牵引轮滑矫正后, WSP变低电平;若在矫正期间不再需要制动, 则信号WSP也置低电平。

在很低的粘着系数下, 可能总是有轮滑发生, 这会导致TCU一直进行轮滑校正。BCU必须要监测WSP高电平时间, 当超过一定时长时 (TIM_MAX_WSP) , BCU通过将DISED置高电平采取矫正措施。

如果TCU检测到长时间轮对滑行, 将由BCU负责采取矫正措施。

5.6 紧急制动

在紧急制动时, 只有空气制动, 因此TCU在紧急制动期间不起作用。在紧急制动时车轮打滑将由BCU单独控制, 使用制动系统的速度传感器。

6 结语

成都地铁4号线自2016年1月1日正式开通运营以来, 电客车整车上线运营质量良好, 牵引系统运行稳定, 未发生重大设备设施故障, 该套牵引系统值得广泛推广和应用。

参考文献

[1]《城市轨道交通车辆技术》中国铁道出版社 (ISBN:978-7-113-12696-4) .

[2]《成都地铁3/4号线牵引系统资料》.

成都地铁车辆 篇2

2016年1月28日，根据成都地铁公司官网显示的《成都轨道交通18号线一期工程环境影响评价信息公告》，18号线一期工程范围为火车南站至天府新站(含龙泉山隧道)，线路长约41.4公里，其中地下段长约40.75公里(龙泉山隧道长约9.35公里)，地面段长约0.65公里，设7座车站，均为地下站，平均站间距为4.84公里。设合江车辆段1座，新建合江主变电所、麓山(香山)主变电所。采用双线全封闭独立运行系统，速度目标值每小时140公里的地铁A型车6辆编组。预计于2016年开工，建设工期2016年至2020年，总工期4年。此前，随着18号线博览城综合交通枢纽工程开建，标志着天府国际机场轨道交通18号线节点工程正式开工建设。

地铁18号线龙泉山隧道施工现场

成都地铁车辆 篇3

成都地铁1号线一期工程信号系统使用的基于无线通信的移动闭塞列车控制系统(CBTC)。贯穿在信号系统设计中的基本原则是:安全、可靠。ATP是ATC系统最重要的部分,ATP根据故障一安全原则,执行列车间安全间距的监控、列车的超速防护、安全开关门的监督和进路的安全监控等功能,确保列车和乘客的安全[1]。

本系统不仅提供了联锁级的后备模式,还提供了无线传输系统故障情况下的列车超速防护系统(点式ATP系统—IATP)。1号线主要有五种驾驶模式,分别是:列车自动驾驶模式ATO(AM);有ATP防护的人工驾驶模式(ATPM);后备的有点式ATP防护的驾驶模式(IATP);限制人工驾驶模式(RM);非限制的人工驾驶模式(NRM)。开通初期,成都地铁1号线采用的是IATP驾驶模式运营。在日常检修中发现,NRM模式下出现了在车载CC启机的过程中,当按压单侧开门按钮时,双侧车门同时打开的故障现象。为彻底解决该故障,信号和车辆系统积极配合,在接口电路上实施了技术改造。

1信号车载子系统简介

1.1信号车载子系统

主要组成部分有:车载控制器(CC)设备柜,每个CC包含:一个移动通信系统(MR),一个查询器主机(TI),两套自动列车防护和运行(ATP/ATO)机笼,两个模拟加速度计,两个数字加速度计,三个安全继电器和连接器(用于和列车系统接口)。每列车头端司机室有一个列车司机显示器(TOD);两个模式开关;两个光电速度传感器(EOSS);两个MR天线一个查询器(TI)天线;用于实现信号功能其他按钮设备[2]。

1.2车载子系统的关键设备

车载控制器(CC),它包括一个安全的带数字式输入/输出控制器的三取二处理器。这个子系统负责CBTC车辆位置的确定,列车速度监测,保证正确的必要制动顺序,控制模式管理以及根据轨旁区域控制器(ZC)提供的信息进行车辆控制[2]。

2故障原因分析

2010年10月1日,司机在库内对10101车进行出库例行试验时,当进行左侧开门操作时,出现一次左、右两侧车门同时打开的情况,在地铁运营过程中如果出现两侧车门意外同时打开是非常危险的。经调查发现当时CC正在启动过程中。随后技术人员在CC启动的过程中对CC的输出进行测量,发现CC左、右侧开门驱动信号触点OLD和ORD在启动过程中有短暂的吸合现象。

成都地铁1号线目前车辆与信号系统的接口设计方案,当列车控制模式在NRM模式(信号车载控制旁路模式)、门控控制模式在DBY模式(门旁路模式)下,在CC启动或故障时,按压左/右开关门按钮,因电路存在迂回电流,可能会导致两侧车门同时错误开启,存在严重安全隐患(见图1)。

如图1所示:门模式开关(MDS2)在DBY位,开关门选项开关(SC2)位置在左门,在当按压左开门按钮后,M47线上的SBOL1和SBOL2节点闭合。正常情况下,电路通过左开门列车线(M21)使左车门开启。但是此时如果信号车载CC正处于重启过程中,由于在CC重启自检时会有短暂的非安全继电器触点闭合现象,如图红线部分标示,M47线电路上的OLD,ORD相关接点闭合的瞬间会导致该电路出现短接现象,产生迂回电流导致右开门列车线(M11)导通,使右车门开启。

由此可以分析,造成此现象的主要原因有两个,一是CC在重启的过程中发生的自检造成相关触点的闭合,二是NRM模式开关在未能完全隔离信号模式,导致电路出现短接现象。

CC使用下列的办法来保证CC的安全离散信号的输出。使用安全继电器(采用重力来断开节点)来做为CC的EB信号输出,在CC输出EB时,采用双断电路原理来断开EB的正负回路。

(1) 所有其它的CC安全输出(门使能左/右,牵引使能,ATB开关)通过双链路双接点回采执继电器来控制,只有在CC控制下并且没有检测到其它影响安全的情况下,其电源回路通过安全继电器(采用重力来断开节点)的节点才能导通。

(2) 所有CC的非安全输出是通过双接点回采电路控制。

(3) CC的结构采用安全设计原则,包含安全计算机(CCTE)集成ATP软件和独立的I/O单元(MTOR)。

(4) 关于门控:当门使能信号为低电平,门应保持不动。在CC侧,左门的命令(使能、开、关)和右门的命令(使能、开、关)是独立的输出,是单独由输出设备MTOR控制的。当CC在IATP/ATP/ATO/ATB模式时,CC采用安全的控制方式来控制车门,并且安全是有保证的;其通过门使能来保证安全功能的实现。在CC初始化(重启)过程中,CC并没有做好控制列车的准备,列车需在NRM模式下进行操作,另外,RM模式下,CC也不对车门进行控制。因此,在RM和NRM模式下,门模式开关应该选择在“DBY”位置,进行车门操作。在NRM模式,CC的门控命令应该不能连接到列车的车门控制器中。另外,在NRM模式下,完整的切断CC的控制是非常重要的安全需求。当CC故障时,切换到NRM模式运行列车,是NRM模式的一个重要目的。

3 接口电路整改方案设计

3.1 故障原因分析

经过专题讨论及专家评审,最终成都地铁1号线信号车载和车辆系统的接口电路采用以下方法进行修改。

(1) 断开作业端的列车车门控制电源QF38、信号模式电源QF32和紧急制动电源QF4,保证作业时所用到的端子接口和继电器触点无电。

(2) 拔下CC机柜背面的插头P1,找到司机室后电器柜端子排XC32-4、XC32-5,先取下两端子排之间的短接套,再取下两端子排上除M31之外的6根接线,因接线上未标注具体关于信号的线号,故需用万用表校验。

(3) 校验方法:把万用表打到“通断”档,一端接信号P1插头的P1.51接口,另一端分别试6根接线,如果导通(即万用表发出蜂鸣声)则此线为P1.51。以此方法再分别查出P1.52、P1.74、P1.79、P1.78、P1.73。将P1.51、P1.74、P1.79这3根线接入端子排XC32-4,将P1.52、P1.78、P1.73接入端子排XC32-5。①

(4) 增加2根接线:分别为M30(XC32-8)、M33(XC33-5),接继电器NMR常闭触点两端,M30、M33另一端则分别接入端子排XC32-8、XC33-5

(5) 检验电路是否正确:

投入主控,信号模式电源QF32断开(继电器NMR不得电),用万用表分别测端子排XC32-8与XC32-4、XC32-8与XC32-5是否导通,正常应为导通;将信号模式电源QF32合上(继电器NMR得电),再测上述端子排之间是否导通,正常应为断开。合上车门控制电源QF38,将MDS2开关门模式打到NOR,断开信号模式电源QF32,用万用表分别测端子排XC32-4、XC32-5电压值,应为110 V左右。

3.2 修改

最终完成修改后的接口电路如图2所示。

从图2中可以看到,完成修改后的接口电路,通过NMR继电器常闭触点有效地切除了在NRM模式下迂回电路的导通性。在NRM模式下,即使信号车载CC处于重启自检的状态,此电路也能有效地避免错误打开异侧车门的情况出现。

4 结论

综上所述,接口电路的重要性不言而喻,如何在设计阶段中避免此类缺陷的出现也是值得我们深思的。当然,由于1号线信号车载机柜空间和设计方案已定型,此种方法仅是在接口电路上进行修改;车载CC在重启过程中产生的自检也需要通过诸如增加安全继电器等方法来避免信号系统的错误输出,可以在后续线路中考虑更为完善的防范措施。

摘要：主要介绍了成都地铁1号线信号系统车载子系统的相关功能和工作原理,并通过在1号线的实际案例分析,设计了车载子系统与车辆系统的接口电路优化改造方案。为成都地铁1号线的行车安全提供了更为可靠的保证。

关键词：信号车载子系统,车辆系统,接口电路,优化改造

参考文献

[1]蔡爱华,季锦章.地铁信号系统的现状及发展趋势.电子工程师,2000;(5):1—6

地铁车辆轴重转移分析 篇4

提高列车粘着利用率的主要方法是减小车辆轴重转移, 因此, 在地铁车辆研究发展中人们非常关心列车的轴重转移问题。地铁车辆、内燃机车和电力机车采用不同的方式悬挂牵引电动机, 所以地铁车辆的轴重转移分析具有本身独特的特点。为了使地铁车辆的粘着性能有所改善, 并指导设计地铁车辆, 需要分析地铁车辆的轴重转移。

1地铁车辆转向架作用与组成

1.1 转向架的作用

本文以深圳地铁为对象进行研究。深圳地铁一期工程地铁车辆转向架, 由长春—长客庞巴迪轨道有限公司生产制造, 以可移动模块最大化为基本原则, 所有零部件都由标准部件组成, 从而使转向架的维护工作最小化。

地铁车辆转向架的作用:①通过轴箱装置将车轮沿钢轨方向的滚动转化为车辆沿线路方向的平动;②支撑车体, 承受并传递车体与轮对间载荷, 并使轴重平均分配;③充分利用轮轨间黏着, 传递牵引力与制动力;④缓和线路不平顺对车辆的冲击, 保证良好运行平稳性和安全性。⑤保证车辆有良好的直线稳定性及曲线通过能力。

1.2 转向架的组成

地铁转向架的基本组成包括构架、一系悬挂系统、二系悬挂系统、轮对轴箱装置、基础制动装置、牵引传动装置以及其他附属装置 (如油压液振器、抗侧滚装置、轮缘润滑装置等) 。

深圳地铁车辆转向架构架采用H型结构, 由两根横梁和两根侧梁焊接组成, 形成承载力大的箱型结构, 从而使构架可承受较大载荷, 强度与重量的比值达到最优。动车与拖车构架可完全互换。两个一系弹簧对称布置于每根侧梁的两端, 两个二系空气弹簧分别安装于转向架的中间, 转向架与车体之间通过中心销与牵引拉杆连接, 并通过牵引拉杆传递牵引力与制动力。

2牵引电动机工作时的作用力

2.1 地铁车辆运行原理

地铁车辆通过牵引电动机带动, 具体的供电方式有以下3种类型:①触网供电, 和铁路电力机车相似, 但是, 电压相对来说比较小, 地铁车辆由受电弓受电, 采用此类供电方式的有深圳地铁系统;②三轨供电, 除了地铁的两条轨道外, 有一根额外的轨道为地铁车辆提供电能, 三轨位于地铁轨道外围或者车轮之间, 列车由受电靴受电, 采用此类供电方式的有北京、纽约地铁系统;③硬钢供电, 采用此类供电方式的有南京地铁系统。

2.2 牵引电动机工作时的作用力

地铁车辆牵引电动机工作时, M1为作用在轮对上的牵引力矩, D为动轮直径, 轮周牵引力为F=2 M1/D, 下面对轮对前置和轮对后置两种情况的牵引电动机作用力做简单介绍。

2.2.1 轮对前置时

在牵引力矩M1作用在轮对上的情况下, 由轮对产生的一反力矩M1'作用在齿轮箱上, 方向如图1所示, 并且M1= M1'。在此情况下, 还有从牵引电动机来的作用在小齿轮轴上的输入力矩M2, M2与M1'方向相同, 且在数值上M2= M1/i=M1'/i, (其中i为齿轮箱减速比) , 所以总力矩 (作用在齿轮箱上的) M为:M= M1'+M2= (1+i) M2。

在齿轮箱两支承点处, 由力矩产生分别为ZK和ZH的作用力, 其中ZK是使车轴减载的施加在车轴上的作用力, ZH是下拉构架通过悬吊杆施加在转向架构架上的作用力。

2.2.2 轮对后置时

轮对后置时与轮对前置时的受力情况类似, 总力矩 (作用在齿轮箱上的) M仍为为:M= M1'+M2= (1+i) M2, 与前置时的方向和大小完全一样, 但是此时在齿轮箱两支承点处, 由力矩产生分别为ZK和ZH的作用力与轮对前置时是相反的, 作用在车轴上的ZK使车轴增载, 而作用在悬吊杆上的力ZH则力图把转向架构架往上顶。

3轴重转移计算

3.1 两个转向架之间的轴重转移

首先简要介绍一下深圳地铁车辆转向架的主要参数, 其最大设计速度为90 km/h, 最大运行速度为80 km/h, 最大轴载荷为16 t, 新轮直径为840 mm, 磨耗车轮直径为770 mm, 轮对内侧距为1 353+2/-0 mm, 转向架轴距为2 500 mm, 拖车转向架重量为5 800 kg, 动车转向架7 800 kg。

下列3个部分的轴重变化迭加得到地铁车辆各轮对的轴重转移:①轴重变化由牵引齿轮箱作用在车轴上的ZK引起的, 其中ZK在轮对前置时降低轴重, 在轮对后置时增加轴重。②由于作用在车体上的阻力和牵引力所在高度不同, 引起两转向架之间的轴重转移△P, 从而减载前转向架, 增载后转向架。③由于作用在车体上的阻力和牵引力所在高度不同, 且受牵引齿轮箱作用力的影响, 引起转向架内部的轴重转移△Q, 从而减载每一个转向架的前轮对, 增载后轮对。

图2所示为车体受力简图, 图中△P是二系弹簧对车体支座反力的变化量, 由力矩平衡条件可以得出 △P=4F (H- H0) /2H =2F (H- H0) /H。前转向架一、二轴由△P而引起减载△P', 而后转向架三、四轴增载△P', 其中△P'=△P/2= F (H- H0) /H。

3.2 转向架内的轴重转移

牵引电动机一开始工作, 此时作用在构架上的力有:牵引力F (作用在轴箱上) 、M2' (牵引电动机的支座反力矩, 且M2'= M2) 、作用力ZH (作用在齿轮箱悬吊杆上) 、△Q (一系弹簧的支承反力) 、阻力ZF (作用在牵引销上) 。

根据力矩平衡原理, 对构架来说:∑M=0→△Q= (F H0/l) -2H。从而可以看出, 对于前转向架来说, 第一轮对减载△Q, 第二轮对增载△Q。后转向架与前转向架一样, 第三轮对减载△Q, 第四轮对增载△Q。

从图1可以看出, 减载最多的为第一轴, 第四轴与之相反, 3部分的轴重变化都是增载, 因而增载最多。也就是说地铁车辆的第一轴最容易出现打滑的现象。第一轴减载量为: △R= [F (H- H0) /L]+ F H。/l= F[ (H- H。) /L+H。/l]= F·ξ

式中ξ= (H- H0) /L+H。/l, ξ为地铁车辆的轴重转移系数, 与车辆的结构参数密切相关。

以深圳地铁车辆为例, 已知车辆定距2L=12 600 mm;轴距2l=2 500 mm;车钩高H=660 mm;牵引点高H。≈420 mm。将上述参数代入公式ξ= (H- H0) /L+H。/l, 可得轴重转移系数为:

ξ= (H- H0) /L+H。/l=H/L-H0/L+ H0/l= H/L+ H0 (1/l -1/L) =0.508

如果将牵引点高度H0降为零, 则可得:

ξmin= H/L=0.105

4结语

从上面的式子我们可以看出, 轴重转移与制动力和牵引力有直接的关系。制动力和牵引力小时, 轴重转移量也小;制动力和牵引力大时, 轴重转移量也大;如果制动力和牵引力数值为零, 则各轴载荷原来数值不变, 不发生轴重转移。轴重转移系数与地铁车辆的轴重转移正相关, 从式中可以看出, 车辆定距、轴距增大, 以及车钩高度降低, 都能够使轴重转移系数ξ减小, 最终使轴重转移量减少。

地铁车辆轴重转移系数ξ的表达式也可以这样写: ξ= (H- H0) /L+H。/l=H/L-H0/L+ H0/l= H/L+ H0 (1/l -1/L) , 因为l (轴距) 总是小于L (车辆定距) , 所以式子 (1/l -1/L) 恒大于0, 可以看出牵引高度H0与轴重转移系数是正相关的, 当牵引高度H。为O的情况下, 车辆轴重转移系数达到最小值, ξmin= H/L。因而可以得出, 牵引高度H。降低时可以有效减小轴重转移系数ξ, 从而使轴重转移减少。

参考文献

[1]吕映华, 陆冠东.地铁车辆轴重转移分析[J].铁道车辆, 1988 (10) :12-16.

[2]晏红文, 郭红锋.新型地铁车辆转向架的研究[J].机车电传动, 2006 (2) :36-39.

[3]陈大瀛, 龚积球.对于机车轴重转移的分析[J].电力机车与城轨车辆, 2004 (1) :59-65.

[4]李国顺.城市地铁电动车组转向架的选型与结构[J].铁道机车车辆, 2003 (5) :89-93.

[5]杨勇军.坡道对机车轴重转移的影响分析[J].铁道机车车辆, 2007, 27 (2) :7-11.

地铁车辆整车配重计算 篇5

关键词：地铁车辆,轴重,配重计算

0 引言

地铁是城市现代化的一种重要交通工具, 由于其具有不占用地面空间、运量大、速度快、准时、方便等优点, 已经成为解决城市交通拥挤和减少噪声及大气污染的一种有效手段。截止到2014年[1], 中国大陆共有22座城市拥有城市轨道交通线路, 总长达到3155 km。其中, 北京以19条线路位居运营线路总数首位, 上海以643 km成为运营总里程首位。运营线路以及运营里程的增多也带动了地铁车辆数量的增多。地铁车辆由于设计制造时, 车辆各种设备、零件质量以及安装位置的不同, 引起整车质心与车体型心存在一定的偏差, 致使分配到各轴轴重不同。在运行过程中, 由于轴重的分配不均在某些运营线路中会加速部分零部件的磨损, 严重时造成脱轨。为避免此问题, 应对整车车辆进行整车配重计算。现就北京地铁某型号车辆为例进行整车的配重计算。

1 地铁车辆整车配重计算

地铁车辆的整车配重计算是根据车辆各零部件的质心位置以及质量得出转向架在X与Y方向的偏重与偏差。地铁车辆一般分为动车M和拖车T。本文选的地铁车辆全为动车编组, 其中前后两节车厢带司机室, 用Mc表示。地铁车辆正常运行时, 列车乘客状态可分为四种状态, 分别是:AW0表示空载状态;AW1表示坐客载荷状态;AW2表示定员载荷状态;AW3表示超员载荷状态。各状态载荷能力如表1。

车辆坐标原点如图1。

1.1 Mc车整车配重计算

根据庞巴迪公司的质量报告[2]可以得出车辆Mc车各部件的质心位置以及质量, 并进行重量分配计算计算, 如表2。

根据Mc车重量分配计算得出不同情况下的转向架X方向和Y方向的偏重和偏差如表3。

根据以上数据可以进行Mc车在AW0、AW2、AW3三种状态下的轴重分配计算。

1) 从图表计算可以看出, Mc车在AW0情况下:一位转向架偏重50.12 kg, 每轴偏重25.06 kg。重轴轴重Z0= (∑Wi AW0+|△Wxi|) /4/1000= (23762.99+50.12) /4000=5.95 t;轻轴轴重Q0= (∑Wi AW0-|△Wxi|) /4/1000= (23762.99-50.12) /4000=5.93 t;平均轴重PZ0=∑Wi AW0/4/1000=5.94 t;平均轮重PL0=∑Wi AW0/8/1000=2.97 t;重轴重轮轮重ZZL0= (Z0+|Z0×λy0|) /2= (5.95+5.95×0.83%) /2=3.00 t;轻轴轻轮轮重QQL0= (Q0+|Q0×λy0|) /2= (5.93-5.93×0.83%) /2=2.94 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z0-PZ0) /PZ0= (5.95-5.94) /5.94=0.17%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL0-PL0) /PL0= (3.00-2.97) /2.97=1.01%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL0-PL0) /PL0= (2.94-2.97) /2.97=-1.01%。

2) 从图表计算可以看出, Mc车在AW2情况下:一位转向架偏重248.56 kg, 每轴偏重124.28 kg。重轴轴重Z2= (∑Wi AW2+|△Wxi|) /4/1000= (32722.99+248.56) /4000=8.24 t;轻轴轴重Q2= (∑Wi AW2-|△Wxi|) /4/1000= (32722.99-248.56) /4000=8.12 t;平均轴重PZ2=∑Wi AW2/4/1000=8.18 t;平均轮重PL2=∑Wi AW2/8/1000=4.09 t;重轴重轮轮重ZZL2= (Z2+|Z2×λy2|) /2= (8.24+8.24×0.60%) /2=4.14 t;轻轴轻轮轮重QQL2= (Q2+|Q2×λy2|) /2= (8.12-8.12×0.60%) /2=4.04 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z2-PZ2) /PZ2= (8.24-8.18) /8.18=0.73%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL2-PL2) /PL2= (4.24-4.09) /4.09=1.22%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL2-PL2) /PL2= (4.04-4.09) /4.09=-1.22%。

3) 从图表计算可以看出, Mc车在AW3情况下:一位转向架偏重427.22 kg, 每轴偏重213.61 kg。重轴轴重Z3= (∑Wi AW3+|△Wxi|) /4/1000= (38082.99+427.22) /4000=9.63 t;轻轴轴重Q2= (∑Wi AW2-|△Wxi|) /4/1000= (38082.99-427.22) /4000=9.41 t;平均轴重PZ3=∑Wi AW3/4/1000=9.52 t;平均轮重PL0=∑Wi AW0/8/1000=4.76 t;重轴重轮轮重ZZL3= (Z3+|Z3×λy3|) /2= (9.63+9.63×0.52%) /2=4.84 t;轻轴轻轮轮重QQL3= (Q3+|Q3×λy3|) /2= (9.41-9.41×0.52%) /2=4.68 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z3-PZ3) /PZ3= (9.63-9.52) /9.52=1.16%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL3-PL3) /PL3= (4.84-4.76) /4.76=1.68%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL3-PL3) /PL3= (4.68-4.76) /4.76=-1.68%。

1.2 M车整车配重计算

同样, 根据质量报告可以得到M车各零部件的质心位置与质量, 并进行质量分配计算, 如表4。

根据M车重量分配计算得出不同情况下的转向架X方向和Y方向的偏重和偏差如表5所示。

根据以上数据可以进行Mc车在AW0、AW2、AW3三种状态下的轴重分配计算。

1) 从图表计算可以看出, M车在AW0情况下:一位转向架偏重48.54 kg, 每轴偏重24.27 kg。重轴轴重Z0= (∑Wi AW0+|△Wxi|) /4/1000= (22373.56+48.54) /4000=5.61 t;轻轴轴重Q0= (∑Wi AW0-|△Wxi|) /4/1000= (22373.56-48.54) /4000=5.58 t;平均轴重PZ0=∑Wi AW0/4/1000=5.59 t;平均轮重PL0=∑Wi AW0/8/1000=2.80 t;重轴重轮轮重ZZL0= (Z0+|Z0×λy0|) /2= (5.61+5.61×1.03%) /2=2.83 t;轻轴轻轮轮重QQL0= (Q0+|Q0×λy0|) /2= (5.58-5.58×1.03%) /2=2.76 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z0-PZ0) /PZ0= (5.61-5.59) /5.59=0.36%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL0-PL0) /PL0= (2.83-2.80) /2.80=1.07%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL0-PL0) /PL0= (2.76-2.80) /2.80=-1.43%。

2) 从图表计算可以看出, M车在AW2情况下:一位转向架偏重48.54 kg, 每轴偏重24.27 kg。重轴轴重Z2= (∑Wi AW2+|△Wxi|) /4/1000= (31333.56+48.54) /4000=7.85 t;轻轴轴重Q2= (∑Wi AW2-|△Wxi|) /4/1000= (31333.56-48.54) /4000=7.82 t;平均轴重PZ2=∑Wi AW2/4/1000=7.83 t;平均轮重PL2=∑Wi AW2/8/1000=3.92 t;重轴重轮轮重ZZL2= (Z2+|Z2×λy2|) /2= (7.85+7.85×0.74%) /2=3.95 t;轻轴轻轮轮重QQL2= (Q2+|Q2×λy2|) /2= (7.82-7.82×0.74%) /2=3.88 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z2-PZ2) /PZ2= (7.85-7.83) /7.83=0.26%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL2-PL2) /PL2= (3.95-3.92) /3.92=0.77%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL2-PL2) /PL2= (3.88-3.92) /3.92=-1.02%。

3) 从图表计算可以看出, M车在AW3情况下:一位转向架偏重48.54 kg, 每轴偏重24.27 kg。重轴轴重Z3= (∑Wi AW3+|△Wxi|) /4/1000= (36453.56+48.54) /4000=9.13 t;轻轴轴重Q2= (∑Wi AW2-|△Wxi|) /4/1000= (36453.56-48.54) /4000=9.10 t;平均轴重PZ3=∑Wi AW3/4/1000=9.11 t;平均轮重PL0=∑Wi AW0/8/1000=4.56 t;重轴重轮轮重ZZL3= (Z3+|Z3×λy3|) /2= (9.13+9.13×0.63%) /2=4.59 t;轻轴轻轮轮重QQL3= (Q3+|Q3×λy3|) /2= (9.10-9.10×0.63%) /2=4.52 t; (重轴轴重-平均轴重) /平均轴重= (Z3-PZ3) /PZ3= (9.13-9.11) /9.11=0.22%; (重轴重轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (ZZL3-PL3) /PL3= (4.59-4.56) /4.56=0.66%; (轻轴轻轮轮重-平均轮重) /平均轮重= (QQL3-PL3) /PL3= (4.52-4.56) /4.56=-0.88%。

2 结论

根据以上计算结果可知:1) 同一动车的每根动轴实际测得的轴重与该车各动轴平均轴重之差均不超过实际平均轴重的2%;2) 每个车轮的实际轮重与该轴两轮平均轮重之差均不超过该轴两轮平均轮重的±4%。该型号车辆重量分配符合要求。

参考文献

[1]张琛, 李超, 贺力霞, 等.2014年中国城市轨道交通运营线路统计与分析[J].都市快轨交通, 2015, 28 (1) :1-3.

日本横滨10000型地铁车辆 篇6

1 10000型车辆概况

图2为车辆编组图, 表1列出该车辆的主要技术参数。车辆为4辆车1个编组, 但将来随着需求的增长, 预留了可按6辆车为1个编组的结构布局。车辆的序号, 中间2辆车为预留编号。车辆的规格多数是按照日本地铁协会“线性电机驱动地铁电动车新标准规格”确定的。车体是用耐蚀性铝合金制的电动车。外板不涂漆, 以减少车辆的制造费用及维修费用, 同时, 也取消了工厂的涂漆车间, 削减了车辆基地的建设费用。车辆虽为小型车辆, 但客室内做了精心设计, 突

车辆最高运行速度为日本线性电机驱动地铁车辆的最高速度80 km/h, 而且, 作为线性电机驱动地铁车辆, 首次采用了车上主体型数字ATC装置。

2 车体

车头形状呈“<”字型, 通过在车头上部设前大灯, 在有站台门的车站也容易看到列车到站。此外, 尾灯用倾斜的棱线 (边线) 装饰成阶梯状, 构成新颖的造型, 同时, 车体下部截面形状做成下部倾斜 (收缩) 状, 显示出亲近感的外形。

车辆全长, 中间车为15.5 m, 而头车稍长些, 为16.1 m, 每侧开3扇双拉门。为提高隔声效果, 侧窗全部为单层玻璃密封式。车端连接部两端设贯通门。将紧急情况下用的车外门栓也设置在高于站台栅栏的部位, 可以实现在车站无障碍操作。

车体外墙板不涂漆, 采用细线条精心装饰, 粘贴了色调 (浓度) 逐渐变化的彩色条带, 颇具变化感与动感。该彩色饰带以绿色为基调。

3 客室内

为体现客室内宽敞明亮的感觉, 除了地板装饰横条纹外, 贯通门为玻璃门, 其两侧端墙上也嵌装了玻璃, 扩展了车辆间的视野 (图3) 。出入口的侧窗采用一块宽约2.2 m的大型玻璃, 提高了开放感, 且便于乘客在非隧道区间眺望沿线的景色。座席围板采用强化玻璃制成, 可以防止该处站立乘客与就座乘客相互间的影响, 同时不妨碍视野, 有利于防止乘客遗忘物品在车上, 实现客室内检查的高效化。采用较多的这类玻璃, 是根据室内装修与无涂漆的银色的车体外观装饰要求, 体现有透明感的设计理念。

为推进无障碍化, 尽量缩小站台与车辆地板面间的高度差。全部车站修建成直线站台, 车辆与站台间的间隔也小。车辆出入口部的地板面为黄色, 全部车辆都设置了轮椅停放空间。在轮椅停放空间设置扶杆与固定轮椅用皮带, 在位置低的部位设置紧急情况通报器 (图4) 。将部分吊绳降低10 cm, 以方便身高较矮的乘客使用。另外, 在各出入口部设液晶显示器, 利用文字及图像进行导向。

作为车内的安全对策, 在各车的4处地方分别设置紧急情况下与乘务员相互通话的装置, 在车内任一位置的乘客也容易使用。各车辆设有停电时的3个备用灯。

全部座席为优先座席, 座椅蒙面采用一种花纹, 车门之间设7个长条座椅, 车端部布置3人座椅, 单人座椅采用宽45 cm的斗式座椅 (座板可翻起的凹背单人座位) 。

车顶棚上设半集中型空调装置, 并设有管路送风机。由于车窗全部为密封式, 各车上设有强迫换气装置。

4 单人司乘设备

设置为单人司乘, 地面、车上都装备有必要的设备。

全部旅客用站台设有可移动式站台栅栏 (下面称为站台门) 。这种站台门按照列车上发出的开、关指令实施开、关动作, 并通过脉冲转发器联动。站台监视利用毫米电波, 将地面上设置的摄像头的图像传送到列车上, 利用驾驶室设置的15 in的液晶显示器, 供司机确认。配备有后述的自动运转装置 (ATO) , 从始发到下一站的正点停车, 实现自动运转。

除部分站台外, 全部站台为岛式站台, 驾驶室右侧为驾驶台。

5 乘务员室

乘务员室在以单人司乘为布局的前提条件下, 在小截面的有限空间内, 设计上考虑了司机的可操作性、扩大前方视野及舒适性要求 (图5) 。

驾驶台的右手侧配置了内装自动停车开关的单手柄控制器;左手侧设置了广播及列车无线电的操作器。中央部安装有ATO始发按钮及两侧车门开关用按钮。正面的仪表板上, 左侧为监控图像, 右侧设站台图像监控。为确保前方视野, 在中间稍低部位设速度计等。考虑速度计的尺寸, 做成圆形模拟式, 周边以5 km/h刻度显示速度信号。新设置了显示手柄位置的显示灯。

结构上, 司机座席的位置可以沿上下、前后及左右方向调整。

6 转向架

该车转向架为线性电机驱动方式空气弹簧转向架, 采用直接安装方式。作为线性电动机驱动地铁用车辆转向架的特征, 将转向架构架制成2部分, 实现挠性结合结构, 这是为了抑制转向架构架上安装的线性电动机的高度变动, 可以提高轴弹簧的刚度, 且确保对钢轨的跟踪性。轴箱支承采用层叠橡胶弹性支承的自导向机构。固定轴距设为1 900 mm, 车轮为带橡胶环状阻尼器的消声车轮, 考虑通过小半径曲线需要, 踏面采用圆弧踏面。新造车轮轮径为660 mm, 使用限度为570 mm, 确保使用余量为90 mm。基础制动为盘形制动, 1轴安装1个制动盘。

7 牵引电动机

全部转向架上设置车上一次单侧式三相线性电动机 (LIM) 。每小时额定功率为135 kW, 与反应极板 (RP) 的标准空隙为12 mm, 各车端侧设置了排障器。线性电动机比旋转型电动机略重, 为1 300 kg/台, 用3点吊装方式安装在转向架构架上。全区间设置铝合金制RP。

8 控制装置

使用了元件本身带自我保护功能的IGBT的VVVF逆变器装置。编组列车在2处 (M2车、M5车) 各设置了逆变器箱, 并安装了2群逆变器, 以控制每辆车上并联的2个LCM。控制方式带有根据空、重车状况以调整制动力的矢量控制方式, 可应对再生制动及负相制动。异常情况下, 各逆变器箱能以群为单位开放。

9 制动装置

制动装置为带有按空、重车调整制动力的电空并用电气指令式电磁直通制动装置。常用制动 (B1～B5) 、紧急制动都可与再生制动并用, 带有安全制动。为实现ATO运转, 设有转向架中继阀, 提高了响应性, 各车上设置制动控制单元 (BCU) , 具有检测制动力不足、不缓解功能。1辆车上的BCU发生故障时, 可用其他3辆来分担制动力。

10 受电弓

列车在两端车头部设置了弹簧力升弓、气动式降弓的单臂受电弓, 该受电弓是为小截面地铁车辆用而设计的。从集电用弓头托架来看, 骨架用FRP制作, 用2个独立的弓头托架提高弓、网的跟随性。线路有长2.4 km的非隧道区间, 弓头托架宽度为1 m, 较窄, 考虑到遭遇强风时接触导线的振动, 受电弓安装在转向架正上方的车顶上。将该车顶部做成凹下状, 受电弓收弓叠起时的高度为3 120 mm, 大致与车顶高处于同一平面位置。

11 辅助电源装置

采用额定功率120 kVA的静止型逆变器, 使用了IGBT元器件。考虑到环保, 冷却用制冷剂采用纯水。输出电压为三相交流200 V和直流100 V二种。Mc1车、Mc6车上各安装1台辅助电源装置, 对编组前后的每2辆车供电, 但无论哪台出现故障, 都可实施互相受电、供电。

12 空调装置

各车辆上设置了2台半集中型制冷装置 (14.54 kW) 及3台管路送风机 (16.5 m3/min) (头车为2台) 。制热器 (650 W/台) 安装在座席下部。空调根据车内温度、湿度、乘车率、日历 (程) 数据 (考虑了季节转换) 、车门的开关等信息实施自动控制。

强制换气装置是在各车的端部车顶棚上, 分别设置1台轴流式风扇, 风量为44 m3/min。

13 车钩连接装置

由于是固定编组列车, 编组车端部车钩连接装置使用自动密接式车钩, 中间车钩使用半永久式车钩。都在车钩体内内置橡胶缓冲器, 利用球面壳体支承安装在车体上。车钩中心高度稍低, 为490 mm。

14 列车无线电装置

使用了数字式列车无线电, 地面侧铺设漏泄同轴电缆 (LCX) 进行信号交换。在Mc6车上分别设置4个发送、接收信息的天线, 进行分集接收处理。在车辆腰部设置天线, 由于在较低位置设置了LCX, 方便了乘客在非隧道区间观赏沿线景观, 并减少了施工费用。

15 车内信息显示装置

在各出入口两侧 (头车部为单侧) 设置了15 in液晶显示器, 面向列车前方的左侧显示器上显示新闻等;右侧显示下一站及车门开启侧、地铁车站台阶及自动扶梯的位置、换乘线路等旅客乘车指南。部分显示器在停电时也可使用车载电池电源来显示, 即使在紧急情况下, 也可看清显示信息 (图6) 。

16 到站显示装置

车头部设置去向显示装置及运行车次显示装置。利用3色LED显示, 根据周围的亮度, 自动切换显示灯亮度。各车辆侧面也设有利用3色LED的到站显示器, 并且是面向列车前方的右侧, 在车站间运行时可以熄灯。

17 自动列车控制装置 (ATC)

车辆上采用了车上主体型 (运行图控制方式) 的自动列车控制装置。本控制方式按照先行列车的所处位置及线路条件, 从地面侧接收列车的停车信号信息, 利用车上数据库, 按照容许速度与本车位置作出停车样式, 通过将本列车的速度及目前位置与该样式对照检查, 进行一级制动控制, 利用该方式可以缩短所用时间及列车间隔, 提高舒适度及降低成本。

由地面发送的ATC电文内容是, 停车轨道回路号码、本列车轨道回路号码、运行方向、临时限制速度、紧急停车信息等。速度对照曲线有2种:常用制动曲线 (B5) 与紧急制动曲线。是在各停车轨道回路终端的一定距离跟前停车的状态。而且, 按照常用制动曲线, 接近一定时间时输出制动力 (B3～B4) 。

在车辆基地内, 由于是ATC运转, 转换信号也是电缆信号。

18 自动列车运转装置 (ATO)

在预先设定的线路信息及对ATC反馈的基础上, 利用从始发到站间运行、固定位置停车控制的自动运行装置, 用于支持单人司乘。利用脉冲转发器进行地点检测的车上运算方式, 来自ATO的输出, 传送到与列车控制管理装置相结合的控制装置与制动装置。动力运行、制动均按31级来控制, 固定位置停车精度为±35 cm内。在固定位置跟前停车时, 通过按下再出发按钮, 可稍微移动到规定停车位置, 同时, 与ATC组成一体, 安装在Mc1车上。

19 列车控制管理装置 (YTM装置)

YTM装置 (横滨列车管理系统) 是集中进行列车内的主要设备的控制及监视、协助乘务员工作、提高服务水平、进行设备保养的车辆用信息控制系统。除了车辆上各设备的工况监视功能外, 另有控制各设备的功能与检查功能。具有可以实施重要设备月检查等级的车上试验功能。附加了符合运转状况的记录功能, 可按每0.2 s记录最近30 h内的以下信息:主控制器手柄位置、速度、ATC信号、车门开关等信息。

关于地铁车辆布线的研究 篇7

(1) 重量分配均匀

同一单元中, 各车辆重量尽量接近, 这有利于牵引力和制动力的发挥和得到良好的列车运行平稳性;同一车辆中, 一般采用对称布置, 使载荷分布均匀, 以避免偏载。

(2) 安装和维修方便

设备尽可能成模块组装, 安装简便, 可操作性强。在车辆运用过程中经常接触的设备, 应布置留有足够的维护空间, 如:车辆的主电路、辅助电路、控制电路和信号电路应有可靠的保护, 并且设有故障信号显示和故障设备的切除装置。

(3) 安全可靠

由于城轨车辆多为动力分散型车辆, 因此设备及管线的布置要以乘客的人身安全为量度, 要有足够的防护措施:

a.车辆设计、制造过程中所选用的材料、部件的防火、耐火及防烟、防毒要求应符合BS6853-Ib级标准或同等的相应国际标准的相应等级。电缆卖方要提供系统选用材料达到BS6853-Ib级标准相应防火要求的经认证的、有权威的独立性机构的实验证明。

b.车辆上使用的所有电线、电缆的额定工作温度不低于125℃, 均采用无卤低烟阻燃或无卤低烟耐火电缆, 并符合BS6853的Ib级标准。

c.电缆束布置要远离发热设备, 高压电器设备及线路应充分进行绝缘处理。

d.设备安装牢固, 应能承受一定的冲击力, 并有足够的隔振防松措施等等。

(4) 经济性

设备布置时, 充分利用车辆空间, 电缆的布置应尽可能平直, 少迂回, 尽可能模块化作业, 以减少施工时间并节约材料。

(5) 车内空间最大化

设备及管线的布置总原则是给车辆提供足够大的承载空间和舒适的乘坐环境, 车内设备的布置应不影响乘客的视觉角度, 并最大化减少噪音, 特别是带司机室的车辆要有一个安全操纵列车的工作环境, 有合适的作业空间, 方便操作, 易于观察仪器、仪表信号, 并远离噪音源。

城轨车辆的电缆安装主要包括管线槽安装、线号打印、电缆下线、电缆布线、接线、线缆校对、绝缘耐压等工序, 每一工序的施工质量都关乎着列车的安全运营, 而电缆布线的好坏直接影响着车辆电缆30年的使用寿命, 为此对管线槽安装及电缆布线施工进行系统的工艺优化, 从而达到优质的施工质量。

1 线管、线槽的施工

线管、线槽的作用通常包括保护线缆、防干扰、防火防潮、防酸碱等, 所以在初期设计时必须综合考虑这些因素。线管、线槽是敷设电缆的通道, 因而管线槽的走向决定了线缆的走向, 在设计时管线槽应尽可能走直线, 这样在施工过程中既可以节约管线槽及线缆长度, 更重要是短的链路带来的信号干扰和衰减也小, 这样即可以改善设备的工作环境, 也可提高设备的运行性能指标。线缆的铺设要符合设计图纸的要求, 管路的设计安装也要参考ANSI/TIA/EIA-569-A、ISO/IEC11801和EN50173等标准。

1.1 管线槽系统敷设总体技术要求

1.1.1在安装前应检查线槽表面平整状态, 线槽表面如有突起、棱角、毛刺等应打磨圆滑, 以防止电线受到损害。线槽接口应平整, 接缝处紧密平直, 槽盖装上后应平整、无翘脚, 出线口的位置准确。线管出线口边缘要进行倒圆角处理, 不得有尖角、毛刺, 线管安装前应进行清洗作业, 以清除线管内部的油污、杂质等异物。所有线槽边缘、线管孔口、管路连接处都要加绝缘套或用绝缘物包扎加以保护。各线管安装后均应可靠接地。

1.1.2管线槽固定应牢固、可靠、平顺、不错位、间距均匀。穿线铝管伸出骨架或托架未固定部分, 不允许超过300mm, 线管用配管管卡固定后不出现扭曲、松动现象, 不允许有明显的台阶现象。管线槽安装的累积误差根据平面布置情况设定误差积累部位为端部。

1.1.3施工中必须做到管线槽系统的“横平竖直”, 线管应尽量减少弯曲, 尽可能走直线, 转弯时要成90°, 每根线管中弯曲小于90°的角不应超过1处, 分线时应安装分线盒, 以方便接线及后序维护保养。

1.1.4管线槽安装过程中与车体接触部位粘贴隔音垫, 以减少摩擦、消除噪声。

1.1.5固定管线槽所用的紧固件在使用前需使用清洗剂清洗, 之后涂打螺纹锁固胶并施加相应的扭力值进行锁固, 不允许漏装紧固件。

1.2 管线槽安装过程中注意事项

1.2.1 管线槽设计时还要考虑易施工和维护, 特殊部位采用防火阻燃的波纹管, 车下所有电缆进出口部位都必须采取防水处理。

1.2.2管线槽安装完成后, 一般不能再随便改变其位置, 因此在设计时就应考虑使管槽系统具有一定灵活性, 多采用模块化设计, 采用比较有前瞻性的预留设计 (如预留备用管线槽、洞孔、空间) , 以适应未来若干年后的发展和变化。

2 城轨车辆布线的施工

城轨车辆的布线施工是将前工序已经依据车辆设备布置及电缆类型预组好的线束敷设在车辆管线槽上进行防护固定, 并将不同设备走向的电缆进行分线固定, 以便于接线工序的准确施工。

2.1 城轨车辆布线总体技术要求

2.1.1 施工前检查及防护

在电缆敷设前应首先检查施工所用图纸、配线表为最新版本, 然后依据工艺配线表及配线图对不同设备走向电缆的型号、线号、配线数量、配线尺寸及电缆束位置标签等进行校对, 确保所敷设电缆符合图纸要求;已预组好的电缆束电缆整齐、平顺, 电缆敷设位置标记准确, 电缆束绑扎良好, 易于电缆的搬运及敷设;同时检查电缆两端所带的线号、标签表面干净、字迹清楚, 电缆不得出现缠绕、划伤、扭拧、破裂等异常损害现象, 电缆表面严禁粘附水分、油脂等有损性能的脏污, 对于发现的不良状况要及时进行清理或更换。

在电缆敷设前对走线位置周围尖角部位、锋利位置及容易夹线的缝隙等进行防护, 以防止此类部位对线缆造成的损伤, 在布线过程中经过线槽结合点位置的电缆要包扎防护材料进行防护。

施工前对于线管等密封性的走线部位应使用高压压缩空气进行吹扫或使用比管径稍大的棉纱用白布带绑好后从线管的一段穿入从另一端将棉纱拉出, 如此反复操作2~3次, 以进一步对线管内部进行清扫, 防止管路中金属屑料等尖锐物质对电缆的损伤。

2.1.2 布线施工

依据车辆布线施工图纸按顺序进行电缆的敷设, 并按照电缆束两端标明功能和位置的标签及电缆束上敷设位置标记点进行电缆的敷设, 各线缆束敷设间距要符合设计要求, 高压供电电缆与低压控制电缆隔离间距在0.1m以上, 高压供电电缆与信号控制电缆隔离间距在0.2m以上, 低压控制电缆与信号控制电缆隔离间距在0.1m以上, 连接到滤波电抗器的两根进线和两根出线之间要保持至少70mm的距离, 在不同种类电缆的最小间距无法达到设计要求的情况下, 电缆应用金属线管、金属板或整体屏蔽等进行隔离。电线电缆的敷设应合理排列汇集, 不得以交叉时采用90度垂直相交。

电缆敷设时应自然放置, 保证电缆平直, 不得产生扭绞、打圈、缠绕等现象, 电缆不应溢出线槽, 在没有保护的情况下不得对电缆强行拉扯, 以防止电缆受力损伤。同一根电缆的两接线端之间不允许剪接或焊接, 并严格按照车辆接地、电磁兼容性等有关要求进行操作。

除设计图纸特殊规定外, 电缆敷设应严格按照不同电压等级和线缆使用性能 (动力线、控制线、信号线) 分线槽、线管敷设, 如额定电压等于或小于110V的导线应放在单独的线管、线槽、导线束或线盒内, 通信和信号线与动力线不能敷设在同一线管或线槽内, 高压和低压线、交流电源线和直流电源线不能敷设在同一线管或线槽内。

电缆出入线槽、线管及穿过金属隔板的孔、口时, 须安装连接器, 保证进出线口光滑, 以防止对电缆的磨损。车内配线应避尽量开紧固件、骨架主面, 防止安装墙板和拧紧固件时损伤导线, 所有过梁、墙板、间壁等设施的配线须进行穿管 (尼龙软管、屏蔽金属管、黄蜡管) 保护, 封闭线槽的端部必须有封口材料进行封闭。

电缆进入车内及设备箱处应进行防水处理。导线进入车内部位密封措施齐全 (如采用符合密封等级要求的管接头、热缩管热缩等措施) , 达到整车对气密性的要求, 以防止尘埃、油水等进入车内;所有通向设备体的电缆进口端和出口端应为密封的, 以防止油、水、尘埃等物质的侵入;设备箱体的引出线, 要做成下垂弯以防止雨水进入设备, 相邻引出线下垂高度一致。

除设计图纸规定外, 穿入线管、线槽的电缆, 外径面积之和不应超过线管、线槽内横截面积的70% (一根电线或电缆的可以例外) , 另外特殊位置由于受空间限制可以例外。

城轨车辆在开始设计时应根据电气设备的布置预留足够数量的备用电缆, 备用电缆的长度应达到设备的最远接线位置, 使用热缩管对备用电缆两端进行绝缘处理, 然后用尼龙扎带绑扎起来;另外, 要使用特殊颜色的热缩套管打印线号作为备用电缆的线号, 并将电缆的线号放置在明显的位置上。

电缆敷设时应留有冗余, 在管线槽转弯处应按照最大转弯半径进行电缆的敷设, 在线缆两端绑扎到设备接线端后仍要留有300~500mm左右的接线余量, 有特殊要求的应按设计要求预留电缆长度。

三相交流电电缆在布线时必须绞合在一起走线, 从VVVF到制动电阻之间的电缆应两两对绞, 并尽量将高压线输入线和回流线捆绑在一起进行配线, 以消除高压电缆间的寄生电容的, 从而最大化的减小电磁干扰。配线时应使导线远离发热器件, 禁止在滤波电抗器和制动电阻的上部配线, 在其周围的配线要至少离开300mm以上的距离。

各配电柜、接线箱布线时应严格按照电气配线图进行敷设, 柜内薄壁棱边位置使用活用护线套进行护线, 配电柜中设置绑线架, 配线时须将不同设备走向的电缆按照线缆端色标进行分束整理 (如图一所示不同线缆端部的色标代表了不同设备的线缆走向) , 并穿尼龙编织套管或电缆护套后进行防护绑扎, 配电柜进出电缆应成捆、束, 不允许电缆交错散乱。

电缆整体敷设应横平竖直, 电缆之间应成梳状走向, 电缆折弯自然, 外型美观, 各部位电缆防护良好, 不应存在抗磨电缆绝缘层的现象。

2.1.3 电缆绑扎固定

电缆敷设到位后应及时对电缆进行绑扎固定, 电缆的固定一般采用尼龙扎带, 在扎带扎紧电缆部位应先采用自卷型电缆护套对电缆进行防护然后再用扎带进行扎紧, 这样既可以分散扎带扎紧电缆后的局部受力, 也可以起到保护电缆的作用。

电缆在线槽进出口部位、电缆拐弯处、分岔处及线槽其他区段, 线管进出口部位均应包扎防护材料后用扎带进行固定, 扎带固定间距最长不超过300mm, 电缆固定间距应均匀, 扎带锁紧处没有对电缆造成明显压痕, 导线绑扎固定应紧固整齐牢固、折弯弧度自然、横平竖直、外型美观。

在对电缆进行固定的场合下, 不得在电缆的外部施加压力, 线夹受到压缩或电缆外型因为压缩而变形, 其电缆外径的变形率应该在5%以下。

在使用线卡固定电缆时, 要把电缆确实放入线卡上下固定板的切口部位, 当出现电缆的外径与线卡的孔径有差别时, 应在电缆上套热缩套管进行粗细调整, 当线卡的孔径较小时, 适当的对线卡进行修整加工, 防止线卡将电缆的外皮夹住, 造成电缆绝缘层的损伤。线卡应当能够完全将电缆无损固定, 线卡上下半孔的位置一定要对齐, 不得错开安装, 之后拧紧固定螺栓, 使上下夹板之间没有间隙。

在绑扎电缆时, 电缆的弯曲半径应符合相应规定, 当电缆直径或线束外径小于20mm时, 弯曲半径应不小于电缆外径或线束外径的3倍;当电缆直径或线束外径大于20mm时, 弯曲半径应不小于电缆外径或线束外径的5倍。

2.1.4 线缆敷设后防护

电缆敷设到位并绑扎完成后, 为了防止其他工序施工对电缆造成损伤, 应及时对电缆进行防护, 对于车辆临空敷设的电缆应按线束整齐后顺势盘整并捆扎, 用白布带就近将线束悬挂起来, 悬挂点要安全可靠, 以防止电缆的重量对其他设备件造成损伤, 线束悬挂高度距离地面应不小于1米, 并检查线束晃动过程中不与周围的设施相抗磨;所有到电气柜、操纵台等不能悬挂的线束, 在布线完成后, 按线束整齐后顺势盘整并捆扎, 用帆布将线束包裹盖上加以防护, 并上面贴上“禁止踩踏”等醒目字样的标示, 以防止人员踩踏或异物跌落到线束内。

电缆敷设接近尾声时应对线缆穿入穿出车体部位进行密封性封堵, 以防止灰尘、雨水等进入车辆内部, 在封堵过程中除了按照设计封堵的部分之外, 还应该用防火材料对电缆铺设过程中工艺相对较差的部位进行遮盖, 以提高电缆铺设的整体美观性。

3 结束语

城轨车辆的布线施工是一个整体性的工程, 施工质量的好坏直接影响着车辆电气系统的整体性能, 布线施工过程中的每个细微环节都会对电缆的电气性能、整体接地性能、串扰、衰减、损耗等技术指标造成很大的影响, 进而导致各设备的功能出现异常或造成设备损坏, 或者由于电缆敷设方式的不合理造成电缆绝缘层的加速老化, 导致电缆使用寿命的大幅降低, 因此遵循一个科学规范的布线施工工艺是保证车辆电气系统稳定的重要环节。

参考文献

天津地铁车辆检修制度探讨 篇8

1 地铁车辆维修方式

(1) 计划维修。地铁车辆计划维修方式的原则是预防修, 以车辆的技术水平为基本出发点, 结合车辆所有部件的使用寿命和维护周期, 确定车辆所需修程, 进一步制定车辆各修程的检修规程, 编制车辆各部件检修的工艺文件。计划维修的特点是计划性强, 检修内容随之固定;其工作量一目了然, 所用的工装设备相对固定, 可以提前准备检修所需的备品备件、设备及人力。车辆产生磨损和发生故障的规律和车辆的技术水平、运行条件、检修技术密切相关。

(2) 故障维修。故障维修指地铁车辆运行中出现故障后的维修。包括运营中的车辆故障抢险和故障车辆的检修修复。

(3) 均衡维修。均衡维修也称为状态维修, 其前提是结合运营实践对车辆状态及故障数据进行统计和分析, 并采用现代的检测诊断技术对车辆重要部件、故障频繁部件的状态进行跟踪, 从而系统的了解车辆运用情况, 确定车辆技术状态, 按照实际情况有计划地进行适度维修。

均衡维修避免了不必要的、过多拆装与零部件更换, 从而避免目前城市轨道交通车辆检修体制下的大量过剩修。与此同时, 均衡维修借助于故障统计分析和先进的检测诊断设备, 基于车辆的技术状态进行经济、有效地维修, 确保车辆的良好技术状态与运行可靠性。

(4) 委外维修。委外维修是地铁车辆高级别修程中常用的方式。由于车辆高级别修程涉及的专业繁多, 技术含量高, 需要配备大量的设备及人力资源。而城市轨道交通运营单位作为车辆运用单位, 其维修能力受到地铁车辆基地功能和人力的限制, 通常不能完成全车的部件的维修。而委托车辆厂家负责高修程的维修, 可以充分利用车辆厂家的车辆制造技术的优势, 整合资源, 减少维修人员和设备的配置。

2 国内外地铁车辆检修制度

(1) 日本地铁检修制度。日本地铁车辆基地分工厂、修理厂、检修段三个层面[1]。其中大修工厂主要承担车辆大型部件的更换及车体的维修。由修理厂负责车辆的全面检修即重点部件检查。而检修段相当于车辆段和停车场, 车辆的停放、日月检、清洁和运营管理都在检修段进行。日本地铁检修方法以互换修为主, 停修时间短, 检修效率高。

(2) 汉堡地铁检修制度。汉堡地铁采用的是计划性均衡维修制度, 以车辆系统和重要部件为重点。车辆段和停车场的检修库承担了大部分的均衡维修任务, 有少量的维修工作安排在停车点。其他部件修程依据工作量分别在停车场和车辆段的一般维修车间和大修车间进行。有些部件在车辆段的专门车间进行集中维修, 有些部件则委托社会专业机构维修。

(3) 上海地铁车辆检修制度。上海地铁通过运营经验的积累, 车辆检修制度从计划维修, 逐渐过渡到均衡维修方式。上海地铁在充分掌握车辆零部件的最小检修周期和使用期限的基础上, 对定修以下修程内容做了多次调整。第一次是用月检 (A) 和月检 (B) 代替原有的双周检、双月检, 第二次是将定修以下的修程进行综合调整, 用月检1- 月检12 代替原有的定修工作、月检 (A) 、月检 (B) 的车辆检修修程, 并安排在车辆的间隙时间进行车辆的检修工作, 车辆检修停运时间大大减少, 大大提高了出车率。

3 天津地铁车辆检修制度探讨

自天津地铁1 号线2006 年运营开通以来, 天津地铁通过运营经验和车辆维护技术的积累, 车辆检修的组织和管理方式不断地革新, 车辆检修制度正处于逐渐完善的过程中, 多种检修制度并行。

(1) 新开通运营线路。对于新开通的线路, 在车辆运用的技术条件和线路运行条件都不明确的情况下, 可按照计划维修方式, 建设车辆检修设施, 准备检修所需要的配品备件, 并系统的培训参与计划修程的技术人员。

(2) 运营成熟线路。天津地铁1 号线已安全运营9 年, 采用计划维修与均衡修相结合的检修制度。检修修程包括日检、月修A、月修B、定修、架修, 各修程制度完善。月修A为每月月修必做内容, 对与行车安全有关的大部件如转向架、车下箱体以及车上设备等要实行计划维修制, 以保证车辆质量处于完好状态。月修B为月修A的基础上增加的检修内容。通过对车辆重要部件、故障频繁部件的跟踪检查和故障统计分析, 灵活制定具有针对性和时效性的检修规程。对电气柜、管路测试口等进行清洁, 对磨耗较多的贯通道做拆卸检查, 对操作频繁的车门进行隔离功能测试等。这样的检修制度既保证了重点, 又兼顾了全面, 在保证车辆检修可靠性的前提下, 将检修工作量精简。

4 检修制度多元化发展探讨

随着轨道交通车辆技术的日益提升, 轨道车辆产品不断向模块化发展, 集成度也越来越高, 使得车辆的系统部件具有良好的互换性。互换修的比例大幅提高, 明显缩短了车辆的检修时间, 减轻了运营压力。同时互换维修保证了部件检修质量的可靠性, 保障了车辆系统的运营稳定。车辆部件正朝着少维修、免维修的方向发展, 提高了它们的维修周期[2]。近些年, 故障诊断技术和微机控制技术的引入, 大幅提高了系统的可靠性和检修水平。一些有针对性的在线测试技术的提出, 使得一些部件的检修逐步向状态修转变。

作为运营单位, 应结合每条线的车辆技术条件、运行状况和检修作业的软硬件条件, 确定最合适的修程, 而非固守统一标准。使车辆的检修制度逐步向检修方式多元化, 专业化发展。确定车辆检修制度后, 应做好部件故障和消耗的记录分析工作, 逐步积累车辆运用和检修的实际经验, 深入了解车辆系统和部件状态。在此基础上, 对已有的修程及其检修周期不断调整优化, 合理化检修制度, 更好的为车辆运营服务。

摘要：本文通过对地铁车辆维修方式的研究和国内外地铁车辆检修制度的分析, 结合天津地铁车辆检修制度运用情况, 提出了建立地铁车辆高效可靠的检修制度的新思路。

关键词：轨道交通,车辆检修制度,计划维修

参考文献

[1]叶霞飞等.国内外城市轨道交通车辆段对比研究[J].城市轨道交通研究, 2003.