地铁车辆范文

地铁车辆范文（精选12篇）

地铁车辆 第1篇

1 车辆总体设计特点

(1) 系统安全化:为了确保车辆运营安全, 车辆的结构强度选用国内B型车车体强度的最高值;车辆内装材料和主要电缆的防火严格执行国际上最为严格的BS系列标准。

(2) 融合人文:车辆采用国内最宽B型车鼓型车体, 整车外型饱满、线条流畅、唯美。取自“无锡”首字母“W”的红色列车造型, 整个列车主体色为红白相间, 与无锡地铁的logo完美结合。客室内装吸收无锡园林月亮门元素, 并与车体外观设计完美融合, 彰显无锡文化底蕴和城市特色。

(3) 轻量化:车辆的车体采用大端面铝合金挤压型材、整体承载的全焊接结构, 能有效减轻车辆自重, 达到运营节能的要求。采用国际先进的摩擦搅拌焊工艺, 在满足车辆结构强度的同时, 极大提高了列车的表面平整度。

(4) 节能优化:照明采用集中控制的LED节能系统, 较同等照度的白帜灯可节能40%以上;具有自动调整空气弹簧高度的车辆称重系统, 能根据乘客数量自动控制客室内的温度和新风, 调整空调系统负荷;采用再生制动;制动电阻风机转速两级可调, 可最大限度地实现低速运转工况下的节能。

(5) 环保设计:为降低车内噪声, 专门对车下设备 (如空压机组、转向架等) 主要噪声源区域地板隔音作特殊处理;同时在轮对上设有降噪阻尼环, 可大大降低车外噪声, 减少对沿线的噪声污染;贯通道采用国内隔声降噪最高等级设计, 降低了车外噪声对乘客的影响;空调系统采用新型的静压风道送风, 大大降低噪音, 同时使送风更加柔和。

(6) 信息智能化:为及时掌握车辆运行状态特别是列车故障信息, 通过车载、地面无线设备将列车各种故障信息自动上传到控制中心。车辆退出运营进入车辆段无线通信区域后, 车辆故障信息将自动上传至车辆维修基地运营检修平台, 减少车辆库内检修作业时间, 确保列车上线及时。

2 车辆主要参数

Tc车车体长度:19 650 mm;列车长度 (车钩连接面) :118 788 mm;车辆最大宽度:2 892 mm;轨面到车顶高度小于等于3 800 mm;车辆地板面距轨面高度:1 100 mm;客室净高度 (中间站立区) :2 100mm;车钩高度:660 mm。

2.1 车辆编组与主要设备配置

列车采用由2个车辆单元-Tc*M1*M2+ (-为全自动车钩;*为半永久牵引杆;+为半自动车钩) 组成的4动2拖6辆编组列车, 每个-Tc*M1*M2+为最小可动单元, 可自动形成端车回路, Tc车可操控-Tc*M1*M2+单元。列车载客量与质量如表1所示。每个基本单元中, Tc车配置司机室、辅助逆变器、蓄电池、低压箱、辅助高压箱、受流器、车间电源、列车自动控制等设备;M1车配置牵引逆变器、电抗器、牵引电机、高压箱、低压箱、制动电阻、制动风源等设备;M2车配置牵引逆变器、电抗器、牵引电机、高压箱、低压箱、制动电阻、母线高速断路器及接触器箱、受流器等设备。Tc车质量 (空车) 约31.9 t;M1车质量 (空车) 约34.4 t;M2车质量 (空车) 约34.5 t;轴重 (AW3) 小于等于14 t。

注:AW2定员载荷 (6人/m2) , AW3超员载荷 (8人/m2) , 旅客平均质量按照60 kg计算。

2.2 列车动力性能

在AW2载荷和车轮半磨耗状态下, 6辆编组4M2T列车牵引与制动性能如表2所示。

2.3 列车故障运行与救援能力

列车在丧失1/4动力的情况下, 在AW2载荷工况列车可正常往返一个全程;列车在丧失1/2动力的情况下, 在AW3载荷工况列车应能在30‰坡道上启动并行驶到相邻车站;一列空载列车 (AW0) 应能将另一列停在30‰坡道上的同编组超员 (AW3载荷工况下) 故障列车移至最近车站 (上坡) 。

3 车辆主要部件与系统

3.1 车体

无锡地铁一号线车辆采用模块化设计, 使用大端面铝合金挤压型材、整体承载的全焊接结构, 车体侧墙采用搅拌摩擦焊接工艺。为了降低车辆整体噪声, 根据车辆噪声来源特性进行针对性隔声设计, 隔声主要通过优化铝合金车体结构和内饰板孔隙结构来实现。地板结构采用在车体地板上铺地板覆盖层, 在车体地板下方喷涂阻尼浆, 并在车体地板型材空隙处填充隔声隔热材料。

3.2 车门

客室每侧设置4套双开式电动塞拉车门, 采用高性能数字闭环直流无刷电机驱动、微处理器控制, 具有自诊断和故障记录功能。设置可靠的机械锁闭机构、故障隔离装置、紧急解锁、障碍物检测 (重开门) 等安全设施或功能。车门关闭后与车体表面齐平, 密封良好, 可有效地起到隔热、隔声、减振作用。乘客疏散采用侧式平台疏散方式。车门净开宽度1 300 mm, 车门净开高度1 880 mm。

司机室侧门采用手动内藏门, 门板安装在车体的夹层空隙中, 沿着轨道滑移执行打开/关闭功能。

3.3 转向架

转向架采用ZMC080型地铁车辆转向架, 该转向架分为动车转向架和拖车转向架, 其构架采用低合金高强度结构钢板组焊而成的整体H形构架, 侧梁为箱形封闭断面的U形梁, 横梁为无缝钢管结构。轴箱定位采用转臂式定位方式, 轴箱轴承采用紧凑型双列圆锥滚子整体式轴承。一系簧为金属螺旋弹簧, 二系为空气弹簧。车辆减振通过垂向及横向油压减振器实现, 并设有自动高度调整阀、差压阀和抗侧滚扭杆等。

转向架基础制动装置采用踏面制动单元制动, 该制动单元悬挂在转向架构架上, 其中一半带停放制动功能。牵引装置采用橡胶弹性关节, 可大大减轻车辆在加速和减速时受到的冲击, 牵引电动机采用全悬挂方式。传动机构采用齿轮传动装置, 齿轮的传动比为6.2941 (107/17) , 齿轮箱采用球墨铸铁分体式结构, 箱体的一端通过轴承安装于车轴上, 另一端弹性地吊装于构架的横梁上。牵引电动机、齿轮传动装置、联轴节等安装在动车转向架上, 轮缘润滑装置和ATC天线装置安装在拖车转向架上。

3.4 贯通道

贯通道采用一体式柔性侧墙结构, 主要由波纹双层折棚组成、渡板组成、顶板、侧护板等组成。每列车配5套完整的贯通道, 每套安装在相邻车端部, 采用自支撑的方式。贯通道能够适应地铁车辆正常运行条件下产生的各种复杂运动。其中波纹折棚是由橄榄型双层棚布组成的, 棚布采用进口特殊材料缝纫在一起并在内侧由折叠铝框连接, 折棚通过锁闭装置与车体连接, 具有良好的隔音、隔热及过曲线的性能, 贯通道降噪性能达35 d B (A) 以上。

3.5 牵引控制系统

电气牵引系统设备由高压电器箱、母线高速断路器箱、母线高速断路器及接触器箱、辅助高压箱、线路电抗器、牵引逆变器箱、牵引电机、辅助电源箱、司控器、避雷器等设备组成。电器设备箱均采用箱体式车下悬挂结构, 牵引电机通过联轴节与齿轮传动装置连接, 传递牵引或电制动力矩, 驱动列车前进或使列车制动。避雷器置于辅助高压箱中。

3.5.1 母线高压电路

无锡地铁一号线供电设计中电分段长度为14m, 略大于车辆转向架间距12.6 m。连续断口最恶劣区段在西漳车辆段, 其断电区长度为92.96 m。为确保列车顺利通过长距离无电区, 列车高压母线采用全贯穿型, 并通过对列车母线设备BHB、BLB的有效控制, 减少牵引逆变器频繁启停和受流器与第3轨之间的拉弧、电腐蚀现象, 避免地面各供电所之间通过列车桥接。列车母线高压电路原理如图1所示, 具体的牵引高压母线电路设备布置如下[1]:

(1) M1车、M4车不设受流器, Tc车各设置4个受流器, 即单元内采用4-0-4的受流器配置方式;

(2) 在M2车设置1个母线高速断路器及接触器箱 (BHB+BLB1/BF+BLB2) , 在M3车设置1个母线高速断路器箱 (BHB+BLB) 。其中电路中BF为母线熔断器;BS为母线隔离开关;BHB为母线高速断路器;BLB1/BLB2为母线接触器。

3.5.2 牵引逆变器

无锡地铁一号线列车采用VVVF逆变器控制的异步电动机交流传动系统, 并以1C4M方式进行控制, 即每辆动车配置1台VVVF逆变器, 逆变器内装有2个IGBT变流器模块, 每个模块分别驱动1个转向架上的2台电机。列车牵引/电制动曲线见图2。

VVVF逆变器采用两电平电压型直交逆变电路, DC1 500V电压经高压柜、电抗器送入到VVVF逆变器, 经逆变器输出三相变频变压的交流电, 为异步牵引电动机供电。逆变器主要技术参数如下:

额定输入电压:DC1 500 V (允许1 000~1 800 V) ;

额定输出容量:2530 k VA;

最大输出容量:21 000 k VA;

输出电压:0~1 400 V;

输出频率:0~150 Hz (开关频率:500 Hz) ;

额定输出电流:2262 A。

3.6 辅助电源系统

辅助电源系统独立于牵引系统, 为保证辅助电源系统的高可用性及避免电压中断, 设置采用列车DC1 500V辅助专用高压母线及熔断器, 通过高压辅助母线将列车2台辅助电源输入端并联起来。

辅助电源系统主要由辅助电源 (含逆变器、DC110V充电机) 、DC24V电源、辅助高压电路、扩展供电电路等组成。辅助电源将DC1 500V逆变成AC380V, 为空调、空气压缩机等供电, 并将交流电压通过蓄电池充电机变换成蓄电池与低压直流负载使用的DC110V电压, 供照明、LCD播放器及控制电路使用。2辆Tc车各设1个车间电源插座, 此插座通过地面静调电源柜实现联锁功能。

其中辅助逆变电路采用两电平逆变电路 (DC/AC) , 蓄电池充电机电路采用三相整流AC/DC+高频DC/DC变换型式, 采用强迫风冷方式进行冷却。单台辅助电源的输出功率总容量为220 k VA, 直流电源DC110V输出功率为22 k W (含DC24V负载) 。

3.7 制动系统

车辆制动系统采用克诺尔EP2002 (CUBE) 架控电空联合制动方式, 有电制动 (再生制动+电阻制动) 、空气制动和停放制动3种制动方式。制动时优先使用电制动, 电制动不足部分自动由空气制动补充, 紧急制动仅使用空气制动。充分利用轮轨粘着条件, 并按列车载重量从空车到超员范围内自动调整电制动力的大小及补充空气制动, 使列车在空车至超员范围内保持制动减速度基本不变, 并具有反应迅速、有效可靠的防滑行控制。

3.7.1 制动系统冗余设计

无锡地铁一号线车辆制动系统采用冗余设计, 在半列车 (-Tc*M1*M2+) 的首尾配置1个主网关阀和1个从网关阀, 2个网关阀通过CAN总线与中间的智能阀构成内部网络, 当主网关阀发生故障, 从网关阀将行使制动管理功能和与列车网络的接口功能, 以避免局部故障对整列车产生重大影响。

3.7.2 制动力分配方式

(1) 常用制动时的制动力分配:根据牵引系统提供的牵引/制动特性和运行曲线可知列车在不同工况下电制动力的值, 而电制动力根据各动车载荷按比例进行分配。

(2) 滑行控制激活时的常用制动:为防止列车在低摩擦因数制动时产生滑行, 应降低滑行车轴的制动力, 对列车进行滑行控制。为防止列车减速度的丢失, 实际生成的电制动力和列车所需的总制动力之间的差值由拖车的空气制动补足。拖车的制动力可以一直增加, 直至达到现有的摩擦因数限制。如果电制动轴上没有更多的滑行控制激活, 则直至制动结束, 制动力的分配都保持不变。

(3) 电动制动故障时的常用制动:如果牵引系统故障, 则丢失的制动力首先根据其他可用的电制动容量分配给其他牵引系统, 可用的制动容量取决于牵引系统的制动能力和实际的摩擦因数。一旦达到其他牵引系统的容量限制, 列车所需的总制动力和生成的电制动力之间的差值由拖车和牵引系统故障的动车的空气制动力补足。

3.8 网络控制系统

列车控制与诊断系统 (TCMS) 采用DTECS系统。TCMS采用分布式控制技术, 包括列车控制级和车辆控制级, 两者总线均采用EMD电器中距离介质的MVB多功能车辆总线。中继模块作为列车级总线和车辆级总线的网关, 实现列车级总线到车辆级总线的数据转发功能。

所有子系统均采用MVB-EMD通讯接口, 按照不同的功能与硬件配置分为动车与拖车2种车型, 均由不同数量的车辆控制、事件记录、中继器、数字量输入输出、数字量输入、模拟量输入输出、人机接口等模块和必要的总线终端器构成。

自动控制系统可实现车载各部件故障数据的采集、分析、转储和显示功能。故障信息在司机台上通过HMI显示, 并且通过PTU上传到地面维修和服务系统中, 供长期的储存和深入的地面分析, TCMS的诊断功能可以协助司机和检修人员进行工作。

为了提高故障情况下列车的可用性, 网络控制系统采用多种措施避免故障, 如列车总线、车辆总线均采用双通道冗余;车辆控制模块热备份冗余, 自动主权转移;列车硬线作为网络控制系统的备份。

3.9 空调与采暖系统

每辆车设置2台额定制冷量为37 k W的空调机组, 每台机组采用2台涡旋压缩机, 空调机组安装在车顶中部1/4和3/4位置。空调机组采用两端送风、底部回风形式, 主风道采用均匀静压送风风道。每台空调机组的主要参数如下:制冷量37 k W;制热量12 k W;送风量4 250 m3/h;新风量1 300 m3/h;紧急通风量1 600 m3/h;机组质量750 kg。

采暖系统采用空调机组预加热和电加热器相结合的方案。每辆车2台空调机组内部共设12 k W电加热器用于新风预热, 在客室座椅下布置一定数量的电加热器用于座椅加热, 其中Tc车座椅下布置8.5 k W电加热器, 司机室司机操纵台下布置0.8k W电加热器, M1与M2车客室座椅下布置9.75k W电加热器。列车半暖功能通过对新风预热和电加热同时减半的控制方式实现。

空调机组新风入口设置可调节的新风门, 正常情况下, 可根据环境信号对新风量进行调节。列车每天第1次发车时能够关闭新风门进行预制冷 (夏季) 或预加热 (冬季) , 在客流较低时还可以将新风量调低, 从而降低新风损耗, 达到节能的目的。

4 结束语

无锡地铁一号线车辆的设计以人为本、安全可靠、技术成熟、节能环保、便于维护。首列车于2013年3月顺利进驻西漳车辆段, 目前正进行段内、正线的调试和试验。

摘要：地铁车辆是城市轨道交通的重要载体, 为了保证安全环保地运营和省时、便捷的维护, 同时彰显无锡的人文特色, 提出了地铁车辆总体技术要求, 并详细介绍了无锡地铁一号线地铁车辆的设计特点和主要参数。

关键词：无锡地铁,地铁车辆,设计特点,技术参数

参考文献

地铁车辆基础制动装置 第2篇

2.1 制动频繁

地铁车站之间距离较近，平均在1公里左右，这必然带来车辆须频繁启动、制动，以满足乘客上、下车的需要。

而铁路运输两个车站之间的距离通长在几十公里以上。

2.2 制动减速度大

地铁站间距短，要提高乘客旅行速度只有增加启动加速度和制动减速度。

因此地铁车辆紧急制动平均减速度一般要求大于等于1.2m/s2, 而铁路机车车辆和动车组的紧急制动平均减速度一般为0.7-1.2 m/s2。

2.3 制动精度高

地铁车站站台上均安装有屏蔽门系统，因此车辆定点停车的精度要求比铁路机车车辆和动车组高，一般在00mm左右。

这些特点要求地铁车辆制动系统须有稳定的摩擦副和良好的控制精度能力以及承受频繁制动热负荷的性能。

3 盘形制动与踏面制动比较

3.1 制动对车轮的影响

(1)踏面制动的热负荷

从热应力角度考虑：评价赫兹接触应力和热应力共同作用引起的车轮损伤, 如图1所示, 图1中横坐标为车轮踏面最大热应力，纵坐标为轮轨接触最大赫兹接触压力, 区域A是常用制动区, 区域B是少量制动区, 区域C是危险区。

图1 车轮热损伤评价示意

图2 车轮踏面非正常磨耗

在制动频繁、热负荷较大的城轨车辆上，使用热负荷性能较高的合成闸瓦，导致制动过程中产生总热能的90%以上被车轮吸收。

因此当车轮踏面最高热应力位于赫兹接触应力和热应力共同作用的危险区域，导致车轮踏面异常损伤。

在上海地铁、广州地铁、北京地铁均批量出现过车轮踏面非正常磨耗。

(见图2)车轮踏面异常磨耗将会恶化轮轨匹配关系，严重影响行车安全。

(2)盘形制动

由于盘形制动是由制动盘和闸片组成摩擦副，制动过程中产生的热能对车轮不产生直接影响。

3.2 轮缘润滑对制动系统的影响

(1)踏面制动

在曲线多、弯曲半径小的城轨线路上，为了减少轮缘和钢轨的磨损和降低车辆通过曲线时的噪声，均采用轮缘润滑。

由于润滑剂残留在车轮踏面和钢轨上，降低了轮轨间的粘着系数和摩擦系数，使制动力难以保证，列车紧急制动距离将被延长。

这给高密度行车的地铁车辆运行留下了安全隐患。

(2)盘形制动

盘形制动的摩擦系数不受轮轨间的状态影响，制动力在曲线上不会发生可以得到保证。

3.3 成本的影响

车辆基础制动装置的成本是包含设备购置费和运营成本的全寿命成本。

(1)踏面制动

踏面制动的全寿命成本主要由设备购置费、闸瓦消耗、车轮磨损等构成。

经过某条使用踏面制动地铁线路统计1年有526条轮对需要旋修，其中274条轮对发生非正常磨耗，占52.1%。

全年旋修轮对每条平均被切削8.89mm。

地铁车辆的车轮直径一般为840mm，磨耗到限的车轮直径是770mm，则1条轮对1年被切削量占12.7%。

这大大缩短了轮对的使用寿命，增加轮对成本。

(2)盘形制动

盘形制动的全寿命成本主要由设备购置费、闸片消耗。

采用盘形制动，将减少车轮踏面非正常磨耗，延长轮对镟修周期，有利于延长车轮使用寿命。

从设备购置费来看，盘形制动要比踏面制动高出20%左右。

从材料消耗来看，虽然每辆车使用的闸片数量比闸瓦大，但由于闸片使用寿命普遍高于闸瓦，因此费用基本相同。

从长期运营来看，踏面制动缩短了轮对的使用寿命，增加了轮对成本的支出。

4 盘形制动计算

我们以4动2拖B 型地铁车辆为例，计算不同速度下制动时列车的制动距离、制动盘片压力、轮/轨粘着力。

制动距离：

s = v2 / [ 2 * a1 ]

整列车的平均减速度：

a1= v * a2 / (v + 2 * a2 * t1)

整列车的瞬间减速度：

a2= SUM(a3) - g * sin(a) / [1 + Mr / M]

(a3：单量车瞬时减速度;a：倾角;Mr：整车的转动惯量;M：全部车辆惯量)

制动盘片压力：

p= F / k

F：每个制动盘的制动力;k：每个制动盘的有效摩擦面积;

必需的轮/轨粘着力：

= [ F2 a2 * mr ] / m * g

F2：动力制动在轮径上的减速度;mr：每个转向架的转动惯量;m：每个转向架的惯量

具体计算结果见表1

表1

从表1计算结果可以看出制动盘片压力、制动距离、轮/轨粘着力均满足地铁车辆制动的要求。

5 结论

(1)在地铁车辆运行速度在100km/h及以上的城市轨道交通线路上，应采用盘形制动方式。

(2)在曲线多、弯曲半径小的城市轨道交通线路，采用盘形制动更加安全。

(3)根据我国各地城市轨道交通车辆的运营情况，综合分析运营维护成本可以看出，采用盘形制动方式综合性价比更好。

参考文献：

[1] G.Donzella(意大利).闸瓦制动对实心车轮残余应力水平的影响[J].国外机车车辆工艺,,(5):38-45.

[2] 王京波.合成闸瓦对车轮热影响的研究[J].铁道机车车辆,,23(2):77-82.

地铁车辆再生制动能量吸收装置设置的分析【2】

摘要：随着国内各城市轨道交通建设的发展，节能减排需求日趋明显，本文从目前国内外轨道交通再生制动能量吸收装置使用情况出发，分析了各类装置的优缺点，着重介绍了逆变至中压型再生制动能量吸收装置，并讨论了成都市地铁10号线一期工程再生制动能量吸收装置设置、经济性等，最后展望逆变至中压型再生制动能量吸收装置在轨道交通行业的应用前景，作为今后轨道交通节能减排的参考。

关键词：再生制动;逆变至中压型;轨道交通;节能减排

1.概述

轨道交通作为一种大运量、高密度的交通工具，它在城市公共交通中扮演着越来越重要的角色，其列车运行具有站间运行距离短、运行速度较高、起动及制动频繁等特点。

目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车，其制动一般为电制动(再生制动、电阻制动)和空气制动两级制动，运行中以再生制动和电阻制动为主，空气制动为辅。

传统的列车电阻制动做法是将制动电阻装设在车辆底部，当再生电阻不再起作用时采用空气制动。

传统的列车电阻制动产生的大量热量散发在地铁隧道内，在大运量、高密度的运行条件下，使地铁洞体的温升加剧，增加了环控系统的压力。

随着科技的进步和技术的发展，人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强，在全球倡导节能、低碳的今天，城市轨道交通中的再生制动能量回收利用问题得到了全世界轨道交通界的广泛关注。

在城市轨道交通系统中，对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量，同时改善城市轨道交通公共场所的环境以消除对城市环境和人民身体的影响是非常重要的。

因此在牵引供电系统中装设电能吸收装置对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用是必要的，人们在这方面进行了有益的探索。

2.再生制动能量吸收装置技术发展现状

目前再生制动能量吸收装置类型主要分三大类，即消耗型(主要包括电阻耗能型)、储能型(主要包括电容、电池、飞轮)和回馈型(低压回馈型和中压回馈型)。

较常用的有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。

其主要工作原理是：当处于再生制动工况的列车产生的制动能量不能完全被其它车辆和本车的用电设备吸收时，牵引网电压将很快上升，网压上升到一定程度后，牵引变电所中设置的再生能量吸收装置投入工作，吸收掉多余的再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥再生制动性能。

几种再生制动能量吸收装置接线方式如下：

2.1电阻耗能型

电阻耗能型再生能量吸收装置主要采用多相IGBT斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的占空比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。

该装置控制简单和直观，可以取消(或减少)列车电阻制动装置，降低车辆投资，提高列车动力性能;能够降低隧道温度、减少闸瓦制动对闸瓦的消耗和闸瓦制动粉尘、净化隧道环境，国内有比较成熟产品制造，价格较低;判断是否有再生能量需要吸收的判断条件完善，不会引起误判，造成电能的额外消耗。

但是该装置对再生能量不能有效利用;电阻散热导致环境温度上升，设置在地下变电所内时，电阻柜需单独放置，需设置相应的通风动力装置，增加相应的投资。

2.2电容储能型

电容储能型再生能量吸收装置主要采用IGBT逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电容器组中，当供电区间内有列车起动、加速需要取流时，该装置将所储存的电能释放出去并进行再利用。

电容储能装置具有储能(储存车辆再生能量)和稳压(稳定牵引网电压)两种工作模式。

两种工作模式可以相互切换。

该技术有效利用了列车制动时再生能量，节能效益好;直接接在牵引网或变电所正负母线间，再生能量直接在直流系统内转换，对系统不会造成影响;该装置为静态电容储能装置，维护和元器件更换较为方便。

装置的缺点是目前国内无成功的运行经验，国外产品价格较高;电容发生故障时，装置无法继续正常工作。

2.3飞轮储能型

该产品对变电所直流空载电压、母线电压的跟踪判断，确定是否有列车在再生制动且再生能量不能完全被本车辅助设备和相邻车辆吸收，当判断变电所附近列车有再生能量需要吸收时，飞轮加速转动，储存能量;当判断变电所附近有列车启动牵引用电时，飞轮转速降低，作为发电设备向牵引网反馈电能。

该产品除具有电能吸收功能外还具有稳压功能，该技术有效利用了列车制动时再生能量，具有节能效益;直接接在牵引网与回流轨间或变电所正负母线间，再生能量直接在直流系统内转换，对系统不会造成影响。

但是飞轮毕竟是高速转动机械产品，尽管采用了真空环境和特殊轴类制造技术，但难免担心其使用寿命是否能满足要求，维护维修是否方便。

国内外成熟产品极少，投资经济性差。

2.4逆变回馈型

浅谈地铁车辆TCMS系统 第3篇

关键词：地铁车辆;TCMS

前言

某地铁车辆TCMS系统自已设计，硬件由车辆厂家提供。车辆由之前的6辆编组扩为8辆。之前在TCMS架构不变的原则已预留了8辆编组的接口。以下就TCMS设备进行介绍。

一、系统配置

由图1可见，车辆除ATC之外所有的控制器都是通过MVBB.EMD通信接口接入MVB网络。其它牵引控制、车门、信号等系统均有硬线接口，这样方便TCMS出现故障时进行紧急牵引操作。

图1  TCMS系统拓扑结构

二、TCMS设备介绍

（一）中央控制单元（CCu）

CCU作为TCMS的中央控制单元，管理网络系统，具有车辆运行控制、监视以及MVB总线通信调度功能，因此，每辆带司机室的拖车（Tc）的司机室电气柜中都有1台CCU。在正常运行情况下，其中1台CCU为主控制设备，另1台为备用设备，备用设备实时监视主控制设备状态;当主控制设备出现故障时，备用设备将代替主控制设备行使中央控制单元的功能，以保障整个地铁车辆网络正常工作;2台设备切换时间小于2 s，不影响系统正常工作，不影响地铁车辆正常运营。

（二）司机室人机接口（HMI）

每辆Tc车司机台上均安装HMI，通过总线获取车辆设备信息，实时显示车辆参数、以及车辆故障信息，可供维护人员监视及操作的人机接口，人机接口还可作为部分车辆参数的输入接口，可以设置时间、车次、轮径等参数。

（三）车辆数据及事件记录器（ERM）

ERM是地铁车辆信息采集和记录的关键设备，位于司机室电气柜中，以滚动存储的方式保存数据（先进先出的原则FIFo）。在正常情况下，2台ERM同时工作，互为备份，记录主CCU收发的重要数据以及MVB总线上的故障信息。

（四）远程输入输出模块（RIOM）

RIoM备安装在每辆车的电气控制柜内。远程输入输出模块完成地铁车辆各种数字量信号采集、数字量开关信号输出、模拟量信号采集等工作。其中，模拟量PWM、电压、电流采集范围可以根据外部负载的变化进行配置，满足车辆整体设计要求。

RIOM数量可进行灵活配置，在满足车辆整体原理设计需求的基础上，预留了部分设计余量，充分满足后续功能扩展的需求。

（五）中继器（RPT）

中继器是满足IEC 61375标准的设备，是冗余管理的MVB—EMD中继设备，为地铁车辆网络监控系统的可靠性提供了保障。中继器可以通过接收到的数据帧识别数据传输方向，将数据帧从一个网段中继传输到另一个网段。

RPT的主要功能有：MVB信号再生及放大传输;侦测网络上的信号冲突并进行相应的处理。

三、TCMS关键功能介绍

TCMS通过系统各硬件设备以及CCu软件逻辑实现对地铁车辆的控制及监视功能，其主要控制功能有：牵引制动指令控制、牵引制动力设定值控制、牵引母线高速断路器BHB/BLB闭合控制、扩展供电接触器闭合控制、保持制动缓解指令控制、电制动指令控制。

（一）牵引母线高速断路器闭合控制

对于第三轨受流的地铁车辆牵引系统，每个动力单元之间的牵引母线在库内停车时需要断开，当地铁车辆进入到正线运营时，需要将牵引母线贯通，使每个动力单元的电力供应在地铁车辆通过断电区时不会中断。对于高速断路器的控制难度在于精确地闭合指令时长控制、闭合次数限制、异常动作保护以及故障复位等。

TCMS接收到司机发出的闭合指令后，综合判断速度、车辆运行状態、故障状态后，作出允许闭合或者禁止闭合指令，并将该指令发送给RIoM的DO模块，最终控制断路器闭合、断开。

（二）扩展供电接触器闭合控制

地铁车辆的两套辅助电源系统为整车的中、低压负载提供工作电源，在正常情况下，两套辅助电源系统同时工作，分别为本单元车辆的中、低压负载供电。当其中一套辅助电源系统工作异常时，另外一套正常工作的辅助电源系统对另半车辆进行扩展供电，承担起整地铁车辆的中、低压负载供电。在进行扩展供电之前，首先要将全车辆的中、低压负载进行减半处理，确认其处于半载运行模式或者功耗低于半载的其他运行模式后，进行扩展供电。当故障的辅助电源系统恢复正常后，需要撤销扩展供电指令、撤销减载指令，恢复正常供电状态。

在扩展供电动作中，辅助电源系统故障判断、减载指令发出撤销、减载状态确认以及接触器闭合断开动作，都是由TCMS的CCU在其软件逻辑中实现的。

（三）保持制动缓解指令控制

当地铁车辆停车时，制动系统会自动施加保持制动以确保地铁车辆静止;当车辆再次启动时，应首先缓解保持制动，TCMS的CCu根据牵引系统的牵引状态以及牵引力大小进行综合判断，如果满足起车条件，将向制动系统发出缓解保持制动指令，避免坡道溜车以及车辆在闸瓦未释放的情况下启动，造成闸瓦过度磨耗。

四、TCMS显显示屏界面介绍

TCMS显示屏界面采用QtCreator 4.7软件工具进行开发，界面共126个，界面共分3级，如图2所示。

图2  HMI主要界面分级框图

界面设计风格简洁、直观，显示信息量大，在“运行”界面中，主要显示了地铁车辆运行的各种参数，便于司机对车辆的操控以及对关键系统状态的掌握。在“运行”界面中，上部为车辆状态栏，中部为主信息显示区，下部为导航按钮区。在“网络”界面中，主要显示了TCMS的通信状态，便于检修、维护人员对TCMS的调试及维护。在“网络”界面中，绿色的设备表示设备通信正常或者该设备为主设备，黄色的设备表示设备通信正常且为从设备，红色的设备表示设备通信异常。

五、TCMS的控制逻辑

TCMS的控制逻辑设计是在硬线控制逻辑的基础上进行的，两者相互配合，实现整车控制功能。控制逻辑开发流程按照EN 50128执行，开发工具采用Simulink。针对TCMS的功能需求，设计开发了专用的功能模块库，具有很大的开放性，使用灵活、便于集成。另外，控制逻辑采用分级、模块化设计，易于设计和维护，如图3所示。

图3  逻辑开发流程图

六、结束语

地铁车辆 第4篇

1 列车主要参数及性能

1.1 列车编组方式

TC车:有司机室的拖车;MP车:无司机室带受电弓的动车;M车:无司机室的动车。列车采用4动2拖共6辆车编组方式:+TC-MP1-M1+M2-MP2-TC+。列车编组方式见图1。其中:+为半自动钩缓装置, -为半永久钩缓装置。

1.2 供电条件

列车采用接触网受电弓受电, 每列车两台受电弓, 额定供电电压为DC 1 500 V, 变化范围为:DC 1 000~1 800 V, 再生制动时不高于DC 1 980 V。受电弓位于MP车二位端的顶端, 受电弓位置见图2。

1.3 主要技术参数

(1) 最高运行速度:80 km/h。

(2) 平均技术速度:≥50 km/h (典型区间、不含站停时间) 。

(3) 平均旅行速度:≥37 km/h。

(4) 平均加速度。在额定载员、平直干燥线路、车轮半磨耗状态工况下, 额定电压为1 500 V时, 牵引指令发出后:速度从0~36 km/h时, 平均加速度≥1.0 m/s2;速度从0~80 km/h时, 平均加速度≥0.6 m/s2。

(5) 平均制动减速度。在额定载员、平直干燥线路、车轮半磨耗状态工况下, 列车在最高运行速度时, 从制动指令发出到停车, 平均减速度为:最大常用制动减速度≥1.0 m/s2;紧急制动减速度≥1.2 m/s2。

(6) 列车具有在故障状态下的运行能力及坡道救援能力。

2 列车主要电气系统

北京地铁14号线列车电气系统主要由电气牵引和电制动系统、辅助电源系统、列车控制及监控系统、列车广播系统、乘客信息显示系统、空调系统、车门系统、信号系统等组成。北京地铁14号线电气系统主要设备布置见表1。

2.1 牵引系统

2.1.1 主要特点

(1) 牵引系统采用高度集成化的3种箱体结构:AB箱 (含辅助逆变器和充电机) 、PA箱 (含辅助逆变器和牵引逆变器) 、PH箱 (含牵引逆变器和高速断路器) 。箱体采用轻量化铝结构材料, 降低了牵引系统的质量和运营成本。

(2) 每种牵引设备箱内都安装有火灾探测数字电缆, 在火灾条件下或超过可接受的温度等级时发生短路, 从而发出火灾报警信号。

(3) 控制单元采用双路M V B接口的牵引辅助控制单元D C U2, 可实现牵引级M V B网络接口和列车控制及监控系统 (TCMS) 车辆总线接口相对独立。牵引级MVB网络可实现列车网络故障瘫痪情况下的全功能牵引。

2.1.2 牵引主电路

牵引系统主要功能是引入接触网电能并转换成车辆的轮周牵引力, 包括:输入电能供给牵引逆变器 (MCM) ;MCM将直流电压转化成变压变频的三相电压 (VVVF) 供给牵引电机。牵引系统主电路见图3。

2.1.3 电空混合制动

电空混合制动即电制动与空气制动的配合方式, 优先使用电制动, 空气制动在全列车平均补充。电制动会按设定减速度下降, 直到规定的电制动消失点, 列车制动停车。牵引控制单元DCU向空气制动控制单元发送电制动力实际值和电制动状态信号, 用于电制动失效或电制动力不足时, 由空气制动替代电制动或补充空气制动力。

电空转换过程满足规定的冲击率限制, 若是电制动失效, 同时给出“电制动失效”故障指示信号。牵引系统和制动系统的电空混合转换见图4, 电空混合制动过程见图5。

2.2 辅助电源及中压交流并网供电技术

列车蓄电池型号规格为LPH180Ah, 每列车分别在两端TC车配置两组蓄电池, 每组由78节电池串联而成。蓄电池充电机集成于AB箱内, 采用升压斩波技术调节输出电压, 对蓄电池进行浮充电。每套蓄电池充电机输出功率25 k W, 整列车配置两套, 当一套蓄电池充电机故障, 启动另外一套满足整车要求。

列车并网供电结构见图6, 该供电系统由TCMS控制。TCMS发送命令控制辅助控制单元 (DCU/A) 同步启动、关闭、切除。DCU/A通过数字输入/输出接口控制辅助负载接触器的闭合和断开进行并网供电。每列车采用4台辅助逆变器 (ACM) 并网供电, 该供电模式较扩展供电和分段供电相比, 其在任一故障状态下的供电冗余能力更强, 运行能力和负载分配能力也是其他供电模式无法比拟的。 

2.3 TCMS

TCMS采用分布式控制技术, TCMS网络拓扑结构见图7, 分为列车级和车辆级。TCMS采用EMD电气中距离介质的MVB车辆总线。中继模块REP作为列车级和车辆级总线的网关, 实现列车级总线到车辆级总线的数据转发。两端头车REP模块均采用冷备冗余技术, 列车在网关瘫痪时可通过人工切换方式保证运营。TCMS采用通信线路双通道冗余设计, 当某一路通信线路出现故障时, 系统可自动切换到另一路通信线路, 列车控制系统主要完成的功能: (1) 司机室激活控制; (2) 方向控制; (3) 紧急牵引控制; (4) 空电联合制动控制; (5) 保持制动控制; (6) 安全连锁控制; (7) 空调启动控制; (8) 辅助系统顺序启动控制; (9) 列车速度计算; (10) 车重校准; (11) 轮径校准; (12) 模式控制; (13) 监视功能。

TCMS的诊断功能可以协助司机和检修人员进行工作。当故障发生时, 协助司机采取适当的操作, 并使维护人员更容易查找并解决故障。如果列车发生故障, 将以纯文本信息在HMI上显示给司机。每条纯文本信息都分配有故障代码, 根据不同的故障类别进行故障评估。故障类别和纯文本信息显示在显示器界面上。此外, 司机也可以从HMI上获得所必须实施的操作指导说明。

严重故障 (等级1) :严重影响列车运行的故障, 可能导致乘客和车辆出现危险, 司机需对故障进行确认和立即处理。如果故障不能及时排除, 列车需要在运行的下一站进行清客, 空车回库以解决故障。

中等故障 (等级2) :影响列车运行的故障, 司机需对故障进行确认和立即处理。如果故障不能及时排除, 列车则需在完成本次单程运营后退出运行图, 空车回库以解决故障。

轻微故障 (等级3) :不影响运行的故障, 可以在列车运营结束后回库再处理。

2.4 其他电气系统

地铁列车中的乘客信息与显示系统、空调控制系统和车门控制系统控制电路较为成熟, 已经有规范化的控制电路。信号系统与地面信号系统组成庞大的设备体系, 不作详细分析。

3 列车电气系统的主要技术特点

(1) 北京地铁14号线采用国产化信号控制系统, 具有自动驾驶 (ATO) 功能。

(2) 列车牵引系统性能优良, 使用铝制材质实现较高的功率/质量比, 从而节省能耗。牵引系统可承受供电电压范围为DC 1 000 V~DC 1 800 V。

(3) TCMS采用分布式控制技术, 分为两级:列车控制级、车辆控制级。列车总线和车辆级总线均采用通信线路双通道冗余设计, 列车网络模块也采用相应冗余设计。

(4) 整车蓄电池容量大, 放电性能好。蓄电池控制电路确保正常情况下不会造成蓄电池亏电, 提高了蓄电池使用寿命。列车无网压时, 充分保证了紧急情况下的用电需求, 能供给列车内部事故照明、外部照明、紧急通风、幅流风机、车载安全设备、广播、通信系统等工作45 min, 并保证列车开关门一次及网压恢复时能保证辅助电源启动。

(5) 列车设有过压吸收电阻, 用于支撑从再生电制动到全空气制动间的短时电阻制动。

4 结束语

北京地铁14号线已完成生产、调试并交付用户使用, 其中大部件均已完成相应要求的EMC、冲击振动及其他型式试验。编组后列车也通过厂内外的各种型式试验, 其主要技术参数优于合同要求性能。北京地铁14号线已经投入运营且运营状态良好。

参考文献

[1]GB/T7928—2003地铁车辆通用技术条件[S].

地铁车辆 第5篇

Nabtesco地铁车辆制动系统概述

介绍了Nabtesco公司HRA制动系统的构成,并对该系统的`有关功能做了相应描述,最后提出了制动系统未来的发展方向.

作 者：王伟波 胡跃文 蒋廉华 WANG Wei-bo HU Yue-wen JIANG Lian-hua  作者单位：南车株洲电力机车有限公司,湖南,株洲,41 刊 名：电力机车与城轨车辆 英文刊名：ELECTRIC LOCOMOTIVES & MASS TRANSIT VEHICLES 年，卷(期)： 32(3) 分类号：U260.35 关键词：Nabtesco   地铁车辆   制动系统   电子控制单元  

关于地铁车辆段发车能力的研究 第6篇

摘要：地铁车辆段不仅是停放和检修列车的地方，更是接发地铁列车的地方，随着一条线路客流量的不断增大，增加上线列车数量成了解决这一问题的主要办法。不断增加的上线列车数量受到车厂发车能力的影响，本文以广州地铁三号线厦滘车辆段（车厂）为例，从现状出发，简要分析了影响车厂发车能力的因素以及瓶颈，并提出应对措施，以期对其他线路特别是新建地铁车辆段的设计布局及运作方式给予一定的帮助。

关键词：地铁车辆段（车厂）；车厂运作；发车能力

一、厦滘车厂运作现状

（一）线路布置

厦滘车辆段采用纵列尽头式厂型，南端与正线连接，北端为尽头，与正线平行布置的非贯通式布置。出入车厂线按八字线形式布置，其中出段线在厦滘站南端与下行正线接轨，主要作为沥滘方向的出厂线使用；入段线向南下穿下行线后，沿两正线间铺设，在大石至厦滘的区间接通上、下行正线，主要作为大石方向的出入厂线使用。出入段线均具备双方向行车的功能。

厦滘车厂共有48条股道，车厂内线路按作业目的和功能分为：运用线、检修线、其它线。其中包括停车/列检线L1至L18道，其中L9至L18道均为A、B两道。双周检线L19、L20道，季检线L21、L22道，旋轮线L23道。工程车线L24、L25道，静调线L26、L27道，定修线L28至L30道，临修线L31道，调机线L32至L33道，架修线L34道，大修線L35道，吹扫线L36道，油漆线L37道，试车线L38道，洗车线L39、L40道，牵出线L41、L47、L48，联络线L42至L46道。

其中具备停放列车功能的有L1至L22道，L40道、L44道，具备接发车功能的有L1至L22道、L44道。详见附件。

（二）信号设备及功能

车厂信号系统采用TYJL-Ⅱ型微机联锁系统可办理列车进出车厂、调车转线作业、引导接车或总锁闭接车等。微机联锁根据作业情况可办理列车进出车厂、调车转线作业、引导接车或总锁闭接车等。功能可实现单独操纵道岔和单独锁闭道岔、总取消、总人解、信号机及道岔封锁和清封锁、破封检查等，操作方式采用鼠标在屏幕上按压“按钮”进行操作，若办理进路的操作有误或挤岔、断丝时，在屏幕上将显示提示或语音报警。

厦滘车厂信号设备具备连排功能，可以连续排列发车进路，即：

1、一列车在转换轨停稳时，可以排列下一列车发车进路到SZC或SZR信号机前待令。

2、前一列车离开转换轨出清X909或S913后，SZC或SZR信号机自动开放黄灯，第二列车可凭开放的黄灯进入转换轨。

（三）车厂实际发车情况

1、运作安排。根据三号线的运作，目前工作日使用《Z3150》、周六日使用《Z3646》时刻表，按照不同的时刻表要求，《Z3150》时刻表需要从车厂发车27列，《Z3646》时刻表需要从车厂发车26列车。

目前，厦滘车厂库内正常停车为32列（未考虑调车转线需要的空列位），如算上两条牵出线，则最多停放列车为34列。结合检修部门的检修作业，目前厦滘车厂可用于发车的股道已经处于超饱和状态，必要的时候需要从非正常停车股道的L-44道接、发列车。

2、岗位操作流程。从实际运作而言，排列进路时信号楼值班员及司机的作业流程如下：

对该流程进行实际的测试，从测试的结果来看，信号楼值班员开始排列进路到列车开始动车的时间流程平均用时约为25秒。

3、发车相应数据测试及分析。

工作日时刻表车厂发车时间测试表

工作日时刻表发车时间

周六日时刻表车厂发车时间测试表

周六日时刻表发车时间

分析：从测试的数据来看，从列车动车到到达转换轨的时间平均约为230秒，即约为4分钟。结合信号楼排列进路的作业流程测试时间，从排列进路到列车到达转换轨的整个发车流程用时约为4.5分钟。（注：目前厦滘车厂的操作流程的用时是在采取一系列控制措施的最理想前提下得到的，如考虑到司机个体操作以及其他因素的话，该发车流程用时将会有不同程度的延长）。而从时刻表来看，最短发车间隔为5分09秒（周六日时刻表中往大石方向的发车间隔），时刻表上发车间隔较仅给予不到40秒的冗余，因此，目前的操作流程基本满足时刻表需求。

4、现有出厂能力计算

根据实际测试的时间可以推算出目前厦滘车厂发车出厂能力。

根据车厂发车能力的通解——发车能力指在一定的机车车辆类型、信号设备和行车组织方法条件下，车辆段内固定设备在单位时间内（以小时为例）能发出的最大列车数。选取厦滘车厂发车密度最高的时间段作为计算时间段，即工作日时刻表中5：30至6：16分。在该46分钟的时间段内，按时刻表要求需要发15列车。因此可以大概推算时刻表要求的厦滘车厂的发车能力为

N===19列/h

根据实际测试的时间（列车自动车到转换轨时间为4分钟）以及信号楼现场操作（信号楼从排列进路到司机动车约需25秒）来看，理想情况下，单向发车能力可以粗略推算出来为：==13列/h，但实际情况下，车厂信号设备的缺陷导致列车可发车的时间增晚，列车从转换轨到达车站的时间约为4分钟。即首先排列一列车到达转换轨（耗时4.5分钟），随即再连排第二列车到SZC或SZR（耗时4分钟），等待第一列车出清转换轨后（耗时4分钟），才可继续连排下一列车的进路。按照连排进路的要求来算，排列两列车出车共需耗时为4.5+4+4=12.5分钟，根据实际情况，没发两列车可以看作一个周期。因此，实际单向发车能力的计算为：N==9.6列/h≈10列/h。因厦滘车厂可同时向两个转换轨发车，因此实际上的发车能力为N=2*N=2*10列/h =20列/h

根据上述数据，厦滘车厂高峰期理论发车能力为20列/h，实际高峰期发车能力为19列/h，结合目前运作，在正常情况下，厦滘车厂发车能力基本可以满足现行的时刻表参数要求，但高峰期已经达到发车能力上限。

二、出厂能力瓶颈

根据实际情况，限制厦滘车厂出厂能力的瓶颈有以下几点：

（一）厦滘车厂线路布局存在的咽喉区。根据厦滘车厂发车股道的线路布局，列车出厂进路仅为两条，从各股道发车后必须经过道岔咽喉区域，导致通过能力受限。

（二）厦滘车厂发车可连排进路，但是一旦发生前发列车在转换轨故障需要退回车厂的话，就必须要先将后发的列车退回股道，然后再排列故障列车回厂进路，势必造成较大影响。

（三）从检修股道发车。按照相关规定，检修股道发车时的出库速度限制要求为3km/h，从检修股道发车相比正常股道发车要增晚140秒，因此检修股道发车时势必影响出厂。

（四）现有车厂与正线的信号设备存在一定缺陷。根据现有信号设备的条件，在连排进路时，只有当转换轨的列车处于未动车状态或已到达厦滘、大石站，信号楼连续排列出厂进路，车厂股道的发车信号能正常开放黄灯。但如果列车在转换轨已动车或未在厦滘、大石停稳时，信号楼向转换轨排列发车进路时，进路的道岔可以转动，但无法开放发车信号黄灯。

三、出厂能力风险分析

（一）故障换车存在的风险。列车在检车时如突发故障需要换车时，信号楼要联系司机后，取消预先排列好的发车进路，同时车厂调度需要重新安排出厂列车，此举必然造成列车出厂晚点的风险。

（二）特殊情况上下区交叉发车存在的风险。如果遇到突发状况需要上下区交叉发车时，必须等某一区域的列车完全出清转换轨后，才能排列另一区的列车进路，大大影响了发车的效率，也会造成列车出厂晚点的风险。

（三）列车故障存在的风险。

1、列车故障在转换轨需要退回车厂时，必须将已经连排的进路取消，调整连排进路上的列车回厂，然后再安排转换轨的列车回厂。

2、车厂A段列车发生故障，受车厂属于纵列尽头式厂型设计，不能双向发车的限制，影响到B段列车发车。

（四）因信号设备缺陷，信号楼在执行排列进路时存在重复多次取消进路操作的风险。当列车从转换轨动车后，信号楼微机设备上已看不到列车状态，此时若信号楼排列一条出厂进路时，受前文所说信号设备缺陷影响，排列进路将无法开放发车信号，信号楼将不得不取消此出厂进路。同时，因信号楼值班员不知转换轨的列车何时出清转换轨，存在取消发车进路后，再次排列发车进路，若还是无法开放，则再次取消，诸如此类……信号楼值班员将会在排列进路过程中存在重复多次取消进路的操作。

四、控制出厂风险的对策

（一）提前做好准备。比照正常时刻表出勤点，客车队安排司机提前11分钟出勤，并将列车检车的时间提前；信号楼比照时刻表时间提前6分钟通知司机动车，以应付高密度发车。

（二）增加提前整备好的列车数量。安排人员提前整备列车，将提前整备好的列车数量增加至4列，上下区各安排两列，以满足列车故障时换车的需要。一旦发生列车故障需要换车出厂，信号楼可以迅速排列进路，换车司机也可迅速到达备用车上。

（三）合理安排出厂股道。根据上下区的特点，安排上区的列车往转换轨Ⅰ道，安排下区的列车往转换轨Ⅱ道，从而避免上下区交叉发车。

五、小结

综上所述，车厂发车能力受多方面限制，在目前三号线运作模式下，上线列车数量保持不变的情况下，如无故障影响，基本能满足发车能力要求。但如果在高峰期饱和的情况下增加出厂列车数量，加大列车发车密度的话，厦滘车厂出厂能力将受限。

附件：厦滘车厂线路图

参考文献：

[1]陈锡武等《厦滘车厂运作手册》（企业内部规章）

[2]汤善成等《客车司机手册》（企業内部规章）

[3]宋利明等《工程车司机手册》（企业内部规章）

地铁车辆的制动与防滑 第7篇

关键词：地铁车辆,制动,防滑

0引言

随着国家经济高速发展, 城市化进程逐渐加快, 地铁成为城市化建设中必不可少的交通设施。地铁运行速度相对比较高, 因此, 地铁的运行安全问题引起广泛关注, 其重要性日益突出。地铁制动系统是保证地铁运营安全的重要条件, 尤其是地铁发生制动时, 制动系统需保证地铁制动的可靠和有效。

目前, 地铁制动系统所采用的制动方式一般是轮轨黏着, 该种制动方式的缺点在于粘着力有限, 一旦地铁牵引或者制动力矩超过其承受范围则会造成车轮空转或者滑行的产生。地铁防滑系统便是预防制动不足产生滑行的有效控制方式之一。本文对地铁制动和防滑系统进行了简要概述, 提出了一些防滑措施, 以保证地铁运营安全。

1地铁车辆制动

1.1 地铁车辆制动的必要性

制动技术是随着铁路高速发展而引出的技术难题之一, 地铁的制动技术则是摆在城市发展前列的技术障碍。制动技术发展至今, 其发展有限, 目前依然采取轮轨粘着的方式来进行制动。以上我们提到, 地铁制动技术粘着力有限, 在某些情况下其制动力不足, 便会发生地铁安全事故。统计分析, 国内出现的地铁安全事故均与地铁制动有较大关系。

在提倡民生的当今社会, 保障地铁安全成为民生建设的首要项目。以安全作为地铁运营的主题, 要求我们高度重视地铁高速运行时制动的有效和可靠, 保证地铁运营安全, 有效提升城市化进程和质量。从这种情况来看, 地铁车辆制动研究势在必行, 不容忽视。

1.2 地铁车辆制动的特点

地铁是城市发展的产物, 满足人们日常出行的需求, 通常地铁站间距比较短, 列车在进站和出战调速及制动停车比较频繁, 再加上地铁运行速度高和对停车时间要求严格, 这些均要求地铁制动距离必须短且精确, 制动系统操作方便灵活, 反应时间短, 制动精确、稳定。

地铁采用的动车组车辆运行型式, 能够产生一定的动力制动效果。动力制动方式, 制动力比较大, 且无机械磨损, 同时该种制动方式效率也比较高, 在制动方式选择上有较大的优势, 可优先考虑。当动力制动不足时, 采用空气制动作为备用制动, 因此, 地铁制动需动力制动和空气制动两种方式配合有效, 才能制动可靠。

地铁客流量随时间变化较大, 因此列车制动随客流量变化频繁, 要求地铁制动系统能够保持一定的减速, 以防车轮出现滑行等不安全因素, 保证列车运营安全。

2地铁车辆防滑制动系统

随着地铁的高速发展, 地铁车辆防滑制动控制重要性日益明显, 人们对地铁车辆防滑制动系统的研究也逐渐升温, 本文从基本组成、工作原理及基本要求三个方面对地铁车辆防滑制动系统进行简要介绍。

2.1 防滑制动系统的基本组成

自人们对地铁车辆防滑控制系统研究以来, 均把焦点集中放在微机控制式列车防滑装置研究上。从目前防滑制动系统研究现状来看, 微机式防滑装置基本组成相差不大, 一般由控制单元、速度传感器、机械部件防滑阀组成。

2.2 防滑制动系统的工作原理

防滑制动系统有多种形式, 其工作原理类似。防滑制动系统的工作原理是:地铁车辆发生制动时, 系统通过速度传感器进行检测, 然后信号经微处理器比对之后发出防滑控制指令, 对制动进行调控。

当地铁轨道由于状态异常、外界环境因素等影响或者车辆制动力过大时, 列车发生制动时就会导致地铁车辆发生滑行。滑行产生的瞬间, 地铁车辆车轮的减速超出车辆本身的减速, 发生“抱死”现象。在这种情况下, 车轮速度与正常情况下的速度有差别。地铁防滑制动系统是通过传感器来检测这个差值的, 一旦检测到差值存在, 检测信号就会被传输到微处理器中, 微处理器与正常速度进行比对之后, 进行滑行判断, 若出现滑行, 微处理器便发出防滑控制指令, 对防滑系统进行操控。出现滑行时, 防滑制动装置便立即做出相应反应, 降低车轮制动力, 缓解滑行。滑行缓解后, 速度信号反馈到微处理器中, 经比对之后重新发出控制指令, 使列车制动力得到恢复。

2.3 防滑制动系统的基本要求

2.3.1 灵敏度高

地铁运行速度比较高, 粘着系统比较低, 这些因素导致滑行已发生。即使滑行发生的时间很短, 但是较高的运行速度会造成滑行距离较长。因此, 滑行对地铁安全运行危害严重, 从这个角度来说, 地铁防滑制动系统应具有较高的灵敏度。

防滑制动系统灵敏度受多种因素的影响, 其中滑行标准对其影响较大。滑行标准的具体设置要准确且恰当, 不能过高, 不然就会影响系统制动的稳定性, 延长制动距离, 影响地铁车辆运行安全;同时也不能过低, 如果过低就会导致滑行检测滞后延长滑行时间。因此, 需制定有效的滑行标准, 以保证滑行制动系统具有较高的灵敏度。

2.3.2 防滑性能好

防滑制动系统的防滑性能, 是系统缓解滑行和恢复制动整个过程的性能, 该过程包括滑行检测之后防滑系统降低制动力及滑行停止之后恢复制动。防滑性能的好坏不仅受检测灵敏度的影响, 还取决于防滑制动所采用的制动方式。好的防滑性能, 除能取得良好的防滑效果之外, 还可以缩短制动距离, 使得制动效率高, 减少防滑反复次数。

3地铁车辆防滑控制方法

地铁车辆防滑控制需依据参考速度进行信号检测, 同时制动方式及防滑失效监控也影响防滑控制, 本文简要介绍了以下3种地铁车辆防滑控制方法。

3.1 确定参考速度

参考速度能够为防滑控制系统微处理器提供依据, 从而判断列车速度差及滑移率, 因此, 参考速度的确定对于系统做出相应的指令极为重要。

参考速度通过4根轴的轴速来进行计算, 通常情况下等于4根轴中的最高轴速。图1给出了参考速度与轴速的关系。当4个轴均出现滑行时, 防滑控制系统便会采取短时空气制动, 缓解轴速以便对参考速度进行修正, 从而减少参考速度的累积偏差。除此之外, 防滑控制系统还须利用网络信息进行校正参考速度。

3.2 电气复合制动

地铁车辆防滑控制宜采用电制动和空气制动的复合制动方式。采用复合制动方式时, 一旦出现滑行的倾向, 电制动首先进行防滑控制, 同时电制动体系将滑行信号传输到空气制动系统, 以防止发生滑行的车辆空气制动继续增加;当电制动无法有效控制防滑时, 则仅采取空气制动实施防滑控制。

3.3 防滑失效监控

监控设备是防滑控制单元的独立设备, 防滑控制单元进行防滑控制时若出现防滑异常现象, 该监控设备可及时切断输出端, 以防止空气制动失去制动力或者损失过大, 其原理如图2所示。采用相对独立的防滑失效监控系统时, 若防滑控制系统采用空气制动失效, 只是防滑控制功能受到单方面的影响, 而不会影响到空气制动功能, 从而保证空气制动力有效。

4结语

地铁车辆的制动与防滑对于地铁安全运营有着极其重要的作用, 本文通过对防滑制动系统基本组成、工作原理及基本要求进行简述, 提出了防滑控制的方法, 以推动我国地铁车辆制动技术及防滑控制体系的发展。

参考文献

[1]王秀红.机车防滑控制关键技术的研究[D].北京:北京交通大学, 2010.

[2]林枯亭, 李和平, 王新海, 等.城轨交通车辆制动系统的研究[G]∥铁道科学研究院55周年论文集, 2005.

[3]何可.机车制动系统防滑技术研究[D].北京:北京交通大学, 2008.

[4]李云峰.城轨车辆空气制动防滑控制方法[J].铁道车辆, 2011, 49 (12) :39.

地铁车辆紧急疏散方式浅析 第8篇

近年来, 地铁车辆在很多城市应用广泛, 各个城市在修建线路的时候结合各方面影响因素会有所不同, 线路可以是隧道、高架或地面等, 有的线路修建了疏散平台, 有的线路没有修建疏散平台, 根据不同的线路条件需要在对应的轨道车辆上设置合理方便的紧急疏散方式, 以应付在紧急情况下, 快速的疏散乘客。

紧急疏散方式主要有:车辆侧面疏散 (通过客室侧门进行疏散) ;车头紧急疏散;车尾紧急疏散。

下面分别对这三种疏散方式及适用条件进行介绍。

2 车辆侧面疏散

若整条运行线路都修建了疏散平台, 设计地铁车辆时考虑的疏散方式是侧面疏散, 通过客室侧门进行疏散。

可以选用几套客室侧门作为紧急疏散门, 例如:每节车靠近二位端的客室侧门, 如图1所示。

在任何情况下允许车门打开的前提条件是零速、使能信号有效。在列车停稳后信号系统正常时, 门使能信号由信号系统发出, 而在非站台区域信号系统无法发出门使能信号, 因此需要增设一个“门紧急使能”按钮, 同时在“门紧急使能”按钮回路中将串入车辆零速信号, 以达到零速保护的目的。当列车停稳且具备疏散条件后, 按下该按钮将使所有紧急疏散门 (即每节车靠近二位端的两个客室侧门) 接收到门使能信号, 之后司机操作左侧 (右侧) 开关门按钮将相应侧紧急疏散门打开。

若列车无电, 可操作客室侧门的内部紧急解锁装置, 将客室侧门解锁再手动拉开客室侧门门扇作为紧急疏散通道。

3 车头紧急疏散

若为几辆车连挂编组运营, 在列车运行线路两侧没有修建疏散平台, 那在设计车辆时考虑的疏散方式是在车头设置紧急门进行疏散。

每列车一般是有两个车头, 也就是两个司机室, 每个司机室可以设置一套紧急门。

紧急门可以设置在司机室的正中位置或偏向一侧, B型车车体宽度较小, 考虑到司控台的操作空间, 建议设置在偏向一侧。

紧急门的形式主要有一体式结构和分体式结构。

3.1一体式结构

一体式结构是指门扇与坡道组合为一个整体, 可以整体打开形成疏散通道。适用于A型车头型弧度较小的车辆, 设置在司机室前方中心位置。

3.1.1单一下翻紧急门系统

该种方式是指门扇和坡道作为一个整体一起向下翻动, 因坡道需要满足坡度要求, 不能与车钩干涉, 同时还要保证到轨面的安全距离, 坡道展开的长度会比较长, 折叠后还要能塞入车头的门框内, 所以坡道可能是二级坡道, 就需要先展开一级坡道, 在一级坡道下方再抽出二级坡道 (有导轨, 不需要手动抽出) ;或者在开始运动的时候门整体依靠导轨向外平移, 也可以是铰链翻转结构, 再向下展开, 如图2所示。

3.1.2整体侧摆与下翻打开复合式

整体侧摆与下翻打开复合式结构既可以整体侧摆, 也可以整体下翻打开。可以适用于两种疏散模式:列车到轨面的疏散和列车到救援车辆的疏散方式, 如图3所示。

3.2分体式结构

分体式结构是指门和坡道 (梯子) 是两个独立的结构, 如图4、图5所示, 分别单独安装, 打开时, 需要先打开紧急门, 再打开坡道或梯子。A型车和B型车都适用, 若是B型车需要设置在偏向一侧的位置。

坡道和梯子各有优缺点, 坡道平缓些, 与水平面夹角不大于30°, 疏散速度较快, 但坡道结构复杂, 较重, 成本较高;梯子要陡一些, 与水平面夹角约为60°, 结构简单, 重量轻, 成本较低。

3.2.1紧急门上翻+坡道 (梯子) 下翻

该种方式是指先向上推动紧急门, 再向下推坡道或梯子, 使门和坡道 (梯子) 展开。一般在门扇两侧都会设置空气弹簧支撑, 可以作为门打开的动力同时作为打开后的支撑, 如图6所示。

3.2.2紧急门侧摆+坡道 (梯子) 下翻

该种方式是指紧急门先向一侧打开, 再向下展开坡道或梯子, 如图7所示。

4 车尾紧急疏散

有些项目是可以单辆车运营的, 比如香港LRV项目的四期, 在线路两侧没有设置疏散平台, 同时为了给司机更大的操作及视觉空间, 所以在车尾设置了紧急疏散门, 如图8所示。

设置在车尾的紧急门的型式可以选用本文3.1.2的形式, 也可以是本文3.2.2的形式, 根据车体结构空间选用简单方便操作的形式, 紧急门可以是向一侧打开的折页门。这样的形式既适用轨面的疏散, 也适用列车到救援车辆的疏散方式。

5结论及选型建议

通过上述分析, 在车辆运行线路两侧修建疏散平台的项目, 应该采用车辆侧面疏散方式, 利用客室侧门作为疏散通道;在没有修建疏散平台的项目, 列车为几辆车连挂编组运营应该采用车头紧急疏散方式;在没有修建疏散平台的项目, 可单辆车运营, 建议采用车尾紧急疏散方式。

针对车头紧急疏散方式, 若为车头弧度较小的A型车, 建议采用设置在车头中间位置的一体式结构, 若为B型车建议采用设置在偏向车头一侧的分体式结构。

针对车尾紧急疏散方式, 建议考虑同时满足到轨面疏散和到救援车辆疏散的方式, 可采用整体侧摆与下翻打开复合式, 或采用紧急门侧摆 (折页门侧开也可以) +坡道 (梯子) 下翻式。

参考文献

[1]胡桂明, 杨海通, 刘厚林.地铁车辆紧急疏散门系统分析及选型建议[J].电力机车与城轨车辆, 2009 (3) .

简析地铁车辆——铝合金车体 第9篇

车体是地铁车辆的主要承载结构, 它支撑于转向架之上, 保证旅客乘车安全。车体底架下部及车顶上部安装电气设备, 构成车辆主体。它需要承受各种动静载荷、各种震动, 并适应100km/h左右的速度运行;还要满足隔音、隔热、减震、防火等要求, 确保在事故状态下尽可能保证旅客安全。

1 铝合金车体的介绍

车体的结构组成根据所选用的材料略有不同, 但是主要部件均是由底架、车顶、侧墙 (左右侧各1个) 、端墙等组成, 其中带有司机室的车辆前端设司机室。

车体需要有足够的强度承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力, 其主要有底架承载、侧壁承载、整体承载三种承载方式。一般根据应用的材料, 来选择合适的承载方式。

铝的密度大约只有钢的1/3。铝及铝合金具有重量轻、耐腐蚀的特点, 并且是热和电的良导体, 是一种优点很多的材料。铝合金按其添加合金元素的不同, 可被分成从1000~7000系列的几种类型。一般用于地铁车辆的铝合金材料主要是A1~Mg系 (5000系) 、A1~Mg~Si系 (6000系) 和A1~Zn~Mg系 (7000系) 合金。

最初的铝合金车体是将原来钢制车辆的骨架与外板置换成焊接性能好的5000系合金, 采用MIG焊接、MIG点焊与铆接连接的结构, 随着强度更高, 焊接性能更优的7000系合金的研制成功, 底架部件中各种受力杆件广为采用, 使车体进一步轻量化。但是此时的铝合金车体仍然沿袭过去高耐候钢、不锈钢车体的模式, 均是外板加骨架结构, 为了内部设备安装及底架下部设备安装再加焊吊梁、吊架、二次骨架。随着万吨乃至万吨级以上大型挤压机的问世, 在7000系合金上实现了挤压型材大型化, 制成了外板与骨架一体化的宽幅挤压型材车体。大幅度降低了部件数量及连接焊缝长度, 促进了焊接自动化。

板梁式铝合金车体在结构形式上类似于耐候钢车体, 但为了提高断面系数, 防止板材由于剪力产生失稳现象, 因此加大板厚 (一般取钢板的1.4倍, 最薄用到2mm) 。铝合金车体的薄板焊接非常困难, 技术水平要求高, 而且变形大矫正困难, 因此必须采用接触焊。

开口型材将板、梁合成一体, 简化了车体制造工艺, 提高了质量, 但成本也相应增加。铝合金车体目前普遍采用的结构是大型桁架式中空型材组焊式 (一般采用自动弧焊) 。

大型中空型材组焊式车体制造时, 只需将型材沿车体长度方向对接连续自动弧焊。由于车体零件数量少、焊接工作量少, 且容易实现自动化, 大大降低了车体制造成本, 提高了产品质量。

2 铝合金车体的特点

(1) 是利用铝的相对体积质量约为普通钢的1/3这一点来减轻车体自重。铝合金车体的自重一般可达到普通钢车体的1/2。

(2) 铝合金车体的弱点是铝的纵弹性模量小, 约为普通钢的1/3, 因而往往使车体刚度下降。一般铝合金车体比普通钢车体、不锈钢车体的刚度都要小。这是铝合金车体设计时加大板厚和尽量加大车体断面以提高车体抗弯刚度的重要原因。

铝合金车体的缺点:铝合金车体的一个不尽人意之处就是耐腐蚀性能差, 不能像不锈钢那样达到不用涂漆的程度。不涂漆的铝合金车体虽然也有, 但用过一段时间后, 由于大气中的腐蚀条件, 表面总会出现面蚀、点蚀、变色, 影响美观, 故大部分车都涂漆。

3 铝合金车体的结构形式及优缺点

铝车体结构部件综合运用的铝合金车体, 中空型材、开口型材、板梁结构综合运用的铝合金车体, 焊接方式、铆接方式综合运用的铝合金车体等等, 各种铝合金车体结构及制造技术的综合应用, 使铝合金车体结构达到最优化。车体轻量化工作也取得较大的成绩。下面介绍一下铝合金车体的结构形式及结构优点:

(1) 开口型材侧墙、车顶, 板梁结构端墙, 中空型材底架。焊接车体;结构优点是重量轻、强度较好。

(2) 钢底架, 板梁结构侧墙、车顶、端墙。焊接、铆接综合应用车体;重量轻、强度较好、防火性能好。

(3) 型材、板梁结构综合运用, 车体主体为焊接结构。牵枕缓为钢结构并与底架铆接;牵枕缓结构尺寸空间小, 为其它结构让出较大空间。

(4) 型材为主体的铝合金车体, 焊接车体;施工方法单一, 强度好。

4 保证铝合金车体结构强度及寿命的分析与试验

车体结构的有限元分析计算。车体几何模型采用三维软件建模, 根据不同的强度要求对新设计的车体铝结构进行静强度和刚度计算, 确保车体强度满足要求, 在满足车体强度、刚度的同时实现车体的轻量化。

铝合金型材的疲劳分析。通过试验得出不同材质型材的疲劳应力, 来考虑车体铝结构不同位置所使用不同材质的型材, 以满足要求。

铝合金焊缝的疲劳分析。底架、侧墙、车顶、端墙及其它主要结构件的接口焊缝处经过X射线探伤和着色渗透探伤检查, 对不合格的焊缝扣掉进行重新焊接, 以保证焊缝的质量。

铝合金车体的强度试验。车体生产完成之后应对首辆不同车体进行强度试验, 来验证整个车体是否满足强度要求。

铝合金车体的模态试验。为优化车体铝结构的设计、提高设计质量, 确保车体与其它振动设备的安全可靠性, 还需进行模态试验。

铝合金车体的刚度试验。应对首辆不同车体进行刚度试验, 来验证整个车体是否满足刚度要求。

5 结束语

目前, 在地铁车辆铝合金车体已全面铺开应用, 已有多种铝合金车体结构的设计技术, 根据车辆对铝合金车体的重量、尺寸大小、强度的不同要求, 灵活采用单一的铝合金车体结构设计及制造技术或同时采用多种铝合金车体结构设计及制造技术, 力求将各种铝合金车体结构设计及制造技术的优势发挥到最大化。铝合金车体有待开发的领域和高间还很大, 还需要积极去探索。

参考文献

[1]铁路应用—铁道车辆车体的结构要求第一部分[S].机车和客车BS EN12663-1, 2010.

[2]铝及铝合金型材第二部分[S].力学性能BS EN755-2, 2008.

浅析国内地铁车辆国产化 第10篇

关键词：城市,轨道交通,国产化,设备,空调

随着我国城市化进程的不断加快,城市基础设施特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现,轨道交通对整个城市的总体规划、促进并引导沿线规划建设和经济发展、改善城市公共交通状况、优化城市交通结构等方面都起到了积极作用。而车辆是城市轨道交通的重要组成部分,是城市轨道交通系统设备的核心,是确保城市轨道交通系统安全、正点、高效运行的关键。就投资而言,车辆的购置费占工程总投资比重较大。就技术而言,车辆亦是一种大型的高技术密集的机电一体化产品,是机械、动力、供电、通信、信号、自动控制等综合技术和多学科专业技术的集中体现。

1 国产化的原则

城市轨道交通的建设资金投入大,而其中车辆和机电设备投资又占有相当重要的比重,大力推进车辆及机电设备国产化,不仅会降低工程造价,解决备品、备件问题,方便设备维修,降低运营和维护工作费用,同时也可以带动国内相关机电产品的技术进步和产业发展。根据工程的特点,结合已建项目,车辆、机电设备选用国产化应遵守如下原则:

1)根据我国的实际情况及国家对国产化的相关政策,结合工程中各设备系统的功能需要,分析国产设备的技术水平、技术规格、技术标准及工艺水平,实事求是地确定其国产化率,积极稳妥地推进国产化的进程。2)所选设备必须是技术成熟、性能稳定,经过实践检验并满足本项目运营要求的产品。3)所采用的设备要安全可靠,确保行车运营的安全。部分设备应做到免维修或少维修。所有设备应便于维修、保养,方便运营。4)设备的性能应首先满足快速安全运送旅客的要求,避免片面追求设备的现代化水平而忽略经济、适用。5)对国内可以生产且质量可靠的机电产品,均采用国产设备。国产设备的采购应引入招投标的机制,通过公平、有序的竞争,优胜劣汰,以提高技术水平和降低造价。6)对目前国内尚不能生产或技术上不够成熟的关键性产品、零部件要采用引进、国内组装、消化、合作生产,逐步实现较高的国产化率,最后达到国产化的目的。

2 车辆系统中主要设备的选型及供应厂商分析

车辆选型不仅要考虑车辆系统的运行安全可靠、使用检修方便、乘坐舒适、较高的速度要求,还要考虑到城市轨道交通产业的快速发展要基于产业化、系列化、规模化,以降低制造成本。

2.1 关键部件的选型

1)车体。车体采用大型中空截面铝合金型材或不锈钢结构。车体及附件采用具有高阻燃、低烟、低毒释放性能以及隔音、隔热的材料。2)转向架。采用无摇枕转向架,H型焊接钢结构构架,外置式轴箱。两系弹性悬挂,一系悬挂装置采用螺旋复合弹簧,二系悬挂装置由自由膜式空气弹簧和一个圆橡胶复合弹簧组成。基础制动装置采用单元式踏面制动,由制动缸、闸瓦间隙调整器等组成。车轮采用整体碾钢轮。3)车门。采用电动门,有效开度为1 400 mm。车辆之间采用贯通道连接,列车司机室前端设紧急疏散门。车门窗玻璃采用固定式大平面双层安全玻璃,司机室的前面窗采用夹层钢化电热玻璃。4)牵引传动及控制系统。采用交流调压变频(VVVF)传动系统,由微机控制系统对由IGBT元件或更先进的IPM组成的逆变器进行控制,可以通过调整参数的设置,满足车辆的控制要求。5)辅助系统。包括静止逆变器和蓄电池等。6)制动系统。采用微机控制的模拟式制动系统,通过再生制动、电阻制动和摩擦制动三者的合理组合,组成制动系统,其中再生制动优先。设单元式踏面制动和停放制动。7)空调及通风。城市轨道交通车辆受空间限制必须选用薄型空调机组。8)车钩缓冲装置。城市轨道交通车辆采用全自动车钩、半自动车钩或半永久车钩。9)列车故障诊断系统。该系统的主要功能是监控辅助供电、车门、牵引控制、制动、空调通风、照明、广播等系统的运作,通过列车总线连接中央故障存储单元,具有故障储存、显示和警告等功能。10)车载ATC系统(由信号供货商提供)。城市轨道交通ATC系统由自动列车防护(ATP)子系统、自动列车运行(ATO)子系统和自动列车监控(ATS)子系统构成,分别完成防止列车出轨和撞车、控制列车运行和车站停车以及按照列车时刻表监督列车运行的功能。

2.2 供应厂商分析

1)车体。

浦镇车辆厂、株洲车辆厂、长春客车厂和青岛四方机车车辆厂是生产轨道交通车辆的定点厂,经过近几年的改扩建,以及多年与国外公司的技术交流、合作、合资建厂,已具备了生产铝合金和不锈钢车体的能力。

2)车门。

车门是保证列车运行安全、正点可靠的关键。目前国内可为城市轨道交通车辆提供国产化车门的几个主要企业有:上海法维莱公司、江苏康尼机电新技术公司、青岛欧特美交通设备有限公司、北京博得交通设备公司等,另外,部分定点城市轨道交通车辆整车生产厂如长春客车厂等也可提供优质的国产化车门。

3)转向架。

目前,国内车辆生产厂已经实现地铁车辆转向架的国产化。长春客车厂、南京浦镇车辆厂、青岛四方机车车辆厂等几家车辆厂目前正为各个地铁车辆生产转向架。

4)变频变压(VVVF)交流电机传动系统。

VVVF交流传动技术已成为我国城市轨道交通电动车辆的主流技术。目前国内一些单位如株洲电力机车研究所具有很强开发、生产能力,在引进设备的同时也在引进技术,其株洲时代集团产品将在沈阳地铁2号线车辆上全部实现牵引传动系统的国产化,届时将极大地促进我国牵引传动技术的发展以及国产化的提高。

5)制动系统。

城市轨道交通车辆目前普遍采用模拟式电控制动系统。北京铁道部科学研究院与KNORR展开合作吸取国外的先进水平,逐步实现国内城轨车辆的国产化,目前,铁科院生产的制动系统已经在武汉地铁、天津轻轨上得以试验运营并即将在沈阳地铁、天津地铁上使用,将在国内逐步实现国产化。

6)空调及通风。

城市轨道交通车辆受空间限制必须选用薄型空调机组。目前国内部分厂家已具备独立生产车辆空调的能力,可实现系统的国产化。

7)车钩缓冲装置。

城市轨道交通车辆用自动或半自动车钩不仅要传递牵引和制动力,缓冲车辆之间的冲击,还必须连通车辆之间的空气管路、控制电缆和电力电缆。目前国产车钩在强度、性能上正在积极改进以适应国产化的要求。

车辆上的其他系统目前正在积极引进技术,逐步实现车辆的国产化。

3 车辆国产化方案的实施

3.1 国内地铁车辆国产化方案目标

1)车辆供货范围内的大部分在中国进行国产化,整体国产化率不低于70%,其中牵引系统的国产化率不低于40%。2)从中国购买的材料及零部件在功能、性能和接口上应达到与相应的进口件通用,并且符合与欧洲同类产品在性能和质量方面不相上下的标准。3)确保国内制造车辆在性能和质量上达到与国外同等的水平。

3.2 国产化方案实施情况

在车辆的设计制造过程中,为了保证车辆的质量,提高国产化率,各个地铁公司积极考察国内配套设备生产厂家,寻求符合要求的配套设备供货商。从目前轨道车辆发展情况看牵引、制动系统基本采用进口,但是牵引系统的国产化率也提高到40%;其他主要设备和材料均由车辆供货商国内采购或自行生产如铝合金/不锈钢车体和转向架制造、整车组装及调试等关键任务。

4 结语

地铁车辆段DMS系统深化设计探讨 第11篇

关键词：地铁车辆段；DMS系统；深化设计

中图分类号：U231+.1

文献标识码：A

文章编号：1000-8136(2009)20-0110-03

1系统概述

深圳地铁4号线二期工程从少年宫站(为4号线一期终点站)向北伸延，线路穿越莲花山、沿中康路向北穿越大脑壳山后，在现梅林检查站设民乐站后沿上塘路一直向北，而后右转向东沿和平路至清湖站，二期工程线路全长约16km。二期工程共设10个车站。在上塘路与和平路交汇处设车辆段，作为4号线车辆的维修及存车基地，车辆段亦将作为整条线路机电设备的维修支授中心、监控中心和管理中心。

DMS系统，全称为“机电设备管理系统”，有些项目中也将其称为“BAS系统”。此系统一般在建筑楼宇系统及地铁工程中应用较为广泛。地铁车辆段机电设备管理系统是一项十分重要的监控管理集成技术，也是一项繁杂的系统工程，工程中涉及许多专业的设备监控及运行要求，也具有地铁行业的特殊性。这就要求深化设计以接口协调配合为基础、设备选型为根本、网络构造为条件、管理措施为保证，以实际运营经验为前提，科学统筹，稳步发展，只有这样才能设计出良好的地铁机电监控系统。

2深化设计的目的和思路

2.1深化设计的目的

机电设备监控系统(DMS)是将计算机及其网络技术相结合的机电设备自动化控制系统，该系统的控制对象主要为地铁车辆段通风空调、给排水、照明配电等专业系统设备。其主要作用为对车辆段内各单体建筑的环境质量进行监视和控制，使其在正常情况下满足地铁运营、检修、办公舒适度的要求，并在紧急情况下提供正确可靠的信息来保证车辆、设备及办公人员的安全。其中，由于车辆段DMS与各系统接口量大且复杂，如果没有良好的网络结构和完善的计算机控制系统，只靠人为管理是根本无法实现的。所以在工程实施前对DMS系统的深化设计就显得非常重要。设置机电设备监控系统是想借一斑而窥全貌，以此实现对整个车辆段所有机电设备进行管理的设计思路，确保这些系统的安全可靠运行。特别是在车辆段发生火灾的情况下，能够使有关救灾设施按照设计工况及时有效地运行，从而保障人身和车辆、设备安全。

2.2深化设计的思路

深圳轨道交通4号线二期车辆段楼宇设备机电安装工程中，考虑到DMS系统核心灵魂作用及系统的复杂性、设计院初始设计的粗糙性，在工程实施前确立一个完善的深化设计思路，对满足后期系统功能十分重要。

经过多次现场考察、专业接口会议探讨，并咨询业主、监理、设计、施工、供货等单位的专业工程师，确立了本项目设计深化的思路——从方案设计、设备选型、施工图设计、深化施工图设计人手。最终使DMS系统更加完善、性价比更优，并满足了技术规范对系统工程的要求。

3深化设计中的难点及解决方案

3.1车辆段DMS系统构网方案

3.1.1DCS控制网络

目前应用于地铁机电设备管理的控制系统大致有3种：一种为楼宇自动化系统(BAS)的离散控制系统(DCS)；另一种是用DDC组成的控制系统，第三种为前两种的混合控制系统。

DCS的特点是将控制任务分担到多部处理器(例如PLC可编程控制器)。这种系统当一部分发生故障时不会影响到其他部分，可降低故障率并缩短停机时间。DCS适用于复杂运算及高级策略的过程控制应用。它通过数学模型的最佳算法、先进控制应用及过程控制语言，执行过程控制器的监督控制策略。

DDC控制系统，采用直接数字控制器(DireetDigiudConlrol，简称DDC)实现控制。计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道(AO)和开关量输出通道(DO)直接控制生产过程。因此DDC系统是一个闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。DDC单元负责过程控制，具备系统管理功能并能够同时控制多个控制回路。

DCS在技术上能满足DMS的基本要求；选用已开发和技术成熟的BAS自动化系统，能够有效地控制和管理车辆段机电设备。对于包含大量输入／输出和逻辑运算的环控系统运行模式控制，DCS需要通过软件编程来实现。地铁车辆段的机电设备监控系统与工业控制系统不同：工业控制的监控设备较为集中，可以采用集中数据采集；但地铁车辆段由于监控的设备较为分散，只能采用远程模块来实现，而且数量较多，系统只能依靠环网来实现。由于地铁的监控系统与消防联动设备关系密切，故此必须有特别的防火保护措施才能符合消防要求。

3.1.2DDC工业环网控制

DDC的特点是模块化设计，I/O点能够量化扩大和伸延。控制任务由DDC的微处理器执行计算和决策。一般适用于快速逻辑、连锁、顺序控制、批量处理、马达控制及需要大量离散逻辑的应用，如系统的启停和联动过程控制。

随着DDC技术已向大型、高速、多功能和分布式网络化方向发展，DDC系统设计可以像DCS系统一样将控制任务分为多部DDC承担或由一部大型主DDC控制远程I／O或小型DDC控制器来实现。

以DDC为主的控制系统能可靠地对环控系统进行控制，运行模式控制，并且能对其他机电设备提供快速逻辑、连锁、顺序控制、批量处理和启停控制，地铁车辆段的DMS系统主要是以开关量为主的控制系统，可以用DDC冗余工业网络来实现。同时DDC主要为工业级的控制系统，因此可靠性较高。

地铁车辆段机电设备管理系统用DDC组网方案见下图所示。

所以在设计方案选择时，需要综合考虑网络的优劣、现场设备的布局及项目的成本等问题。通过比选我们选择了比较适合于本工程的DCS离散控制环网来实现对车辆段机电设备的监控。

本项目选用Honeywell的IQ2系列的DDC控制器作为现场级区域控制器，组成OCS控制系统。IQ2系列DDC控制器，具有以下特点：①具有32位处理器；②能独立使用或联网；③1s处理所有改变；④11—128输入，输出点可选；⑤1000个曲线记录点。

正是基于IQ2系列DDC控制器的以上优点，辅助于EINC系列网络控制器和光纤环，构成了本项目基本的网络构架。

3.2控制点表的设计

监控点表是反映系统对设备运行状况进行监视或控制的一种表述方式。一个分类明确、功能详尽的点表对于明确设备功能、发现系统缺陷以及项目变更都具有重要的指导意义。在龙华车辆段的DMS系统深化过程中，设计院起初的监控点表只是对典型设备的控制点进行了定义(见表1)。根据以往系统集成经验

发现，该点表过于笼统且很难准确界定每台设备的具体监控内容和系统功能，例如(表1)只给出D1的数量而无明确的功能说明。该点表主要存在如下几点不足：①设备名称不具体；⑦设备位置不准确；③设备数量不准确；④监控点定义太笼统，不能反映每个监控点的实际情况；⑤设备控制位置不明确。

如何将点表深化完善后达到软件工程师的要求——根据点表即可编程调试，成了必须解决的首要问题。根据以往其他类似项目的集成经验，可按照以下步骤进行：①各专业将点表内的监控设备按照系统和功能进行分类；②根据被监控设备的平面布置图进行再次核对，将被监控设备的位置、编号、数量逐一在点表和设备平面布置图上标示出来；③将发现的问题记录并进行专题讨论。这样做不但能够快速发现问题、解决问题，而且能够提高深化设计的进度和质量。

3.3控制区域的设计

车辆段DMS系统有别与一般的楼宇设备监控系统，单体之间分布分散、管线距离长、设备监控逻辑复杂、接口关系复杂是其显著特点。系统架构、设备布局、控制区域的划分是否科学合理，都有可能成为后期工程实施过程中系统集成的隐患。根据以往施工经验和对图纸以及专用技术规范的理解，同时考虑到系统管理、安装维护的方便性和经济性，通常以“点表”为依据、遵循“就近控制”的原则，实施对DMS系统控制区域的划分。

3.4系统接口设计

接口主要有“硬接口”和“软接口”两种类型，“硬接口”又称为物理性接口，表示设备之间或系统之间存在着电气、机械方面的直接连接；“软接口”表示设备之间或系统之间存在的功能、软件及通信规约等方面需互相匹配，以便协调运作的接口。

接口设计的主要工作是做好本项目各系统内部、各系统间及本项目与其他系统之间的接口的定义、工作界面的界定及协调管理。搞好与各系统承包商接口界定及施工协调，对实现整个系统的功能和项目的顺利实施起着决定性作用。

接口设计的目的就是建立一个接口的识别、协调及控制体系，辅以合理的技术方案，并最终在产品设计、制造、安装、调试等各个阶段加以管理、控制和实施，以确保各系统设备的接口连接可靠、系统功能完备，不同的设备能在有效的系统约定下可靠的运行，系统功能最优化。接口文件的编制流程如下。

3.5综合管线设计

综合布线系统配线配管，作为机电设备管理系统的重要组成部分，不管在深化设计阶段还是在项目实施阶段，都占据很重要的地位。

由于综合布线采用星型放射性布线，信息点在整个智能化系统中的数量最大，综合布线的管线预埋和桥架安装的工程量最大。正确设计管线预埋十分重要。在实际工程中通常采用弱电综合桥架，将综合布线线缆与其他系统线缆在一个桥架内用隔板分割为2部分，桥架容量可按线缆面积的30％计算，如：200X100的桥架可放置200根左右的UTP。线缆出桥架后按1-2根UTP穿1根DG20管，3-4根UTP穿1根DG25管设计。

DDC控制器的布置，除了考虑“就近控制”原则之外，还应该考虑通信总线、控制电源及接地保护等线缆的引入方便，优化网络结构，降低工程造价。

3.6监控模式设计

深圳四号线二期工程龙华车辆段DMS系统主要分为正常运营模式和火灾工况模式。

正常运行工况是车辆段DMS系统监控各专业(系统)设备运行状态——接设备状态信息和环境检测信息，向消防及设备控制室传送运行信息；发送消防及设备控制室的控制指令，转换设备的运行模式。

火灾运营模式是在车辆段发生火灾情况下，DMS接收来自FAS系统的火灾报警信号，停止非消防设备的运行，控制相关风机进入防排烟状态，进行有效排烟。

车辆段DMS系统模式控制方式主要包括：

(1)自动控制。模式控制由系统监控工作站实施，在DDC控制器中存储环控系统模式控制表，DDC控制器按照模式表向各区域控制器发出控制指令，启动或停止有关设备的运行，并接收设备运行状态的反馈信息。

(2)手动控制。手动模式控制由车辆段值班员通过设在消防及设备控制室的监控工作站实现远程操作。在DDC控制器中存储环控系统模式控制表，车辆段值班员可按照不同的运行模式在监控工作站启动相对应的工作模式，由控制器向各区域控制器发出控制指令，来启动或停止有关设备；监控工作站接收指令反馈、执行结果和设备运行状态信息。

(3)模拟屏控制。模拟屏控制是车辆段DMS系统的紧急备用操作。模拟屏上设有车辆段火灾模式控制按钮，车辆段值班员可按照不同的运行模式在模拟屏通过按钮启动相对应的DMS系统火灾工况模式；监控工作站接收到来自模拟屏的按钮操作指令(模式指令)后，将把对应的模式指令解析并发送给相关区域的DDC控制器；各区域的DDC控制器将指令解析后再向各系统设备发出设备控制指令，启动或停止有关设备；模拟屏接收指令反馈、执行结果和设备运行状态信息，并用指示灯方式显示出来。

4小结

地铁车辆段低压配电设计 第12篇

一、设计接口

在地铁车辆段工程中, 由于涉及的专业十分多, 低压配电与各专业间的设计接口就显得尤为重要。在地铁车辆段中与低压配电专业存在接口的专业有:变电、通信、信号、FAS/BAS、给排水、通风空调等专业。

1. 与变电的接口:

与变电的设计接口在变电所0.4kV配电柜馈出开关出线下口馈线电缆 (不包括至交流屏电缆, 交流屏至变电所正常照明箱的电缆及由动力照明设计) 及以下的动力照明设计。变电所0.4kV配电柜馈线电缆的保护校核由供电系统设计完成。变电所投影范围内的电缆托架由供电系统设计。变电所0.4kV出线断路器型号、保护定值由供电系统负责设计, 动力照明专业提供下级断路器型号、规格、整定值等资料。低压配电电缆的选型暂按过载能力及满足电压降要求选择, 能否满足接地故障保护灵敏度的要求由供电系统负责设计, 完成后向动照反馈意见。

2. 与通信、信号、FAS/BAS等系统的接口:

低压配电系统为各系统专业提供的低压电源接口位置在电源箱 (或电源切换箱) 的出线开关下端头, 接口电源箱 (或电源切换箱) 由低压配电专业提供。低压配电系统为各系统专业提供的接地端子接口位置在接地 (端子箱) 的端子排上, 接地端子箱由低压配电专业提供。

3. 与通风空调的接口:

通风专业的设备有风机、阀门、水泵、风机盘管等。与风机的接口:不带变频控制的风机、水泵的配电在各用电设备的电机接线端子上, 控制接口分别在环控电控柜及现场手操箱的端子排上 (风机、水泵现场手操箱通风设备自带) ;带变频控制的风机 (不带现场手操箱) 等动照将电源电缆接至设备自带控制箱处, 并负责设备自带控制箱至用电设备的预埋管和电缆敷设。与阀门的接口在阀门自带的控制箱上口, 控制箱至阀门执行机构的电源线及控制信号电缆的配管配线由动力照明负责完成。

4. 与给排水专业的接口:

水专业的设备有水泵、阀门、液位计、电节点压力表等。与废水泵、污水泵、局部排水泵的接口:配电在各用电设备的电机接线端子上, 控制在配电箱 (柜) 的端子排上;消防水泵、废水泵、污水泵、局部排水泵电控箱由给排水专业自带, 动力照明专业负责至水泵的配电管线敷设, 水泵控制箱 (柜) 至消防水泵、潜水泵电缆由生产厂家自带、至液位计的控制线由给排水专业自理, 动力照明负责完成配线管的敷设, 并将相关管线规格、敷设路径反应在设计图中;动力照明负责为电节点压力表提供所需要的管线;冷却塔风机现场隔离开关及控制按钮箱由动照负责设计。

二、负荷分级及供电方式

在地铁车辆段中, 存在着一级负荷及供电方式:应急照明、所用电、通信、信号、FAS/BAS、综合监控系统、消防水系统等为一级负荷, 要求设双回路供电。两路电源分别引自变电所两段母线, 两路电源在线路末端自动切换;二级负荷及供电方式:停车场工艺设备、污水处理站负荷、正常照明负荷等为二级负荷, 由变电所低压母线以单回路供电。三级负荷及供电方式:电开水器、保洁电源等一、二级负荷以外的其他负荷。正常时由变电所三级负荷母线引一回电源至设备配电箱或电源箱。当供电系统为非正常运行方式时, 应将其切除。

三、动力配电系统的构成及配电原则

1. 动力配电系统由变电所低压柜直接配电至供电点并与车间配电室分配至供电点的方式相结合, 并以放射式配电为主、树干式配电为辅, 低压配电级数一般不超过三级。

2. 一级负荷及变电所邻近的负荷一般采用由变电所直接供电的方式。

3. 负荷大且集中的地方设低压配电室, 由低压配电室向各设备供电, 当车间负荷点较多、较大时, 一般采用密集型母线以插接箱的形式供电。

4. 电气设备电压波动范围:正常情况下, 电气设备端子供电电压偏差允许值:+5%～-5%。特殊情况下, 电气设备端子供电电压偏差允许值:+5%～-10%。

四、照明设计

1. 车辆段照明分为室外照明、室内照明。其中, 室内照明分为生产厂房工作照明、地沟工作照明、局部照明、办公及公共用房照明、应急照明、疏散诱导照明等。工作照明按二级负荷考虑。应急照明、疏散诱导照明按一级负荷考虑, 由应急照明电源装置供电。场区室外照明:大面积场所如道岔区采用升降式投光灯照明, 车辆段内道路采用柱灯照明。由变电所低压柜配供电, 采用三相配电。

2. 该工程中, 在联合车库、停车列检库、综合楼、信号楼及综合维修中心大楼内的应急照明由各单体建筑物内设置的EPS配电柜供电, 其余单体建筑建筑由于规模较小, 其应急照明均选用自带蓄电池的照明灯具。蓄电池组的容量应能满足90分钟事故持续放电电流的要求。

3. 在地铁车辆段中, 联合库、运用库中有大量的检查坑 (台) , 检查坑 (台) 照明一般采用安全照明电压。安全工作照明电源:在该工程中检查坑 (台) 一般采用36V安全工作照明, 由220/36V安全变压器供电, 其电源由照明配电箱单独回路供电。

4. 联合车库、停车列检库、综合楼等场所, 照度采用《建筑照明设计标准》GB50034-2004、《城市轨道交通照明》GB/T 16275-2008设计。

5. 主要场所照度标准 (见表1) 。

6. 照明控制

(1) 照明控制是照明设计的一个重要部分, 生产厂房工作照明、安全工作照明一般在照明配电箱 (柜) 控制。生产办公房屋照明设就地分散控制。

(2) 应急照明、疏散诱导照明由各单体建筑应急照明电源室集中控制。

(3) 车辆段室外照明控制一般设置在门卫室, 并且预留BAS接口, 以便实现更好的控制, 以达到节能的目的。

五、结语

地铁车辆段中涉及的专业多, 需加强与其他各专业的沟通, 以便更好地完成设计。本文仅对地铁车辆段与综合基地低压配电设计作了一点粗浅的探讨, 以上设计体会与各位同人共同探讨。

参考文献

[1]地铁设计规范GB50157-2003[S].

[2]低压配电设计规范GB50054-95[S].