广州地铁十三号线车辆技术特点介绍

2017-05-22 17:01尹洪旭尹智勇孙闯
科技视界 2017年4期
关键词:转向架车体总线

尹洪旭+尹智勇+孙闯

【摘 要】本文介绍了广州地铁十三号线车辆的主要技术性能及参数,车辆主要系统车体、转向架、牵引系统、辅助供电系统、列车管理系统、制动系统、空调、广播系统、车门等主要系统的技术特点。

【关键词】地铁车辆;轮盘制动;可视紧急报警;铝合金

0 概述

广州地铁十三号线车辆是国内城市首个时速100km/h,8节编组的A型地铁车辆,该车型的主要技术特点是采用了铝合金焊接结构轻型车体、高速转向架、适应更高速度的铝制轮盘制动技术、先进的网络集成控制技术、节能型的空调系统、可视乘客报警系统及轴承检测系统等大量新技术,使车辆具有更高的可靠性、更低的能耗和更舒适的乘坐环境。

1 技术性能

1.1 车型与列车编组

车辆采用6动2拖8节编组,编组形式:-Tc+Mp1+M1+Mp2 = M2+M1+Mp1+Tc-。其中Tc:带司机室拖车;Mp1、Mp2:带受电弓动车;M1、M2 :不带受电弓动车;-:全自动车钩;=:半自动车钩;+:半永久牵引杆。

1.2 车辆主要结构尺寸

2 主要系统及部件

2.1 车体

车体采用整体承载的轻量化焊接结构的铝合金车体,由底架、侧墙、端墙、车顶和司机室(仅Tc车有)等六部分组成。材料采用6000系列时效硬化型铝合金,强度、刚度、模态及稳定性满足EN12663《铁路车辆 铁路车辆车体结构要求》要求,并经过有限元分析验证。车体承受径向压缩载荷1250KN,径向拉伸载荷960KN。

头车司机室设计带有防爬的吸能结构,满足EN15227《铁路应用 铁路车体的防撞性要求》中C-II类车辆25公里碰撞的要求。

2.2 转向架

转向架为无摇枕两轴转向架,分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架。最高运营速度100 km/h、构造速度110 km/h。动车转向架配备有牵引驱动装置和相应设备。构架采用横梁为无缝钢管的箱形钢板焊接构架,拖车构架留有动车设备接口,可以实现动拖车构架互换。另外本项目装有轴箱轴承及齿轮箱轴承检测装置,不仅能检测轴承温升,还能检测轴承的振动和冲击,可实现走行部关键部件的车载在线实时诊断,实现故障早期预警和分级报警,准确指导车辆的运用和维修。能保证车辆的运行安全,提高车辆的可靠性。

2.3 牵引系统

列车电气牵引系统采用VVVF逆变器-异步鼠笼电动机构成的交流电传动系统,采用车控方式。IGBT功率元件,VVVF逆变器为热管散热器走行风冷;采用高性能的交流传动直接转矩控制策略,具有反应迅速、可靠的空转/滑行保护并优先使用电制动。

主电路采用两电平电压型直—交逆变电路。經受电弓受流输入的DC1500V由VVVF逆变器变换成频率、电压均可调的三相交流电,向异步牵引电动机供电。VVVF逆变器由一个IGBT逆变模块单元组成,驱动4台牵引电动机,逆变模块单元将逆变单元与制动斩波单元集成在一起。当电网电压在1000V~1800V之间变化时,主电路都能正常工作,并方便地实现牵引—制动的无接点转换。牵引主电路原理图见图1。

2.4 辅助电源系统

列车装有4台辅助逆变器,分别装在第Tc、M1车车下,辅助逆变器输出AC380V/220V/50Hz电压, 蓄电池充电机输出DC110V电压,辅助电源系统AC380V输出采用并联供电技术,具有冗余度高、可用性高的特点,在任一台辅助逆变器箱故障时,剩余的三台辅助逆变器箱仍能满足列车负载供电需求。

辅助电源将直流电压(DC1500V)逆变成三相交流电压(AC380V),为空调、空气压缩机、照明等提供稳定的三相四线制的交流电压;蓄电池充电机采用DC/DC高频变换技术, 将DC1500V输入电压变换成稳定的DC110V电源,作为列车直流照明、各系统控制回路以及车载信号和通信设备的直流电源,同时为DC110V蓄电池组充电。

2.5 列车管理系统(TCMS)

列车控制系统采用分布式总线控制方式,采用当前轨道交通行业技术先进的TCN总线,其中主控单元具有热备冗余功能,最大程度的确保系统安全。同时通过使用专用事件记录仪,将车辆运行过程中一些重要的行车数据与故障数据记录下来,便于车辆的维护保养。

该系统使用了两级总线结构,其中列车总线和车辆总线均采用多功能车辆总线MVB,其电气接口为电气中距离EMD介质,传输速率为1.5Mbit/s。4个中继器之间使用了列车总线,为MVB列车网络,EMD介质;每个中继器下面有一个车辆总线MVB网络,同样为EMD介质;具体网路拓扑结构如图2所示。

2.6 制动系统

制动系统具有常用制动、紧急制动、快速制动、保持制动、停放制动和滑行控制功能等。常用制动中以电制动为主,制动力不足部分由空气制动补充。采用EP2002 空气制动系统,通过EP2002的两个核心产品来形成分布式制动控制网络。包括EP2002网关阀与EP2002智能阀。每节TC/MP2/M2车有一个EP2002网关阀和一个EP2002智能阀,每节MP1/M1车有两个EP2002智能阀。每个阀都安装在相应的转向架上(每个转向架一个阀)。EP2002智能阀(B07)提供每个转向架的常用制动、紧急制动和滑动保护。EP2002网关阀(B06)除了具备EP2002智能阀的所有功能外,还为制动管理与列车控制系统提供接口。可以将常用制动力要求分配至列车装有的所有制动系统,以达到司机/ATO要求的制动力。

基础制动装置采用铝制轮盘制动方式,每辆车每个轮均配备盘式制动装置,每列车的基础制动单元为同一种型式。采用铝盘材质制动盘,与标准铁盘相比,重量更轻;并且铝盘的高导热性降低了盘的温度,使制动盘热容量性能更优,有效降低了热裂纹出现几率。

2.7 空调系统

每个客室装有2 台变频空调机组,分别位于列车车顶的1/4 和3/4 位置,采用两端送风、回风的形式。每个机组采用两套独立的制冷回路,可根据客室需要自动调节频率,实现能力调节。保证在任何工况下实现空调机组的最大制冷能力输出。高效节能直流变频技术,使压缩机振动噪音小,效率高;能效比提高,更加节能环保。

2.8 广播系统

采用以太网传输的全数字列车广播系统,所有音频信息都是以数字形式通过以太网传输,系统中的功率放大器采用全数字D类功放,效率高达90%,同时系统满足冗余要求,任何一个单点故障不影响系统的正常运行,分别在列车两端的司机室配置两套控制设备,彼此相为冗余。

乘客紧急报警具有可视对讲功能,当客室出现紧急情况或突发事件时,乘客按下紧急报警器上的报警按键,可与司机进行通话;同时司机室内广播触摸屏自动显示该紧急报警器的视频图像,司机可以清晰地观察到报警人的状态,从而方便司机采取有效措施。

2.9 车门

整列车客室车门采用等间距布置方式,间距为4560mm;每辆车每测设置5套电动塞拉门,当门完全关闭时,门扇与车辆的外表面平齐。在客室内每套车门右上方设置有紧急解锁装置。每辆车外两侧各设1个车外解锁装置,使工作人员在紧急情况下可以通过方孔钥匙从车外打开车门。

此外,司机室两侧各设置一套手动内藏门,车两端的司机室中部设置紧急逃生门。其中逃生门锁闭装态时紧急疏散坡道折叠并固定在逃生门后面,占用空间小,不影响逃生门窗户的可见度。打开后是带有扶手的坡道式结构,简单坚固、安全可靠且易于操作,坡道板能自动展开,以用于疏散人群。使用结束后,逃生门系统可手动回收。

3 结束语

广州地铁十三号线车辆采用的多项新技术,使车辆更加安全可靠、节能环保,为今后对高速、高端地铁车辆的需求打下基础。

目前车輛研制工作已经完成,正在进行型式试验,预计2017年末正式投入运营。

【参考文献】

[1]GB 7928-2003,地铁车辆通用技术条件[S].

[2]陶功安,袁立祥,马喜成.广州地铁3号线地铁车辆[J].机车电传动,2006,4∶53-59.

[责任编辑:朱丽娜]

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