都市快轨交通 第19卷第1期2006年2月机电工程URBAN RAPI D RA I L TRANS I T广州地铁4号线直线电机车辆庞绍煌 高 伟(广州市地下铁道总公司 广州 510030)摘 要 通过对广州地铁4号线直线电机车辆的介绍,阐明直线电机车辆的技术性能和特点。
关键词 广州地铁 直线电机 车辆技术1 车辆及其主要技术规格广州市轨道交通4号线直线电机车辆是由南车四方、川崎重工、伊藤忠联合体设计、制造的,每一列车由四节全动车组成。
列车编组为A B B A,其中A 车为带司机室的车辆,B 车为不带司机室的车辆。
车辆由第三轨DC 1500V 供电,采用铝合金车体、径向柔性转向架、微机控制的电空架控的制动系统、空调机组系统、电动塞拉门系统、乘客广播和信息显示系统等世界先进技术。
车辆采用直线电机牵引的交流传动系统;采用I GBT 元件和脉宽调制技术的牵引VVVF 逆变器,实现牵引和再生、电阻、高转差率、反接制动控制,正常状态可不使用机械制动。
采用I GBT 元件的辅助逆变电源系统,实现对列车交流负载、直流负载供电及对蓄电池充电;采用微机网络通信控制的列车控制管理系统,实现列车的控制、故障诊断、子系统监控;设有ATC 装置,实现列车的自动保护、自动操作和自动监视;设有ATO 自动控制功能,其中单辆车的载客量为同类型车的世界之首,直线电机功率亦为同类车型之最。
采用无线通信装置,实现与地面的通讯联络等,具有爬坡能力强、通过小曲线半径能力好低、噪声等优点。
线路条件:最大坡度:正线60 ,车辆段70最小平面曲线半径:正线R 150m,车辆段R 60m 供电电压:DC 1500V受电方式:车辆段为柔性接触网隧道内、高架线路区段为第三轨收稿日期:20060116 修回日期:20060123作者简介:庞绍煌,男,车辆中心副总经理,从事新线地铁车辆引进、招投标和项目管理工作,p ang sha ohua ng@g zm tr .com列车总长:71640mmA 车长度:17600mmB 车长度:16840mm 车体外部最大宽度:2890mm车辆高度(轨面至车顶高、新轮):3625mm 转向架中心距:11140mm 车辆固定轴距:2000mm车轮直径(采用整体辗钢车轮,新轮):730mm 车轮直径(半磨耗):690mm 车轮直径(全磨耗):650mm 轮对内侧距:1353 2mm 客室车门数量:3对/侧客室车门的净开宽度:1400 4mm 客室车门的净开高度:1860 10mm 贯通道宽度:1300mm 贯通道高度:1900mm A 、B 车(空车):约29t /辆车辆载客量:座位数量(全部纵向布置):A 车28座,B 车32座 A W 2:A 车218人,B 车243人 A W 3:A 车313人,B 车348人列车动力性能(在额定负荷(AW2)、平直干燥轨道、额定供电电压情况下)列车结构速度:100k m /h 列车最大运行速度:90k m /h起动平均加速度(0~35km /h ):大于等于1.0m /s2在额定负荷(AW 2)下,全部动车工作时,4号线正线列车平均旅行速度大于等于52km /h列车制动特性(在额定负荷(AW2)、平直干燥轨道、车轮半磨耗状态、额定供电电压情况下)常用制动平均减速度:大于等于1.0m /s 2 紧急制动平均减速度:大于等于1.3m /s 2车辆外形尺寸如图1和图2所示。
77都市快轨交通 第19卷第1期2006年2月URBAN RAPI D RA I L TRANS IT2 车辆主要系统2.1 车体车体结构采用轻量化设计,整体承载结构,底架无中梁。
车体采用大断面挤压铝型材全焊接结构,地板、车顶、侧墙、端墙采用隔热和隔音材料。
每节车每侧设置3套电动塞拉门,列车中间车辆连接设有贯通通道。
A 车司机室端采用全自动车钩,另一端为半永久车钩;B 车一端采用半永久车钩,另一端为半自动车钩。
车钩后端部设有可复原的能量吸收功能的缓冲机构,A 车底架前端设防爬器。
2.2 转向架采用庞巴迪的B M 3000型直线电机径向转向架。
转向架采用高锰合金焊接构架内置布置方式,轮径全新为 730mm,以降低重心和重量。
一系悬挂装置为金属橡胶弹簧弹支承的弹性定位装置,并具有利于曲线通过的轮对自导向功能;二系悬挂装置为空气弹簧带摇枕结构,并设有抗侧滚扭杆装置。
基础制动为外置式盘式制动,每根轴装备2个摩擦制动盘,每个制动盘配备1个盘式制动单元。
盘式单元制动器安装于转向架端梁两侧。
直线电机采用三相直线感应电机(LI M ),冷却方式为自然冷却式,额定功率155k W 。
每节车配置2台两轴径向转向架,每台转向架安装1台直线感应电机。
直线电机悬挂于两轴箱的支撑横梁上,其悬挂高度不受一系簧空、重车高度变化、动挠度变化和橡胶弹簧蠕变的影响,能够保持直线电机与感应板的间隙保持相对稳定,其间隙可控制到9mm 。
直线电机悬挂在支撑横梁的吊臂上,吊臂安装在支撑梁上,共有5个吊臂,形成直线电机5点悬挂。
直线电机的运动通过吊臂传递给直线电机连接节点,这种设计的3个牵引连杆及5个吊臂杆可以承担纵向牵引力、制动力和垂向吸引力。
直线电机悬挂系统设有4个调整机构及弹性装置,与一系簧互为独立的结构。
感应板结构采用爆炸焊方式将铝板焊在钢板上,宽度为360mm,铝质材料厚为7mm 。
2.3 牵引、电制动主电路通过HB 和线路接触器连至输入电网,从电网获得电能。
VVVF 逆变器将1500V 直流电压转换为驱动三相直线感应电机所需的三相交流电压,采用1台VVVF 逆变器向2台直线感应电动机供电的交流传动系统,直线电机控制方式为间接矢量控制方式。
VVVF 逆变器采用I GBT 元件和脉宽调制技术;VVVF 逆变器系统采用微机控制技术,并有诊断和故障信息储存功能。
逆变器由I GBT 模块组成,能够实现变压变频控制,控制牵引电机的磁通量和转矩,使得列车速度能在一个很宽的范围内调节。
它还能够实现牵引/再生、电阻、高转差率、反接制动操作和向前/向后操作,不需切换主电路,而是通过对滑差频率及输出相序的控制来实现。
2.4 辅助电源辅助电源(SI V )将直流电压(DC 1500V )逆变成三相交流电压(AC 380V ),为空调、空压机、照明灯及控制电路等提供稳定的三相交流电压;直流输出电路将交流电压(AC 380V )整流成蓄电池与低压直流负载使用的DC 110V 电压。
每列车装有2台(组)辅助逆变器(DC /AC);每列车配备2台蓄电池充电机(AC /DC),产生DC 110V 直流电源,作为蓄电池充电和直流负载的电源;每列车装有278广州地铁4号线直线电机车辆URBAN RAPI D RA I L TRANS I T组蓄电池,其容量应能满足在无DC 1500V 电源时提供列车紧急负载(包括紧急照明、紧急通风、开关门等)运行45m in 的要求。
列车客室内部照明灯具平行布置在车辆顶部两侧,灯具具有耐振动、耐冲击和防潮的性能,并符合有关噪声标准。
2.5 空气制动系统每列列车上装备2台交流驱动的空气压缩机,以及与其配套的空气供给系统;空气制动采用微机控制的电空制动系统,具有根据载荷调整制动力的功能。
2.6 ATC 装置列车具有配备司机的全自动驾驶功能,配备自动控制系统(ATC ),包括列车自动驾驶(ATO )、列车自动监控(ATS)、列车自动保护(ATP ),可自动折返。
列车降级运行控制采用人工驾驶。
2.7 列车控制技术列车控制留有接口,以便将车辆状态与故障自诊断信息通过车载的无线设备,传输给位于车辆段的DCC 。
列车管理系统(TM S)集中提供了控制和监视车载系统和设备的功能,列车的操作及车载系统的故障诊断、故障数据记录、事件分析和报告等功能都集成在一个分布式智能系统中。
列车采用了硬联线控制为主、TM S 系统控制为辅的控制方式。
列车控制系统的核心是CCU ,包括两个中央处理单元(CP U 1和CP U2),具有一个额外的接口用于显示单元。
2.8 通信设备列车设置车载通信、广播设备,可实现客室与司机室之间的双向通话,并留有可实现OCC 直接向客室及司机室通话的功能。
每节车厢内设置4个LCD 可视频显示单元,播放高质量的视频图像和对图解图像进行显示,可实现光盘信息播放的功能,并留有通过车载无线设备实现即时插入文本的播放接口。
每节客车车厢内的每对车门上方设置车站地图闪灯式报站装置,用于显示车辆运行方向、换乘信息及到站显示。
3 结语总之,广州地铁4号线直线电机车辆的投入使用,标志着我国已结束无直线电机轨道交通系统的历史,在我国城市轨道交通市场上形成与国外企业竞争的局面,在打破国外垄断、降低生产成本等方面产生很大的经济效益和社会效益。
参考文献[1]魏庆朝,冯雅薇,施翃.直线电机交通模式及技术经济特性[J].都市快轨交通,2004,17(1).[2]陈韶章,吴俊泉,刘智成.直线电机运载系统技术在广州市轨道交通中心的应用[J]地铁与轻轨,2003(6).责任编辑:郭洁The Linear Mot or Vehi c l e in Guangzhou Metro L i n e 4Pang Shaohuang Gao W e i(G uangzhouM etro Cor porat i on ,Guangzhou 510030)Abs tr ac:t The li n ear m otor veh icle and its techn icalspecifica ti o n in Guangzhou m etro li n e 4are i n troduced .The co mponents o f the vehic le syste m,inc l u d i n g car body ,bog ie ,po w er tracti o n ,secondary pow er ,air brake syste m ,au to m atic con tro l syste m,train control techno logy and co mm unication equ i p m ents ,are analyzed .And the fea t u re and characteristics o f it are c larified .Ke y wor ds :Gua ngzhou m etro ;linear m otor ;vehicle technology深港地铁一卡通将成现实近日, 深圳通 与 八达通 (香港)在技术上已无缝链接,一卡通深港将成为现实,该收费装备系统填补了内地该领域的空白。