关于宁波市轨道交通2号线一期工程车辆编组配置

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关于宁波市轨道交通2号线一期工程车辆编组配置

作者：黄慧建

来源：《科技资讯》 2011年第8期



黄慧建

(宁波市轨道交通集团有限公司 浙江宁波 315010)

摘 要:通过分析宁波市轨道交通2号线初步设计文件,对4辆列车编组配置方案进行综合比较,包括列车设备布置、故障救援能力、车辆采购成本等,认为3M1T方案1(三辆动车+一辆拖车)是较为合理的配置方案。

关键词:轨道交通 车辆 编组 配置

中图分类号:U239.5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(b)-0064-01

宁波市轨道交通2号线一期工程采用地下铁道制式,VVVF交流传动,DC1500V架空接触网方式的B型车。车辆采用铝合金的鼓形车体,列车两端为准流线形,初期采用4辆编组,远期为4、6混跑的车辆运营方式。在4辆编组列车中,动车与拖车的配置一般有四种形式:2M2T(两辆动车+两辆拖车)、3M1T方案1(三辆动车+一辆拖车)、3M1T方案2(两辆动车+两辆半动车)、全动车。通过前期的计算和分析,2M2T配置的4辆列车在AW0工况下无法满足在最大坡道救援6辆AW3

列车的要求。现重点从列车设备布置、故障救援能力、车辆采购成本等综合比较其它三种方案。

1 列车设备布置

列车设备配置和布置是为了保证性能和功能满足车辆轴重平衡要求,有利于检修维护保养以及实现低的运营和维修成本。列车主要设备包括车体、转向架、牵引逆变器、牵引电机、辅助逆变器、蓄电池组、空气压缩机等。其中辅助逆变器和蓄电池的重量分配以及牵引逆变器的配置对车辆轴重平衡尤为关键。

1.1 全动车

全动车是指4辆M车编组,每辆车车底都有牵引电机、VVVF装置等设备。若不合理布置及限制定员人数,轴重可能会超过14t。

1.1.1 辅助逆变器与蓄电池的重量分配

由于全动车配置列车没有拖车可以单独安装辅助逆变器与蓄电池,只能采用分散式的辅助逆变器来平衡重量。对于蓄电池的安装,由于主流的安装模式是每列车的两节拖车上分别安装一组蓄电池,但全动车编组只能在每节动车上安装半组蓄电池组来平衡重量,各蓄电池组间需添加串联线,其技术可靠性也会受到影响。另外动车车底空间布置较满,给蓄电池箱安装带来一定的困难。

1.1.2 牵引逆变器的配置


对于最高运行速度80km/h的4辆编组列车,其粘着系数利用率非常低。以1.0m/s2的起动平均加速度起动,AW3工况下粘着系数约为0.15,起动轴牵引力约为22kN/轴;AW0工况下粘着系数仅约为0.1,起动轴牵引力约为10kN/轴,对牵引逆变器的额定容量造成很大的浪费。要是将起动平均加速度提高至1.2m/s2,虽能提高粘着系数,但此数值不宜过高,否则乘客感觉不适。若降低牵引逆变器的额定功率,提高牵引逆变器的容量利用率,但其重量和尺寸并不会因此而明显降低。

1.1.3 对ATC速度传感器的影响

在通常情况下,ATC速度传感器应该安装在拖车轮轴上,才能准确反映列车速度。因为非动轴在不使用空气制动时不会出现空转、滑行。对于全动车配置,ATC速度传感器只能安装在动轴上,对ATC速度采样会产生很大影响。

1.2 3M1T方案1

3M1T方案1是指三辆动车+一辆拖车(MPC+T+M+MPC),MPC为带司机室和受电弓的动车,M为普通动车,T为拖车。T车可以承受辅助逆变器、蓄电池、空气压缩机重量。为了平衡分布辅助逆变器系统与蓄电池重量和容量,最好采用分散式的辅助供电系统。

对于平衡每节车的蓄电池组重量,有两种方式:(1)T车承受两组蓄电池的所有重量,同时两个空气压缩机分别安装在T车和M车上。T车安装两组蓄电池后,基本可以满足车重要求,同时确保两节MPC车配置的一致性及满足轴重要求。但列车解编成两个单元之后会出现M+MPC单元没有配置蓄电池组,无法进行相关的低压试验。(2)两组蓄电池独立分装于两个分解单元,T+MPC单元中T车承担全部蓄电池组重量,M+MPC单元中各车来平分蓄电池组重量,但M车和MPC车车底安装空间有限。

1.3 3M1T方案2

3M1T方案2是指两辆动车+两辆半动车(MB+MA+MA+MB),MA为带一个动力转向架和一个无动力转向架的半动车,MB为带两个动力转向架、司机室的动车。此方案也可以是MA车为动车,MB车为半动车。

虽然列车只有2种车型,能很好地控制车辆配重,但每辆车都要配置牵引逆变器,其数量与全动车一致,失去3M1T经济效益。若采用一个牵引逆变器控制两个MA车上的4个牵引电机,减少逆变器数量,但两MA车之间的长距离输出高压电缆可能会带来诸多问题,从而影响设备的安全性和可靠性。

2 故障救援能力

动轮与钢轨上的接触点没有相对滑动,即相对速度为0时,车轮与钢轨间的粘着力为:FN=μG。

FN为由轮轨间的粘着条件决定的粘着力;

μ为轮轨间的粘着系数;

G为动轮载重。

因轮轨间无相对滑动,车轮正常向前滚动。当F增大超过粘着力的极限值时,轮轨间的粘着破坏,动轮因无足够的水平支撑力,开始在钢轨上滑动发生空转。这时钢轨对车轮的反作用力FK(牵引力)由静摩擦力变为动摩擦力而急剧下降。随着轮轨间相对滑动速度的增加,动摩擦系数


越来越小,粘着力的下降则更为严重,车轮加速空转。列车牵引力最大值在任何时候都不得超过车辆各动轮与钢轨间粘着力的最大值的总和。

根据《GB/T 7928--2003地铁车辆通用技术条件》6.19条要求,全动车编组在正线最大坡道上故障救援肯定不会存在问题,需考虑远期4、6混跑时3M1T的故障救援情况。

通过计算分析得出:AW0工况下3M1T列车的坡道起动最小加速度为0.0833m/s2时,动轴每轴牵引力要达到16.1kN才能对AW3的6辆4M2T编组列车救援,此时粘着系数μ=0.189。结合其它地铁公司运行经验,干燥轨面时,在30‰坡道上以0.083m/s2起动加速度,粘着系数为0.194,救援可以实施。

3 车辆采购成本

车辆采购成本主要考虑动车牵引系统的采购成本,以某车控牵引设备为例,其总价约为180万/辆,其中牵引逆变器约为45万/套,制动电阻约为6万/套,牵引电机约为9万/台,齿轮箱和联轴节约为7万/套。全动车编组列车,牵引设备总价为237万/辆;3M1T方案1,牵引设备总价为208.7万/辆;3M1T方案2,牵引设备总价为221.5万/辆。通过对比不难看出,3M1T方案1的初期车辆采购成本最低。

4 结语

通过上述分析比较可知,3M1T方案1不仅列车设备布置满足安装条件,重量管理符合要求,采购成本更具优势,是较为合理的配置方案。目前国内轨道交通处于高速发展时期,各地铁用户在列车车辆动车与拖车配置的选择过程中,可结合本地的实际情况进行综合评估决策。

参考文献

[1] 陆缙华．关于6辆地铁列车编组的动车与拖车配置[J]．都市快轨交通,2006(3):15．

本文来源：https://www.wddqxz.cn/c9a9683084c24028915f804d2b160b4e767f8166.html