北京地铁5号线电动客车

北京地铁5号线电动客车 仅小:霹冒 钱署麴窘雾 郭景英刘玉民骆起 摘要:介绍北京地铁5号线车辆的各项技术性能指标. 关键词:地铁车辆;不锈钢车体:车辆;性能指标 0概要 北京地铁5号线是北京城市轨 道交通路网中一条重要的南北干线, 线路全长27.6km,其中地下线长 14.7km,地面及高架线12.9km. 在太平庄设车辆段一座,在宋家庄设 停车场一座.该线于2007年10月7 日载客试运营,车辆为DC750V第 三轨供电的B型车,6辆编组,3动 3拖(图1,2). 车辆由长舂轨道客车股份有限 公司设计制造,首批生产32列192 辆.车辆采用了外表面不涂装的轻 量化不锈钢车体,流线形设计.电气 牵引及其控制系统,辅助电源系统, 空调装置,监控系统和驱动装置由 日本住友商事和日立制作所提供; 制动和风源系统由德国KNORR公 司提供. 1技术性能指标 (1)列车编组方式为+Tc—M — T—M—M—Tc+,其中:Tc 为有司机室的动车,M为无司机室 的动车,T为无司机室的拖车,+表 示半自动车钩,一表示半永久棒式 车钩. (2)最高运行速度80km/h; 平均技术速度不低于50km/h(不 站停运行);平均旅行速度不低于 36km/h(平均站停时间30S);平 均起动加速度:从0加速到40km/h 时不小于0.83m/s,从0加速到 80km/hl~不小于0.5m/s;平均制 动减速度:最大常用制动时不小于 1.0m/s2,快速制动时不小于1.2 m/s2,紧急制动时不小于1.2m/s; 冲动限制(除紧急制动和保护电路 工作时)不大于0.75m/s:.车辆主 要参数见表1. (3)坡道救援能力.一列6辆编 图1车辆在厂内环线上试验 图2车辆在北京试运营 表1车辆主要参数 主要尺寸;/mm长19000,宽2800,高3800 定员(座席)/人Tc车:226(36),M,T车:243(42) 设计重量tTc车:30,T车:29,M车:35 转向架.薯-一无摇枕空气弹簧转向架,M车传动齿轮的齿数比:7.69 主要0嘉耄. 一啮式霉暑善的变压变Vv制 制动方式薰i毒电制动与空气制动相配合,带有滑行控制功能. 车载设备誊.llATO自动驾驶,ATP列车自动防护系统,车载无线通信. 列车通过葶1n 曲线半径l/曲薯 郭景英:长春轨道客车股份有限公司城轨客车开发部,部长,高级工程师,长春I50062 坝代埙市葺n嬗交通”1/2008MODERNURBANTRANSIT?口 ?小冒 且的空车能将另一列停在30%o坡道 E的6辆编组超员故障列车移至最 匠的车站(上坡道上起动).清客后, i丁将停在30%o坡道上的6辆编组故 蕈车送到远距离车辆基地(上坡道 匕起动). (4)车内噪声水平:在停车状 ?下,客室内部辅助设备噪声水平 超过69dB(A).车外噪声水平: 0车以60×(1?0.05)km/h的 亘定速度运行时,车辆发出的噪声 超过80dB(A). 在降低噪声方面采取了以下措 叵:车体钢结构喷涂德国汉高阻尼 起,车下空压机,转向架等部位安装 j本隔声毡,容易产生振动的地方粘 占美国3M公司的粘弹性阻尼膜等, 而使车内外的噪声水平较以往车辆 口要求降低了3,4dB(A). 车体及内装 . 1车体 北京地铁5号线车辆采用不涂 不锈钢车体(图3),车体纵向强 ,满足承受800kN压缩静载荷要 .车体承受自重,载重,牵引力, 0动力等载荷及作用力,并能承受 5km/h速度联挂时的冲击力.车 钢结构采用薄壁,筒形整体承载 构. 图3车体钢结构 在首尾车 底架设有防爬 装置,以防止发 生剧烈冲撞时 相邻车辆相互 挤压车厢.在防 爬装置尾端的 底架端部结构 具有能量吸收图5 功能,一旦发生 撞车事故,底架端部结构可以将冲 撞产生的超出车钩所能吸收以外的 能量降到相对较低的水平,从而使 乘客受伤的危险降至最低程度. 车体前端吸能结构设计的原则 是,当一列空载(AW0)状态下的 列车以25km/h的速度与一列空载 (AW0)静止状态下的列车相撞时, 车钩缓冲器,车钩压溃管,前端吸能 缓冲区顺序作用(前端吸能0.8MJ, 车钩吸能0.6MJ),保证司机与乘客 不受伤害,且客室不损坏. 2.2车钩及缓冲装置 车钩缓冲装置分为半自动密接 式车钩缓冲装置(图4)和半永久棒 式车钩缓冲装置(图5)两种,前者 安装在带司机室车的前端,后者安 装在列车的各车厢之间. 在半自动密接式车钩缓冲装置 上设有可恢复型橡胶环缓冲器和可 吸收能量的可压溃变形管;半永久 棒式车钩缓冲装置上设有可压溃变 形管;能有效地吸收撞击能量,缓 和冲击,避免损坏车辆.在冲击速度 不大于5km/h时,缓冲装置不产生 永久变形. 半永久棒式车钩缓冲装置除遇 到紧急状况或进行大修之外,一般 无需解钩,半永久棒式车钩只能以 手动方式解钩. 目MODERNURBANTRANSIT1/2008坝代墟市轨暹交通 半永久棒式车钩缓冲装置 半永久棒式车钩由两个车钩半 部组成,两个半部用卡环连接在一 起.这种结构拆卸方便,可形成一个 具有良好刚性,密接性和安全性的 整体.这种车钩允许连挂车辆进行 竖曲线和平曲线和回转运动.橡胶 环缓冲器尾座可以有效地缓和冲击 和牵引两个方向上的载荷.车钩两 半部对接后,风路会自动连接起来. 2.3客室内装 车内装饰包括地板,顶板,墙 板;客室内部设备包括门,窗,座椅 及扶手和立柱,车内照明,列车广播 及显示器件,空气调节装置,采暖装 置.车内装饰,布置及车内设施应满 足防火要求. 客室内装设计,在确保功能完 善的基础上,达到造型新颖,美观大 方,色调协调,明快,柔和,富有现 代气息的效果,充分体现人性化设 计理念(图6). 图6车辆内装 (1)客室地板采用在波纹钢板 上面铺设铝蜂窝隔音地板(厚20 mm时,计权空气声隔声量28dB (A))和粘贴地板布的非木结构型 式.地板使用难燃性.对车下设 备(如空压机组,转向架等)主要噪 声源区域地板作特殊隔声处理.地 板布为聚合材料,覆盖在地板结构 上,采用粘接安装,尽量采用宽幅地 板布以减少接缝.地板布的厚度不 小于2.5mm,具有抗压,抗拉,耐 磨,防火,防滑,隔热,吸音,减振, 耐酸,耐碱,寿命长,不开裂等特性, 而且具有美观,易于清洁的特点. (2)客室车门.每辆车每侧设 4套双扇电动内藏式拉门,车门采用 微处理器控制的电动机驱动装置, 并具有自诊断功能和故障记录功能. 传动装置采用齿带传动方式,为便 于安装和维修,导向装置,驱动装置 和锁闭装置等集中组合成一个紧凑 的功能单元.车门设置机械锁闭机 构,故障隔离装置,紧急解锁和重开 门等安全设施. (3)客车侧窗的型式为单元组 合式固定车窗.司机室前风挡玻璃 采用安全电热玻璃,并设置了雨刷 器和遮阳帘. (4)客室座椅材质采用玻璃钢 材料,具有良好的可清洗性能和防 滑性能. (5)车辆间设置宽度为1300 mm,高度为l900mm的贯通道, 使整列车浑然一体. (6)车内两端设有可以和司机 进行紧急通话的装置,便于乘客在 紧急情况下与乘务员联络. (7)客室内的LCD旅客信息显 示可实时显示新闻图像和旅客出行 信息. (8)终点站显示装置安装于司 机室内,文字向车外.车外侧信息显 示装置用以显示列车运行方向,区 间等.显示装置采用三色超高亮度 发光LED模块显示,字迹醒目. 3电气牵引及其控制系统 (1)逆变器由大功率电力电子 器件IGBT(1700V/1800A)构成, 采用PWM方式对交流牵引电机进 行三相输出电压的变压变频 (VVVF)调节,从而对车辆的速度, 牵引电机的力矩,牵引一制动工况 转换及运行方向变换进行控制.采 用司机手动牵引,制动控制方式或 ATO自动驾驶方式.每辆动车采用 1C2M方式. (2)系统的保护完善,可靠,车 辆主电路设高速断路器,车辆的电 气保护能与牵引电站馈出的保护相 匹配. (3)监控系统,. (TMs)对客室空调进 行控制,同时利用监誊}o 视装置的监视和显示三solso 功能,在车辆发生故o 障时可以提示司机迅:: 速采取对策.趣j80 (4)系统采用了. 矢量控制,提高了控m 制灵敏度和精度,使260 系统的响应速度提高, 充分利用轮轨粘着条 件,并具有反应及时,. 有效,可靠的空转/滑20 行控制,尽快重新恢80 复轮轨间的粘着.. (5)系统还具有 空重车调节功能,即 可以按列车载重量在 了X小冒 空车到超员范围内自动调整牵引力 和电制动力的大小,使列车保持起 动加速度和制动减速度基本不变. (6)系统采用了微机控制并具 有自诊断功能,监视和保护功能完备. (7)系统本身产生的电磁干扰 受到有效抑制,不影响各种线路设 施和车载设备的正常工作.同时能 够防止外界对牵引系统产生的电磁 干扰. 牵引特性曲线见图7. 4制动和风源系统 车辆采用电制动与空气制动随 时配合的混合制动方式.以1辆动 车和1辆拖车为一个制动单元,制 动时优先使用电制动,当电制动力 不足或失效时,由空气制动补足或替 代.电制动与空气制动平滑转换,列 车无冲动.电制动采用再生制动 速度/kinh 图7牵引特性曲线(载重:超员) 坝代碾市轨垣交通1/2008MODERNURBANTRANSIT?目? 仪小冒 时,在变电站(所)增加了吸能装 置,提高列车电制动的使用效率, 可以最大限度地节约能源,并降低 隧道温升及噪声.车辆基础制动采 用单元踏面制动,可以自动调整闸 瓦间隙,减少磨耗,并带有停放制 动功能.制动系统为微机控制的数 字模拟式电空制动系统,它能在司 机控制器或ATO及ATP的控制下 对列车进行阶段的或一次性的制动 与缓解. 列车具有事故导向安全的紧急 制动系统,紧急制动电气系统为独 立的系统,并采用常时带电方式,一 旦失电列车自动实施紧急制动.紧 急制动完全由空气制动承担. 在风源系统中,空气压缩机采 用交流电机驱动的活塞式压缩机, 该压缩机组具有小型轻量化,低噪 声,易维修等特点,同时在该系统中 还设有除湿干燥器,二次冷却器等 附属设备. 制动特性曲线见图8. 5空调和电热采暖装置 每辆车设2台空调机组,分别安 装在车顶两端.由于受车辆限界限 制,采用薄型单元式空调机组,外形 尺寸为3320mm×l700mm×320 mm;空调机组为单冷型式并采用 下出风方式.每台机组送风量最 低不小于3600m/h,机外静压 不小于l50Pa;每台机组新风量为 l2l5m/h;空调机组在名义工况 下工作时制冷量为25000kCal/h. 列车各空调机组既可由司机集中 控制也可以由本车维修人员单独控制. 集中控制通过列车监控系统,对客室 空调的工况进行控制,并可以设定客 室温度.本车控制方式主要用于空调 维修检查. 每台空调 机组均包含2 套独立的,可 分别控制启, 停的制冷系 统,2套制冷系 统共用l台蒸 发器. 制冷剂采 用环保型 R407C制冷 剂. 在司机室 和客室座椅下 均设有电加热 器.客室内设 有20组电加热 器,电源为 AC220V.客 室电加热器由 司机集中控制,分”半暖”,”全暖” 2挡.电加热器设有热继电器和热熔 断器保护. 6辅助电源系统 辅助电源系统用作车辆空调, 电热采暖,照明,蓄电池充电,各系 统控制电路及列车监视系统,车载 信号和通信设备的电源.该系统具 有如下特点. (1)静止逆变器的功率元件采 用IGBT,并且采用微机控制. (2)列车的2辆拖车上分别装 有一台静止逆变器(SIV).每三辆 车组成一个供电单元,由拖车上的 静止逆变器供电. (3)在正常情况下,6辆编组列 车的2台静止逆变器各自承担自身 所在的供电单元的负载. ?口?MODERNURBANTRANSIT1/2008坝代壤市轫值交通 遵崖,kmh 图8制动特性曲线 (4)当其中一台静止逆变器故 障时,另一台静止逆变器可承担6 辆编组列车的负载,但空调负载须 减半. (5)每个供电单元装有一个扩 展供电箱,它具有自动检测辅助电 源断开负载的功能,经延时后实现 负载电源的自动转换. (6)系统有足够的过载能力, 在短时间内能承受负载起动电流的 冲击;并在负载突变条件下,瞬间 输出电压变化量小,不影响所有负 载的正常工作. (7)装有监视装置,具有自诊 断功能并能在司机室显示屏上显示 系统状态及故障情况,便于故障分 析和维修. (8)列车设有2个蓄电池箱,每 箱含有DCl10V,DC24V各一组,为 ?螂枷姗铷?姗?瑚枷?阴?如. 一一\苷.<\蠼旮皋 lul上F}上lE厂??j_L??卜?L???广?????广??-LL05050,m \一译爱辑专车一砧.蓑>\?fl】毒 辅助电源系统提供启动控制电源及 列车应急电源.同时,在列车无网压 时,能够向列车内部提供事故照明, 外部照明,通风,车载安全设备,广 播,通讯等工作电源. 7监控系统 监控系统对列车主要设备的运 行状态和故障进行自动信息采 集,记录和显示并兼有对列车辅 助设备的控制功能,数据可以读 出和打印. 该系统由司机台上的LCD彩 色液晶触摸屏显示器和控制器以 及安装在M车的监视中心和安装 在T车的监视终端组成.系统特点 如下. (1)具有列车出库前检测功能, 可做车门开关试验,列车起动试验, 制动试验等,并能显示列车的主要 状况. (2)具有自诊断功能,系统启动 时,自动进行自诊断并将诊断结果 通过显示屏显示. (3)具有乘务员支持功能,包括 列车状态显示,终点站,当前站设 定,故障信息和处理指导,运行图显 示并可对空调装置进行温度控制和 制冷能力设定. (4)具有检修作业支持功能,可 作试验或试运行测试和故障记录. 系统通过司机控制单元(VDU) 上的列车性能测定画面的起始操 作,对加速度,减速度,制动距离 数据进行测定,并对初速度,当时 的级位,制动模式等进行记录,存 储测定结果.这些数据可以通过PC 机读出. 该系统实现了开关门检查,辅 助电源系统检查,制动检查,空压机 仪小习1一 检查,自诊断等,通过表2转向架主要技术参数 读出装置与显示器的耀/玎1D1_l435 连接或通过IC卡,可誊漓运行速度跏.80 以读出车辆在运行过i轴距/?皿lll02200 程中发生故障时的详毒轮直径/ram—840(新轮)/770(全磨耗) 细数据记录,便于故障空簧存效童瀣l/彻. ,若要删除该记录零 ,需要通过密码才薹~It!RIt_?14 能实现.重量/t动车约7.o,拖车约4.6 (5)操作系统采用 简体中文版WindowsXP. 8转向架 动车转向架和拖车转向架结构 相似,均为无摇枕转向架.两种转 向架采用相同形式的轴箱定位装 置,横梁为无缝钢管的焊接构架,空 气弹簧,中央牵引装置,自动高度 调整阀,压差阀,横向油压减振器, 单元踏面制动装置和轮对等.动车 转向架还有牵引电动机,齿轮传动 装置,联轴节等.主要技术参数见 表2. 9结束语 北京地铁5号线首次使用国内 批量设计制造的轻量化不涂漆不锈 钢车体,具有日本第三代不锈钢车 体水平,满足标准B1型车三轨上部 受流限界的要求.经过两年的生产 实践检验,证明是成功的,对后续 不锈钢车的设计生产起到了指导和 示范作用,对于我国不锈钢城轨车 的发展更具深远意义.5号线是北 京2008年奥运会的第一个城轨工 程项目,该车充分体现了绿色奥 运,科技奥运,人文奥运,主要特 点如下. (1)不涂漆不锈钢车体采用不 锈钢点焊技术,消除了底漆,腻子, 面漆等涂装工序,体现出绿色环保 的设计理念. (2)车体的地板,车顶,侧墙, 端墙等均作隔声处理,车轮安装降 噪阻尼器. (3)内装简洁,明快,宽敞,舒 适,前端及外形通过不锈钢车体 本色与彩带装饰有机结合,新颖 别致. (4)设计安装了旅客信息及车 一 地无线传输实时新闻播放系统,客 室设置监控摄像系统. (5)前端设计首次采用能量吸 收结构,且配有带EFG3缓冲器及可 压溃变形管的车钩缓冲系统,提高 了安全性能. (6)车内座椅,扶手,标识,残 疾人轮椅固定器和盲文导向等服 务设施完全体现了人性化的设计 理念. (7)从设计结构上,已经采用 了规范化,模块化的设计理念,具有 良好的工艺性. 目前该车正在北京试运营,受 到广大市民的喜爱,5号线每天乘车 人数40多万,它给北京市民带来了 可观的经济效益和社会效益. 收稿日期2007.11.07 坝代壤市车,I饵交照1/2008MODERNURBANTRANSIT?