地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸方案

1、地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸方案摘要：簡要介紹了地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸需要解決的3個(gè)主要技術(shù)問題,著重介紹了上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸?shù)慕鉀Q方案,為今后地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸方案的設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：地鐵車輛;運(yùn)輸單元;過渡車輛;/p裝置;車輛控制單元;制動(dòng)1概述地鐵車輛鐵路運(yùn)輸是指地鐵車輛制造完成后,從制造廠家通過干線鐵路運(yùn)輸?shù)接脩舻倪^程。由于地鐵車輛與干線鐵路車輛的構(gòu)造以及制動(dòng)控制原理不同,因此,地鐵車輛的運(yùn)輸需解決以下3個(gè)主要技術(shù)問題:(1)地鐵車輛與干線鐵路車輛的車鉤型式和高度不同,需要解決地鐵車輛與干線鐵路車輛的聯(lián)掛問題;(2)根據(jù)中國?鐵路技術(shù)管理規(guī)程?對“關(guān)門車的要求,地鐵車輛在運(yùn)

2、輸過程中需要有制動(dòng)力,由于地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)與干線鐵路車輛的制動(dòng)系統(tǒng)不同,需要解決地鐵車輛的制動(dòng)問題;(3)地鐵車輛的構(gòu)造速度為90k/h,實(shí)際運(yùn)行最高速度為80k/h,因此地鐵車輛必須在80k/h以下的速度進(jìn)展運(yùn)輸。本文以上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸為例,著重介紹地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸?shù)慕鉀Q方案。2運(yùn)輸方案的實(shí)現(xiàn)為了減少運(yùn)輸過程中對地鐵車輛的沖擊,以及地鐵車輛與干線列車的聯(lián)掛,解決地鐵車輛制動(dòng)系統(tǒng)所需的風(fēng)源和110v直流電源等問題,我們在整列地鐵車輛的兩端各增加一輛過渡車輛。2.1過渡車輛的主要配置過渡車輛上主要配置以下設(shè)備:2臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組和油箱、2臺(tái)空氣壓縮機(jī)組和空氣枯燥器、水箱、蓄

3、電池組和充電機(jī)以及供押運(yùn)人員工作和休息的一些必備設(shè)施。由于地鐵車輛的110v控制電源和制動(dòng)用風(fēng)風(fēng)源全部來自過渡車輛,為了平安起見,過渡車輛上的柴油發(fā)電機(jī)和空氣壓縮機(jī)組都是進(jìn)展冗余設(shè)計(jì)的,假設(shè)一組壓縮機(jī)或柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障,另外一組可以及時(shí)投入使用,不需要停車處理。過渡車輛的位端車鉤采用干線鐵路客車通用的15#車鉤,位端車鉤采用地鐵車輛的半自動(dòng)車鉤(密接式車鉤),過渡車輛的其他構(gòu)造和要求根本與干線鐵路客車一樣。2.2運(yùn)輸聯(lián)掛的實(shí)現(xiàn)過渡車輛位端的15#車鉤高度為880,能與干線車輛進(jìn)展聯(lián)掛,位端的半自動(dòng)車鉤高720,能與地鐵車輛聯(lián)掛。在地鐵車輛運(yùn)輸過程中,兩輛過渡車與一列地鐵車輛或兩列地鐵車輛組成

4、一個(gè)運(yùn)輸單元,該運(yùn)輸單元作為一個(gè)整體不能分開,聯(lián)掛在干線列車的尾部,地鐵運(yùn)輸單元編組形式如圖1所示。這樣,地鐵車輛運(yùn)輸單元兩端都為15#車鉤,可以在任意一端與干線車輛進(jìn)展聯(lián)掛。同時(shí),運(yùn)輸完畢后,兩輛過渡車的半自動(dòng)車鉤聯(lián)掛在一起,組成一個(gè)回送單元,便于將過渡車輛回送到地鐵制造廠家。由于過渡車輛與地鐵車輛是通過密接式車鉤連接的,在運(yùn)輸過程中能有效減輕對地鐵車輛的沖擊,起到保護(hù)地鐵車輛的作用。2.3地鐵車輛運(yùn)輸過程中制動(dòng)和緩解的實(shí)現(xiàn)2.3.1地鐵車輛風(fēng)源和110v供電過渡車輛上的空氣壓縮機(jī)為地鐵車輛提供總風(fēng)和制動(dòng)用風(fēng)風(fēng)源?？傦L(fēng)是通過地鐵車輛和過渡車輛之間的總風(fēng)軟管提供的,總風(fēng)壓力控制范圍是75090

5、0kpa,與地鐵車輛正常工作時(shí)總風(fēng)壓力一樣。過渡車上的110v充電機(jī)和蓄電池可以向地鐵車輛的控制和監(jiān)控系統(tǒng)提供所需的110v直流電源。該電源通過車端連接器直接接到地鐵車輛的低壓箱,通過地鐵車輛的內(nèi)部連線將電源供給其控制和監(jiān)控系統(tǒng),這樣就無須額外增加和改造地鐵車輛的布線。2.3.2地鐵運(yùn)輸裝置(e/p裝置)地鐵車輛上加裝有列車管(連接到運(yùn)輸裝置),貫穿整個(gè)地鐵車輛。加裝的列車管通過車端列車軟管與干線車輛(過渡車)的列車管相連,列車管的定壓為500kpa。地鐵車輛的每個(gè)司機(jī)室內(nèi)各安裝一個(gè)運(yùn)輸裝置(e/p裝置),這樣的冗余設(shè)計(jì),防止在運(yùn)輸過程中某個(gè)運(yùn)輸裝置故障后地鐵車輛的制動(dòng)功能喪失,確保了運(yùn)輸過程

6、的平安。地鐵運(yùn)輸裝置是將干線列車的列車管壓力轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。該裝置將電信號傳送給地鐵車輛的車輛控制單元(vu),vu根據(jù)列車管的壓力變化產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)或緩解指令。該指令被地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)識(shí)別,從而使地鐵車輛產(chǎn)生與干線列車相應(yīng)的制動(dòng)或緩解動(dòng)作。地鐵運(yùn)輸裝置管路原理見圖2,電氣原理見圖3。2.3.3制動(dòng)和緩解指令地鐵車輛的制動(dòng)和緩解指令實(shí)際上是通過地鐵車輛上的車輛控制單元產(chǎn)生的。在運(yùn)輸過程中,e/p裝置檢測列車管(即貨物列車的列車管)的壓力,并將該壓力轉(zhuǎn)換為模擬電信號,傳給地鐵車輛的vu,vu將該值(瞬時(shí)值pins)作為列車管參考壓力pref。只要列車管壓力的下降速率不超過制動(dòng)穩(wěn)定性規(guī)定的速

7、率,該參考壓力值pref始終與列車管的瞬時(shí)壓力值pins一樣;當(dāng)列車管的減壓速率超過制動(dòng)穩(wěn)定性規(guī)定的速率時(shí),該時(shí)間的列車管參考壓力值pref將被存儲(chǔ)。假設(shè)列車管以高于制動(dòng)穩(wěn)定性規(guī)定的速率減壓,且減壓量的大小超過列車管的最小有效減壓量(定義為4050kpa),當(dāng)列車管停頓減壓后,此時(shí)的列車管壓力pins與參考壓力pref之差即為列車管的有效減壓量,該減壓量直接正比于所需制動(dòng)力的大校假設(shè)列車管壓力以一定的速率開始上升,并超過2030kpa后,vu將會(huì)發(fā)出制動(dòng)緩解指令。此時(shí)列車管瞬時(shí)壓力值pins也將作為列車管的參考壓力值被存儲(chǔ),作為下階段的列車管減壓量計(jì)算的參考壓力。圖4為地鐵車輛運(yùn)輸單元制動(dòng)緩解

8、與列車管壓力變化的曲線?？紤]到中國鐵路制動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性、安定性和靈敏度的要求,結(jié)合地鐵車輛的制動(dòng)控制要求,圖5給出了運(yùn)輸過程中地鐵車輛vu軟件定義的制動(dòng)穩(wěn)定性和安定性的取值1。2.3.4制動(dòng)目的曲線考慮到地鐵車輛運(yùn)輸時(shí),運(yùn)輸單元是掛在貨物列車的尾部,因此軟件設(shè)定列車管的定壓為500kpa。為了保證運(yùn)輸過程中地鐵車輛與貨物列車的制動(dòng)力匹配,減少制動(dòng)時(shí)的沖動(dòng),地鐵車輛的最大常用制動(dòng)減速度取值為0.6/s2,該減速度值對應(yīng)列車管的最大有效減壓量為140kpa。制動(dòng)目的曲線見圖6。2.3.5緊急制動(dòng)由于地鐵車輛本身的緊急制動(dòng)減速度為1.3/s2(通過緊急電磁閥失電實(shí)現(xiàn)),在運(yùn)輸過程中,為了防止緊急制動(dòng)時(shí)

9、減速度過大,產(chǎn)生劇烈的沖動(dòng),地鐵車輛的緊急制動(dòng)減速度分兩階段施加(見圖7)。當(dāng)列車管的減壓速率到達(dá)如圖5中所示的緊急制動(dòng)的減壓速率時(shí),地鐵車輛首先將按照0.75/s2減速度施加緊急制動(dòng);然后,在經(jīng)過運(yùn)輸裝置中的延時(shí)風(fēng)缸(見圖2)延時(shí)68s后,地鐵車輛的緊急制動(dòng)減速度最終到達(dá)1.3/s2,直至列車停下。地鐵車輛施加緊急制動(dòng)時(shí)有兩種情況:(1)e/p裝置檢測到列車管的減壓速率在7080kpa/s(見圖5,該值可調(diào)),此時(shí)前面的貨物列車施加緊急制動(dòng),同時(shí)地鐵車輛也會(huì)施加緊急制動(dòng);(2)當(dāng)緊急情況出現(xiàn)時(shí)(如地鐵車輛在運(yùn)輸過程中發(fā)生火災(zāi)或產(chǎn)生重大破壞時(shí)),押運(yùn)人員按壓司機(jī)室內(nèi)的緊急按鈕,導(dǎo)致列車管快速排

10、風(fēng)(見圖2和3),地鐵車輛施加緊急制動(dòng),同時(shí)前面的貨物列車也會(huì)施加緊急制動(dòng)。該種情況下操作緊急制動(dòng)是非常必要的。2.4制動(dòng)強(qiáng)迫緩解運(yùn)輸過程中地鐵制動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械或電器設(shè)備可能發(fā)生故障,為了確保運(yùn)輸過程中地鐵車輛的制動(dòng)可以得到快速緩解,不至于“帶閘運(yùn)行,運(yùn)輸裝置中設(shè)有一個(gè)強(qiáng)迫緩解按鈕。當(dāng)故障發(fā)生時(shí),地鐵車輛司機(jī)室內(nèi)的押運(yùn)人員將通過操作強(qiáng)迫緩解按鈕,使地鐵制動(dòng)得到強(qiáng)迫緩解,直到下一站停車時(shí)再進(jìn)展故障處理。3運(yùn)輸速度限制考慮到地鐵車輛的構(gòu)造特點(diǎn),地鐵車輛在干線鐵路上的最高限速為80k/h,因此,在地鐵車輛的承運(yùn)單上要注明限速80k/h。當(dāng)超速(88k/h)時(shí),地鐵車輛的vu將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸裝置中的緊急放風(fēng)

11、閥急劇排放列車管的風(fēng),此時(shí)地鐵車輛和貨物列車同時(shí)產(chǎn)生緊急制動(dòng),以保護(hù)地鐵車輛的運(yùn)行平安。4空氣彈簧狀態(tài)為了保證地鐵車輛的運(yùn)輸平安和進(jìn)步運(yùn)輸速度,在運(yùn)輸過程中,地鐵車輛的空氣彈簧處于正常充氣工作狀態(tài)。空氣彈簧的狀態(tài)可以被地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控和司機(jī)室顯示屏顯示。5運(yùn)輸試驗(yàn)地鐵車輛在出廠前,需要按照相關(guān)的運(yùn)輸出廠試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)展地鐵車輛出廠運(yùn)輸試驗(yàn)。試驗(yàn)分靜止試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)。5.1試驗(yàn)前的準(zhǔn)備靜止試驗(yàn)前,地鐵車輛與過渡車輛需要編組成一個(gè)完好的運(yùn)輸單元,過渡車輛上的總風(fēng)管和列車管要與地鐵車輛上的總風(fēng)管及額外加上的列車管聯(lián)接好,過渡車上的110v直流電源通過車端電連接器與地鐵車輛上的低壓箱連接好。為了到達(dá)

12、?鐵路技術(shù)管理規(guī)程?要求,地鐵運(yùn)輸單元靜止試驗(yàn)前還需進(jìn)展140的彎道模擬試驗(yàn)?？紤]到地鐵車輛比干線車輛的限界小,地鐵車輛出廠前僅需進(jìn)展地鐵車輛的限界試驗(yàn)即可,無需再進(jìn)展干線車輛的限界試驗(yàn)。5.2靜止試驗(yàn)靜止試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)車采用干線機(jī)車,通過試驗(yàn)機(jī)車進(jìn)展列車管減壓,對運(yùn)輸單元施加制動(dòng)和緩解,同時(shí)在地鐵車輛上測量制動(dòng)缸壓力及制動(dòng)壓力上升和緩解的時(shí)間。對于地鐵車輛的制動(dòng)力大小(根據(jù)列車管減壓量大小決定)、制動(dòng)缸壓力上升和緩解時(shí)間等參數(shù)可通過地鐵車輛vu中的運(yùn)輸軟件進(jìn)展調(diào)整,最終滿足運(yùn)輸試驗(yàn)規(guī)程的要求。運(yùn)輸軟件作為vu的獨(dú)立子程序固化在vu控制軟件中的,該軟件不會(huì)影響地鐵車輛到達(dá)用戶后的正常運(yùn)營。在運(yùn)輸

13、過程中,只有通過激活運(yùn)輸形式(檢測到e/p裝置的列車管壓力信號),vu才能調(diào)用運(yùn)輸軟件。當(dāng)?shù)罔F車輛被交付給用戶后正常運(yùn)行時(shí),不需要重新對vu軟件進(jìn)展更新和修改。5.3運(yùn)行試驗(yàn)2在靜止試驗(yàn)滿足試驗(yàn)規(guī)程的要求后,需要進(jìn)展運(yùn)行試驗(yàn)。運(yùn)行試驗(yàn)在制造廠家的試驗(yàn)線上進(jìn)展。試驗(yàn)機(jī)車為干線機(jī)車,運(yùn)行速度分別為30,60,80k/h。試驗(yàn)工程為常用制動(dòng)和緊急制動(dòng),測量各速度段的緊急制動(dòng)間隔 是否滿足?鐵路技術(shù)管理規(guī)程?的要求,同時(shí)檢查地鐵車輛和過渡車輛的車鉤和緩沖器行程,是否滿足車鉤的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。首次運(yùn)行試驗(yàn)時(shí),在試驗(yàn)機(jī)車和運(yùn)輸單元之間還額外加掛了5節(jié)干線鐵路貨物車輛,完全模擬在干線鐵路上運(yùn)行的實(shí)際工況進(jìn)展試驗(yàn)。運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果完全滿足試驗(yàn)規(guī)程的要求和線路運(yùn)輸所應(yīng)到達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。6結(jié)論上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運(yùn)輸方案經(jīng)過了廠內(nèi)的靜止和運(yùn)行試驗(yàn),且運(yùn)行試