南京地鐵車輛設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)

1、南京地鐵車輛設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)摘要地鐵車輛的設(shè)計(jì)影響到地鐵的今后運(yùn)營(yíng)與維修,因此把好設(shè)計(jì)關(guān)非常重要。在參與南京地鐵與alst的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中,就設(shè)計(jì)過(guò)程中的車輛制動(dòng),電磁兼容,設(shè)備安裝及與其他系統(tǒng)接口等問(wèn)題進(jìn)展了總結(jié)。用戶與制造商應(yīng)在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)協(xié)商與交流,以進(jìn)步車輛的可靠性與適用性。關(guān)鍵詞地鐵車輛,設(shè)計(jì)審評(píng),電磁適應(yīng)性目前國(guó)內(nèi)a型地鐵車輛均由國(guó)外車輛制造商設(shè)計(jì)并制造,技術(shù)上總體來(lái)說(shuō)是成熟、可靠的,然而在投入運(yùn)行后都發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題。其主要原因是:車輛制造商對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)的經(jīng)歷缺乏,對(duì)用戶的系統(tǒng)配套設(shè)備也不完全理解;車輛制造商出于自身利益會(huì)較多地考慮制造本錢和工程執(zhí)行的便利;制造商的程度也是通過(guò)一個(gè)個(gè)工程的理

2、論逐步進(jìn)步的。作為用戶,不能過(guò)多地依賴車輛制造商,而應(yīng)在車輛的設(shè)計(jì)過(guò)程中就從運(yùn)營(yíng)和維修角度嚴(yán)格審查車輛制造商提供的圖紙和文件,以減少給日后的運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)的不便。本文作者參加了南京地鐵與alst的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)與審查?，F(xiàn)將審查要點(diǎn)與體會(huì)整理出來(lái),供國(guó)內(nèi)地鐵同行在車輛設(shè)計(jì)中參考。1車輛在運(yùn)輸過(guò)程中的問(wèn)題1.1運(yùn)輸過(guò)程中的制動(dòng)要求地鐵車輛通過(guò)國(guó)內(nèi)鐵道線路運(yùn)輸時(shí),為保證車輛運(yùn)輸過(guò)程的平安性,鐵路運(yùn)輸部門對(duì)車輛空氣制動(dòng)有要求(即對(duì)守車的制動(dòng)力有規(guī)定要求)。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮地鐵列車制動(dòng)風(fēng)管在鐵路運(yùn)輸中與鐵路車輛風(fēng)管的連通問(wèn)題。地鐵車輛可以參與、也可以不參與鐵道車輛的制動(dòng)。由于地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)和鐵道車輛不同,牽

3、引機(jī)車不易控制,所以通常采用不參與的方式,在地鐵車輛的每輛車上增設(shè)一個(gè)截?cái)嗳T。上海軌道交通3號(hào)線(明珠線一期)車輛由于在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮這一問(wèn)題,在鐵路運(yùn)輸中出現(xiàn)費(fèi)事。經(jīng)過(guò)協(xié)商后,采用140的軟管跨過(guò)6節(jié)地鐵車輛來(lái)連接干線列車的前后車輛,以保證與守車制動(dòng)管相連,滿足整列車的制動(dòng)性能。南京地鐵在與alst設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)提出了這一問(wèn)題。經(jīng)過(guò)協(xié)商,每輛車在主風(fēng)管與空氣制動(dòng)設(shè)備之間增設(shè)了一個(gè)截?cái)嗳T,以滿足運(yùn)輸過(guò)程中的制動(dòng)要求。1.2車輛在隧道內(nèi)的救援方式由于隧道內(nèi)的空間比較狹小,車輛在脫軌后復(fù)位相比照擬困難,應(yīng)考慮在車輛的1、2位端部牽引梁處設(shè)計(jì)車輛脫軌復(fù)位頂車裝置。為方便在隧道外的車輛復(fù)位,在轉(zhuǎn)向架的

4、兩側(cè)邊梁處也應(yīng)考慮復(fù)位頂車裝置。1.3車輛在隧道內(nèi)的制動(dòng)手動(dòng)緩解南京地鐵的隧道內(nèi)沒(méi)有維修通道,維修人員不能到車下進(jìn)展操作,當(dāng)列車由于制動(dòng)故障停車后需要手動(dòng)緩解時(shí)只能在車上操作。alst最初的設(shè)計(jì)將制動(dòng)緩解閥的操作手柄設(shè)置在轉(zhuǎn)向架上。南京地鐵在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)堅(jiān)決要求alst將制動(dòng)緩解閥的操作手柄設(shè)置在車內(nèi)。alst最后同意修改設(shè)計(jì),將操作手柄設(shè)置在二位端b側(cè)電氣柜上,如圖1所示。2電磁兼容性要求電磁兼容性要求的范圍涉及車載設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、通信設(shè)備、供電設(shè)備、附近設(shè)備、鄰區(qū)外部設(shè)備及乘客的物品和器具等。所有的車載設(shè)備應(yīng)能在地鐵線路的電磁環(huán)境中可靠工作,功能和性能不受影響,并且不影響地鐵線路的其他設(shè)備系

5、統(tǒng)。圖1南京地鐵車輛制動(dòng)緩解閥電磁干擾因素有輻射干擾、感應(yīng)干擾、傳導(dǎo)干擾、靜電釋放等4種。供貨商應(yīng)該在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)提交一份至少要包括以下內(nèi)容的e(電磁適應(yīng)性)方案:e組織機(jī)構(gòu)、人員和資質(zhì);在整個(gè)合同期間擬采取的總體方法和步驟、進(jìn)度方案;對(duì)e要采取的詳細(xì)方法和步驟;說(shuō)明設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的射頻干擾和敏感性設(shè)備;說(shuō)明對(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)之間的接口和到達(dá)e的方法。在設(shè)計(jì)階段,車輛制造商應(yīng)該提交一份e設(shè)計(jì)審核文件。該文件要說(shuō)明如何滿足輻射電磁干擾、磁嘗感應(yīng)式干擾、傳導(dǎo)干擾、信號(hào)兼容性、通信兼容性等要求。為確保和說(shuō)明e符合標(biāo)準(zhǔn),要求車輛制造商編制一份綜合測(cè)試方案。測(cè)試按照車輛級(jí)和設(shè)備級(jí)進(jìn)展。測(cè)試后應(yīng)提供實(shí)驗(yàn)報(bào)告

6、,并將所有測(cè)試結(jié)果、計(jì)算、理論分析和設(shè)計(jì)研究組合到一份文件,說(shuō)明e全面符合標(biāo)準(zhǔn),并將該文件呈交用戶。3車輛設(shè)備的要求3.1蓄電池箱的設(shè)計(jì)及安裝位置蓄電池的檢查周期正常情況下為3個(gè)月。蓄電池組為80單元左右。由于檢查是逐個(gè)單元進(jìn)展的,箱體的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮便于檢查和加液。alst原來(lái)提供給南京地鐵的方案是固定式的,檢修時(shí)需在平交道上進(jìn)展,在可升降的專用小推車的協(xié)助下將整個(gè)箱體卸下來(lái)。整個(gè)過(guò)程費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。后來(lái)經(jīng)過(guò)協(xié)商和會(huì)談將蓄電池箱設(shè)計(jì)成帶滾動(dòng)支架的可抽拉式,不需工具就能拉出。3.2電氣設(shè)備箱/電氣柜的設(shè)計(jì)設(shè)備箱的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮檢修的方便性、可測(cè)試性、可互換性,同時(shí)還應(yīng)該考慮拆卸的時(shí)間和所需的專用工具。a

7、lst提供給南京地鐵牽引設(shè)備箱和輔助逆變器箱的方案中采用了螺栓固定方法,翻開(kāi)箱門約需5in。雖然從平安的角度這樣可保證維修人員不受電擊的傷害,但增加了維修人員的工作強(qiáng)度。另外,alst在設(shè)備箱/電氣柜布置設(shè)計(jì)中對(duì)零部件的檢查、測(cè)試和更換的方便性考慮不夠充分,增加了檢修的難度。如客室內(nèi)位端右側(cè)電氣柜的下部由于安裝了滅火器,難以接近進(jìn)展檢修和更換下部的電氣零部件;左側(cè)電氣柜的下部由于檢查門比較小,難以接近進(jìn)展檢修和更換安裝在側(cè)墻上的零部件;司機(jī)室電氣柜內(nèi)的部分電氣元器件的布置接近地板面,維修人員需匍匐在地進(jìn)展檢修和更換。南京地鐵在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)和審查中提出了這些問(wèn)題。由于這些設(shè)計(jì)涉及alst的已定型部件

8、產(chǎn)品和客室/司機(jī)室布置,假設(shè)要修改,對(duì)交貨期會(huì)有影響。經(jīng)過(guò)協(xié)商,南京地鐵沒(méi)有堅(jiān)持要求修改。3.3電氣絕緣(車頂絕緣間隔 )車輛頂部與接觸網(wǎng)之間的電氣絕緣間隔 必須滿足gb50157-92?地下鐵道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第8.3.14條(當(dāng)時(shí)gb50157-2022尚未公布)或ie913-1988?電力牽引架空線?第2.1.6條。即對(duì)于接觸網(wǎng)標(biāo)稱電壓為1500d的地鐵車輛,車體與線路帶電部分(接觸網(wǎng))之間的最小間隙在靜態(tài)狀態(tài)下不小于150,在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下不小于100。alst在投標(biāo)階段的設(shè)計(jì)方案中車頂(帶受電弓和空調(diào)單元)與接觸網(wǎng)之間的間隙在靜態(tài)狀態(tài)下為93、在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下為60。雖然alst說(shuō)明該設(shè)計(jì)符合法國(guó)

9、標(biāo)準(zhǔn)nff60-101?鐵路車輛絕緣配合2裝置和設(shè)備上空氣絕緣間隔 和爬電途徑?,但南京地鐵堅(jiān)持要求修改設(shè)計(jì)以滿足ie913-1988的規(guī)定。為此,al2st通過(guò)降低空調(diào)的高度滿足了這一要求。3.4蓄電池熔斷器的位置為了防止蓄電池熔斷器的更換帶電操作,蓄電池的隔分開(kāi)關(guān)應(yīng)該設(shè)置在蓄電池與熔斷器的中間,以使兩者隔離。alst的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到這一細(xì)節(jié),將隔分開(kāi)關(guān)設(shè)置在熔斷器和蓄電池的外側(cè),如圖2所示。這樣的設(shè)置將導(dǎo)致熔斷器的更換帶電操作。圖2原alst設(shè)計(jì)車輛隔分開(kāi)關(guān)位置圖3.5電子控制單元的維修接口控制單元是列車的神經(jīng)元,一旦出現(xiàn)故障通常會(huì)影響列車的正常運(yùn)行。為了可以快速下載部件的故障信息進(jìn)展故障

10、分析和處理,最好在車上設(shè)置牽引、輔助、制動(dòng)等電子控制單元的維修接口。而al2st為南京地鐵設(shè)計(jì)的車輛上這些電子控制部件及其維修接口只設(shè)置在車體下面。當(dāng)列車因故障停在隧道內(nèi)時(shí),無(wú)法到車下讀取數(shù)據(jù),因?yàn)樗淼纼?nèi)沒(méi)有維修通道。當(dāng)然,大多數(shù)故障處理與數(shù)據(jù)下載的工作按運(yùn)營(yíng)規(guī)那么是不會(huì)安排在運(yùn)營(yíng)線路上進(jìn)展的。3.6司機(jī)顯示器司機(jī)顯示器(ddu)在列車運(yùn)行中的主要功能是給司機(jī)顯示列車的根本運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障和評(píng)估,以及列車狀態(tài)信息,司機(jī)也能通過(guò)鍵盤或觸摸屏發(fā)送控制指令。如何最大限度利用顯示器為運(yùn)行效勞,需要充分調(diào)研列車司機(jī)的需求,理解各系統(tǒng)在各種故障情況下ddu應(yīng)該有何提示和報(bào)警信息。3.7事件記錄儀為了方便故障

11、分析和調(diào)查不正常事件產(chǎn)生的原因,列車上通常設(shè)有事件記錄儀。不正常事件的發(fā)生通常是突發(fā)性的,有可能是列車故障引起的,也可能是人為因素,另外也可能是列車故障后司機(jī)的不當(dāng)措施引起的。事件記錄儀的功能要到達(dá)記錄列車各系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)和司機(jī)的操作(即按鈕和開(kāi)關(guān)的狀態(tài))。事件記錄儀的設(shè)置可謂“養(yǎng)兵千日,用兵一時(shí)。為了有效記錄列車各系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)和司機(jī)的操作,并最終幫助事件調(diào)查人員提供有價(jià)值的數(shù)據(jù),最好采用實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方式,將列車一天的狀態(tài)信息記錄下來(lái)。假設(shè)完畢一天的運(yùn)營(yíng)后不需要下載這些信息,那么第二天這些信息將被更新。南京地鐵在合同會(huì)談階段對(duì)事件記錄儀沒(méi)有詳細(xì)的要求。在工程執(zhí)行階段,alst提供的方案是采

12、用事件觸發(fā)進(jìn)展記錄的方式,僅有三個(gè)觸發(fā)條件:司機(jī)按下緊急制動(dòng)按鈕或at施行緊急制動(dòng);緊急制動(dòng)接觸器電路狀態(tài)從有電轉(zhuǎn)變至無(wú)電;電路維護(hù)測(cè)試電路狀態(tài)轉(zhuǎn)變。在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段,經(jīng)過(guò)協(xié)商,又增加了9個(gè)觸發(fā)條件。雖然考慮的范圍擴(kuò)大了,但由于存儲(chǔ)器的容量限制,事件記錄的數(shù)量有限,當(dāng)列車在某天觸發(fā)事件記錄儀進(jìn)展記錄的故障出現(xiàn)的次數(shù)較多時(shí),事件記錄儀的記錄可能會(huì)溢出。4與其它系統(tǒng)的接口4.1車輛與信號(hào)系統(tǒng)的接口車輛與其它系統(tǒng)之間的接口要考慮功能接口和物理接口兩個(gè)方面。其中車輛與信號(hào)系統(tǒng)的at之間的功能接口比較復(fù)雜,主要有數(shù)字信息交換接口類型及協(xié)議、列車制動(dòng)動(dòng)態(tài)參數(shù)與at控制列車停車精度之間的配合、列車制動(dòng)沖擊極限

13、的控制權(quán)、駕駛形式的轉(zhuǎn)換、零速信號(hào)的來(lái)源、無(wú)人自動(dòng)折返功能的實(shí)現(xiàn)、兩個(gè)系統(tǒng)的牽引/制動(dòng)力矩電流環(huán)的一致,等等。為了在工程執(zhí)行階段防止因解決接口問(wèn)題而增加費(fèi)用,應(yīng)該在后招標(biāo)、后確定的合同確定之前將接口問(wèn)題談好,形成詳細(xì)的接口技術(shù)規(guī)格。因?yàn)椴煌墓┴浬逃胁煌脑O(shè)計(jì)理念和不同的配套產(chǎn)品,當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí),為了維護(hù)自身的利益,都不愿修改設(shè)計(jì)和產(chǎn)品。假設(shè)沒(méi)有合同條款的約定,勢(shì)必在推諉中延誤工程的執(zhí)行。4.2車輛與無(wú)線通信的接口車輛與無(wú)線通信之間的接口需要確定控制中心()對(duì)客室播送的優(yōu)先權(quán)問(wèn)題。即對(duì)客室的播送是自動(dòng)的,還是由司機(jī)控制。假設(shè)用戶希望通過(guò)車輛與無(wú)線通信之間的數(shù)字接口將車輛的故障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶蛙囕v

14、基地,以縮短車輛的維修時(shí)間,進(jìn)步車輛的利用率,一定要在地鐵工程總體規(guī)劃中確定并在車輛合同中明確這一功能需求,并確定兩個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口及協(xié)議。假設(shè)有此功能接口,可利用該數(shù)據(jù)接口在將效勞信息和廣告信息即時(shí)傳輸?shù)杰囕v內(nèi)的旅客信息顯示屏上。4.3車輛與供電系統(tǒng)的接口車輛與供電系統(tǒng)之間的接口需要考慮遠(yuǎn)期頂峰小時(shí)變電所的容量、受電弓與接觸網(wǎng)的匹配、電磁兼容等問(wèn)題。每個(gè)問(wèn)題都需要兩個(gè)供貨商認(rèn)真、細(xì)致地配合。如受電弓和接觸網(wǎng)之間的匹配不僅要考慮受電弓的尺寸、材料、受流才能,還需要校核列車在靜止時(shí)受電弓的最大受流才能是否足夠。最大受流才能除與受電弓碳條的數(shù)量、尺寸、單位受流才能有關(guān)外,還與接觸網(wǎng)的數(shù)量(單線、還是雙線)有關(guān)。即要考慮是單線受流還是雙線受流。這一問(wèn)題容易被忽略。4.4車輛與土建的接口車輛與土建之間的接口需要考慮限界,輪軌匹配(如車輪踏面外形與鋼軌外形匹配、車輪與鋼軌的硬度匹配、軌底坡),線路曲線,線路最大坡度,等等。4.5其它除了以上問(wèn)題,還應(yīng)該注意一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。如: