关于广州轨道交通一二八号线増购项目地铁车辆研制

　　1引言
　　广州轨道交通一二八号线增购项目共采购6节编组A型铝合金车辆，共计32列172辆，动拖比为四动二拖。列车最髙运行速度为80km/h，额定电压DC1500V，受电弓受流。本项目在南车株洲电力机车有限公司现有的A型车平台的基础上进行优化，致力于为用户提供可靠安全、绿色智能、易于维护、升级版高端的地铁车辆。
　　2技术特征
　　本项目地铁车辆研制采用UnigraphicsNX软件，并用Teamcenter软件进行数据和流程管理，实现了车体、内装、管路等车辆三维模型并行设计;运用ANSYS软件对车体的结构强度、刚度及模态进行有限元计算分析。本项目制动系统、车钩及缓冲器、牵引辅助系统、列车控制系统等关键系统全部实现了国产化。列车具有如下技术特征：
　　(1)采用高强度的铝合金全焊接车体，列车碰撞采用符合欧洲标准的3级能量吸收方案，最大限度的保护乘客的安全。
　　(2)采用国家髙技术研究发展计划(863)列车在途故障诊断系统，实现了列车安全状态的在途故障诊断和安全预警。
　　(3)采用自主设计成熟的ZMA080型无摇枕转向架，二系悬挂结构，车轮采取降噪环降噪。
　　(4)采用国产化集成度高、易于维护的车控空气制动系统，振动小、耐久性高的螺杆式空气压缩机。
　　(5)采用两端送风、底部回风四压缩机空调机组，制冷量可以实现五档调节，更加节能环保。
　　(6)采用由上翻转式门体和紧急疏散坡道两部分组成的紧急疏散门，坡道平缓，具有强的疏散能力。
　　(7)采用分布式辅助逆变器，全列车共有6台辅助逆变器单元车内扩展供电方式，提高了系统的冗余性和可靠性。
　　(8)采用19英寸LCD彩色图文显示屏，每辆车客室设置3套360全景模拟摄像机
　　。(9)采用节能环保的LED客室照明，运用了4路独立交错4个驱动电源集中供电方式，更节能环保。
　　3技术性能
　　3.1列车编组及车辆型式
　　_A+B+C*C+B+A(A车一带司机室拖车，B车一带受电弓动车，C车一不带受电弓动车，+半永久牵引杆，全自动车钩，半自动车钩)。
　　3.2车辆主要结构尺寸
　　车辆主要结构尺寸如表所示。
　　3.3载客霣与车辆重量
　　根据《GB50490城市轨道交通技术规范》规定，乘客站立面积除去座椅及前缘250mm外的客室面积;按GB10000标准，将不小于1860mm区域对应的地板面积也计算人乘客站立面积。
　　3.4列车牵引及制动性能参数
　　列车在干燥、清洁的平直轨道上，在定员载荷、额定网压以及车轮半磨耗状态下。
　　3.5列车碰撞设计
　　列车碰撞设计符合EN15227标准C-IV类碰撞场景要求，碰撞能量吸收采用3级能量吸收的方式。当1列空载列车以8km/h速度与1列处于停放制动着的空载列车连挂时，冲击能量全部由第1级橡胶可恢复缓冲器吸收;当1列空载列车以15km/h速度与一列处于停放制动着的空载列车连挂时，冲击能量除了由第1级能量吸收装置吸收外，剩余能量由第2级压溃管吸收;当1列AW0列车以大于15km/h小于20km/h的速度与1列静止的空载列车碰撞时，列车前端全自动车钩的过载保护装置起作用，全自动车钩向后移动，冲击能量除了由第1级和第2级能量吸收装置吸收外，剩余能量由第3级后部车钩过载保护装置及司机室前端防爬器、车体吸能区吸收，客室无损坏，保证乘客的安全空间。
　　4设备布置
　　该型地铁列车采用模块化设计，设备布置简洁明了。在车辆客室两端设置电气屏柜，主要是：A车2位端设置空调控制柜、微机柜;B车1位端设置空调控制柜和继电器柜，2位端设置升弓柜、863设备柜;C车1位端设置空调控制柜和继电器柜，2位端设置863设备柜;此外，司机室后端设信号柜和继电器柜。底架设备布置以便于维护、平衡轴重及利于管线布置为原则。
　　5列车在途故障诊断系统
　　列车配备了863《基于传感网的列车关键设备在途故障诊断技术及系统研制》列车在途故障诊断系统，采用传感器组网技术，鲁棒检测、高可信滤波、故障分离和辨识技术，建立了走行系、动力系、辅助系、制动系、信号系、列车安防系、乘客信息系的故障集、故障描述及故障诊断模型，部署列车运行状态综合监测平台，并开发列车地面综合预警及主动运维决策支持系统，实现安全保障和运营维护的一体化。该系统有效地提高城轨列车运用安全性和可靠性，提升我国城市轨道交通安全保障水平，实现了从被动安全向主动安全保障的技术转型。
　　6机械部分主要部件
　　6.1车体
　　车辆采用自主化设计的铝合金全焊接V形断面A型地铁车体，运用了模块化、轻量化设计理念，采用铝合金大型中空挤压型材、底架无中梁整体承载全焊接结构，其强度、刚度、模态、防碰撞等性能满足EN12663标准要求，静压载荷1200kN，静拉载荷980kN，AW3+l200kN状态下应力分布。车体主要由底架、侧墙、端墙、顶盖和司机室等部分组成，A车带有司机室结构，承受垂直、纵向、扭转等载荷。
　　6.2转向架
　　本项目采用ZMA080型无摇枕转向架，分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，采用二系悬挂结构，一系弹簧采用金属橡胶叠层人字弹簧，二系悬挂系统装配有2个空气弹簧。其主要技术特点为：
　　(1)构架采用H形、无摇枕全焊接结构;
　　(2)车轮为整体辗钢轮材料为ER9，辐板为S形磨耗型踏面，采取降噪环降噪;
　　(3)牵引装置采用中心销、Z字形拉杆牵引方式;
　　(4)空气弹簧的高度控制阀采用三点调平布置。
　　6.3空气制动系统
　　空气制动系统主要由空气供给装置、制动控制装置、基础踏面制动装置、车轮防滑保护装置、空气悬挂装置及升弓装置组成。系统满足EN13452标准，具有常用和快速空气制动控制，常用电空混合制动控制，紧急制动控制，空气制动防滑控制，停放制动控制，车辆载荷信号检测及制动载荷补偿等功能。全列车配置有2套空气供给装置，采用螺杆式压缩机。控制系统采用微机控制的模拟式电一空制动模式，为车控方式，每辆车都配有1套电空制动控制装置，其内设有监控终端，具有自诊断和故障记录功能。
　　6.4空调及通风
　　每辆车客室车顶的1/4和3/4位置装各安装有1台44kW的大功率单元式空调机组，采用两端送风、底部回风的型式。每台机组中制冷输出由4台全封闭式涡旋式压缩机提供，由两个相互独立的循环构成。根据需要，制冷量可以实现〇、25%、50%、75%、100%五档调节，客室内温度波动小，减少了压缩机的启停次数，比采用2台压缩机的空调机组更加节能环保。空调控制系统采用微机控制器作为核心控制单元，1辆车中的两台空调机组采用独立的控制单元，通过总线结构与列车网络进行通讯，具有预冷模式、正常制冷模式、紧急通风模式、保护和故障诊断等功能。
　　客室送风道安装在车顶天花板上方，采用交叉静压式风道，保证在1台空调机组故障的情况下，另1台的空调也能为3/4车辆长度提供制冷风。在允许的过滤器灰尘阻力的情况下，每辆车总风量不低于10000W/h，新风量不低于3200m3/h，紧急通风送风量不低于4000mVh。
　　6.5内部装饰
　　车辆内部装饰时尚简洁，符合人机工程学设计理念，牢固可靠、易于保养和清洁。车体天花板表面沿车辆中心线距地板面的标称高度为2100mm，乘客站立区的最小高度为1880mm。每辆车配备8个宽幅双层安全玻璃窗，客室内配备纵向排列长座椅，并另外设置了残疾人专区。配备了足够数量的不锈钢表面拉丝处理的立柱扶手杆，使得站立在车厢内的乘客均能达到扶手位置。内饰主要部件采用的材料如表2所列，符合DIN5510系列标准3级的防火要求，以满足乘客的安全要求。
　　6.6车门系统
　　车门系统包括客室侧门、司机室侧门和紧急疏散门。在正常运行情况下为了快速上下乘客，在每节车厢设有10套双扇电动电控式塞拉的客室侧门，均布于车厢两侧。在紧急情况下为了从列车两端疏散乘客，在列车的两端设有紧急疏散门。在司机室两侧还设有方便司机上下车的内藏式手动司机室侧门。
　　客室侧门具有障碍物探测、强行开门、故障切除、故障指示和诊断、顺序开关门、参数集中调整等功能。净开宽度140〇mm，净开高度1880_，开/关门时间(30.5)S。紧急疏散门由上翻转式紧急疏散门门体和紧急疏散坡道两部分组成。门体周围有两道由密封橡胶条形成的密封装置，紧急疏散坡道与地面角度平缓为22…净通过高度1900mm，疏散坡道净通过宽度560mm，疏散能力2025人/30min。
　　7电气部分主要部件
　　7.1牵引系统
　　牵引系统为国产化，采用交流传动，每辆动车有两个动力转向架，每个动力转向架安装两台190kW的鼠笼式三相交流异步牵引电动机，控制方式为车控。牵引系统主电路采用两电平电压型直-交逆变电路。经受电弓接触网受流输人的DC1500V直流电由VWF逆变器变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电。VWF逆变器由两个逆变模块单元组成，采用2个逆变器模块驱动4台牵引电动机的工作方式，电阻制动斩波单元与逆变模块单元集成在一起。
　　7.2列车控制及诊断系统
　　列车控制及诊断系统为国产化，采用符合IEC61375JEC611313标准的DTECS(DistributedTrainElectronicControlSystem)分布式控制技术，分为列车控制级和车辆控制级，包括车载硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具。为了提高故障情况下列车的可用性，采取了列车总线、车辆总线均采用双通道，车辆控制主机热备份、自动主权转移，列车硬线作为网络控制系统等冗余措施。列车故障诊断系统完成车载各部件故障数据的采集、分析、转储和显示功能，故障划分严重故障、中等故障、轻微故障3个等级，故障信息通过司机台上显示器显示，并可通过便携式维护工具上传到地面维修和服务系统中，供长期的储存和深人的地面分析。
　　7.3乘客信息系统
　　乘客信息系统高度集成音频、信息显示和视频监控于一体，由乘客信息显示系统，列车视频监控系统及列车广播对讲系统三部分构成，为乘客提供高质量的视音频和文本信息，以及为运营控制中心提供视频监控和音频监听功能。乘客信息显示系统采用19英寸LCD彩色图文显示屏，每辆车8台;通过无线宽带传输网络设备接收信息，通过车载LCD播放控制器解码后，在本列车的所有LCD显示屏上实时播放，也可通过本地播放。在客室和两端司机室将分别安装视频监控系统设备，每辆车客室设置3套360全景模拟摄像机，每司机室设置1套彩色固定式半球形摄像头。列车广播对讲系统由列车广播、对讲、LED点阵文字屏动态地图显示系统组成。
　　7.4照明系统
　　客室照明采用节能环保的LED平面照明灯具，设计寿命不小于50000小时，较荧光灯灯具能节能30%以上。在距地板面髙800mm处，照度不小于300lx。客室照明采用4路独立交错4个驱动电源集中供电方案，与分散LED供电方案相比，电源集中供电利用LED恒流驱动的固有特点，不需要在每个灯具上附带电源装置，可维护性好，有效地解决了分散供电电源散热和寿命不均匀的问题。外部照明由前照灯、尾灯、运行灯组成，采用DC110V供电。前照灯采用氙灯，尾灯采用低功耗的红色LED灯，运行灯设有白色和红色两套不聚焦的LED灯。
　　8结论
　　目前车辆研制工作已经完成，并在广州轨道交通一二八号线完成了各项试验，车辆的各项技术指标符合设计要求，2013年6月正式投入运营。现阶段国内城轨交通正处于蓬勃发展时期，搭建节能环保、智能化、高度国产化升级版的80km/h速度等级A型地铁产品平台，将带来显著的经济及社会效益。