国产轻轨车辆的主要技术参数特点
2012-06-24陈中杰
杨 颖 陈中杰
(南车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412001)
国产轻轨车辆由南车株洲电力机车有限公司设计、制造。车辆运行于土耳其第三大城市IZMIR的轻轨1号线及其延长线,线路全线长21 km,共设20个站。
1 车辆结构及技术参数
列车由3、4或5辆车组成,其中两端车辆为带有司机室的动车,中间车辆可以是带或不带司机室的动车。每辆车由2节车体和3个转向架组成,其中两端为动力转向架,中间为非动力转向架。每辆车可以双向单独运行,4辆编组列车编组图如图1所示,主要技术参数见表1。
2 车辆关键技术
2.1 车体
车体(见图2)采用铰接式结构,每辆车分为A、B两节,通过铰接模块分别与下部转向架相连。采用铝合金轻量化设计,由底架、侧墙、司机室、端墙以及车顶结构组成,主要结构材料为大型铝合金中空挤压型材,强度满足欧洲标准EN 755—2《铝以及铝合金挤出杆材、棒材、管材、型材机械性能》的要求。车体结构为轻型、整体承载铝合金模块化全焊接结构,底架、侧墙、端墙及车顶均承受载荷,并承受垂向、纵向、扭转等载荷,满足 EN 12663—2000《铁路应用铁路车身的结构要求》中的强度和刚度要求。
图1 列车编组
图2 车体
2.2 转向架
转向架包括动力转向架和非动力转向架。
表1 车辆主要技术参数
动力转向架带有驱动传动装置(见图3),为无摇枕转向架,采用大横向偏移的空气弹簧来实现车体与转向架的相对转动,以便通过R30 m的站场小曲线,中央部位采用中心销加复合弹簧加Z字形牵引拉杆实现低位牵引,同时设置有抗侧滚扭杆装置,构架采用“日”字箱型梁结构,构架两侧布置有磁轨制动器,每轴布置有一个轴盘制动器。
图3 动力转向架
非动力转向架不带驱动传动装置(见图4),采用摇枕转向架,摇枕上设置有3环回转支承,通过回转支承连接两个车体,以实现通过R30的站场小曲线,非动力转向架不设抗侧滚扭杆装置,构架也采用“日”字箱型梁结构,并在构架两侧布置有磁轨制动器,每轴布置有一个轴盘制动器。
图4 非动力转向架
转向架轴距为1800 mm,新轮直径为680 mm。
2.3 主电路
列车采用VVVF逆变器-异步鼠笼电动机构成的交流电传动系统,每辆动车有4根动轴,每一动轴配置1台交流异步牵引电机,同一车上的4台电机由1台牵引逆变器供电。
为满足列车灵活编组的要求,每辆车有独立且基本相同的主电路,在所要求的任意编组或任一辆车的情况下,都可以进行牵引操作,主电路原理见图5。
图5 主电路原理
2.4 牵引电机
每辆动车上装有4台异步牵引电动机,由1台VVVF逆变器供电。牵引电动机安装在转向架上,其技术参数见表2。牵引电动机在脉宽调制式逆变器供电时的特性为:牵引状态下,当速度在0~28 km/h范围为恒力矩特性,当速度在28~52 km/h范围为恒功率特性,当速度在52~80 km/h范围为自然特性;制动状态下,当速度在0~70 km/h范围内,均可实现恒力矩特性。
表2 牵引电机技术参数
2.5 辅助电源
辅助电源用来产生三相交流电源及直流110 V电源,包括DC/AC逆变器和DC/DC变换器。
2.5.1 辅助逆变器
每辆车上配置了1台60 kVA的辅助逆变器,它产生AC3×380 V电源,驱动空调系统、通风机、空气压缩机等负载。由于主电路相互独立,辅助逆变器的输出也是每辆车相互独立的。
2.5.2 直流变换器
每辆车上安装了1台直流变换器,其输入为接触网电压,输出为直流110 V,额定功率为8 kW。
正常运行时,直流变换器与蓄电池并联,作为控制和照明电源。当列车因长期停放或直流变换器出现故障等原因,蓄电池电压不足时,由相邻车蓄电池提供直流变换器内部所需的控制电源,使之能正常启动。
2.6 制动
IZMIRL1E轻轨车辆列车有3种制动模式:
1)常用制动。常用制动优先由电制动提供,包括再生制动与电阻制动,并能相互转换。在AW3载荷下,当速度在5~70 km/h范围内,常用制动可以全部由电制动提供;当速度在5~3 km/h范围内,电制动逐渐下降到零,不足的制动力由空气制动提供。
2)紧急制动。紧急制动为纯空气制动,减速度为1.1 m/s2。
3)安全制动。安全制动为空气制动加磁轨制动,减速度为 1.7 m/s2。
2.7 车门
IZMIR轻轨车辆列车客室采用电动双开塞拉门,具有降噪、密封性好等特点。为了防止关门时意外夹伤乘客,车门设有敏感胶条,静态时可探测障碍物尺寸为5 mm×30 mm(宽×高);动态达1 mm×8 mm(宽×高,与门板成约25°夹角,拉力为150 N)。此外,当车门发生故障无法关闭时,司机还可以在司机室发出指令,远程隔离故障车门,提高车辆的可用性。
3 试验与验证
IZMIRL1E项目列车按照IEC 61133—2006《铁路设施 铁路车辆 车辆组装后和运行前的整车试验》标准通过了各项测试,在线路上顺利完成了48‰坡道救援试验,创造了国内轨道交通车辆坡道救援的新纪录。
4 结论与展望
1)IZMIRL1E项目车辆采用铰接式结构、短轴距转向架,线路适应能力强,通过曲线半径小,可以节省车场用地,节约大量的土地资源。
2)由于车辆轴重仅为10.5 t,非常适合采用弹性轮对,如果车辆下部增加裙板,线路采用碎石道床及隔声墙,可以大大降低车辆外部辐射噪声,非常适宜在城市市区及郊区地面或高架线路运行。
3)IZMIRL1E项目是我国首次进行自主设计的铰接式灵活编组轻轨车辆;车体、转向架由南车株机公司设计、制造;牵引系统全部采用南车自主研发的产品。为进一步提高国产化率,类似项目车辆已经逐步实现了制动系统的国产化,国产化率大于90%,为该类型车辆在国内推广运用打下了良好的基础。
[1]李友瑜,杨守焕,阳吉初,等.地铁列车制动电阻的种类及优化设计[J].城市轨道交通研究,2010(5):49-53.
[2]郭晓晖,戚援,郑志立.100%低地板车用弹性车轮的开发[J].机车车辆工艺,2011(1):9-11.
[3]罗锟,雷晓燕,仲志武.城市轨道交通噪声预测方法[J].城市轨道交通研究,2007(11):29-32.