智轨电车多功能救援车的设计与研究
2021-08-27李醒煜蒋小晴庞洁明陈超录
李醒煜 蒋小晴 刘 浏 杨 勇 庞洁明 陈超录
(1.中车株洲电力机车研究所有限公司,湖南株洲 412007;2.韶关市交通投资建设有限公司,广东韶关 512023;3.株洲中车时代电气股份有限公司,湖南株洲 412001)
在城市不断发展的当前,城市轨道交通发展应用越来越广泛[1]。轨道车辆的救援车作为轨道交通系统里重要组成部分,为车辆的运行提供安全保障。
智轨电车是一种采用全轴转向技术、轨迹跟随控制技术,通过主动安全、车载信号、机器视觉控制等对车辆行驶进行电子约束的全电力驱动、沿虚拟轨道运行的铰接式胶轮车辆[2]。智轨电车作为一种新型的城市轨道交通工具,不需要物理轨道承载,只需要在路面上的虚拟轨道标线即可行驶[3]。智轨电车需要占用道路资源,智轨电车在线路运行中出现故障时会严重影响运营并造成交通拥堵。
目前传统轨道交通救援车辆仅能满足牵引功能,无法满足给故障车辆提供电源、气源、液压源等功能,只能做到牵引回库,救援时间长、救援效率低。本文提出的针对智轨电车的专用多功能救援车,在智轨电车需要补气、补液、补电的情况下,可以快速赶到现场对智轨电车对气源、液压源、电力源进行快速补充,使其可以在短时间内恢复正常运行,最大限度降低对运营的影响。如果出现重大故障无法继续运行或运行会产生重大安全隐患,救援车也能牵引(硬拉)故障智轨电车快速回到车辆基地。在救援过程中,被救援车仍可实现转向操作,在道路上行驶更方便和安全。
2019年12月,宜宾智轨T1线的顺利开通,标志着ART在合规性、城市适应性、产品可靠性等方面通过了全方位的实践和检验[4]。智轨电车的专用多功能救援车也在宜宾T1线路的实际运用中验证了设计的合理性和可行性,为后续应用提供了有效参考。
1 救援车与智轨电车的系统关联
智轨电车的专用多功能救援车专门针对智轨电车的实际运行进行现场救援工作,与智轨电车的各个系统进行相关联动。
救援车与智轨电车的关联示如图1所示。
图1 救援车与智轨电车的关联
智轨救援车包含充电装置、液压系统、电气系统、风源系统、托举系统、起重系统、监控系统等,可与智轨电车对应的系统进行连接,满足智轨电车救援要求。
智轨电车包含动力电池、蓄电池、转向系统、电气系统、车辆连接系统、制动系统、车体系统、监控系统等,是一种以胶轮承载虚拟轨迹导向储能式100%低地板的新型公共交通新制式。
2 救援车系统结构
障车或事故车的拖牵、托举作业,控制系统除了保证动作可靠、平稳外,需要设置各种安全保护功能,保证产品的操作安全性。车辆牵引钩可与智轨电车的车钩通过硬牵引杆牵引,便于连接。
救援车系统结构如图2所示。
图2 智轨快运系统快速充电系统拓扑
救援车的硬牵引杆安装位置需设在车辆尾部的左右对称中心位置,安装位置的水平高度与智轨车辆的牵引杆安装位置保持匹配。安装牵引杆时可调节托臂变幅,实现小范围牵引杆调动,方便安装。
移动充电装置需具备供电功能,可同时满足给智轨电车的动力电池、辅助电源、助力转向电机、低压蓄电池供电。
3 救援车主要系统
救援车的充电系统由机柜、人机界面、配电单元、监控模块和充电整流模组成。充电机采用模块化设计,具备安装调试方便、运行维护简单、性能稳定、实用性强等特点,满足长时间车载移动的震动要求,触摸式操作显示屏可实现交互式人机界面。在充电阶段,智轨电车的BMS实时监测智轨电车电池电压、电流和温度等参数,并与充救援车的充电系统进行通信,以供充电系统及时调整输出电压、电流[5-6]。
车载充电系统的具体参数如表1所示。
表1 车载充电系统参数
救援车充电系统如图3所示。
图3 智轨快运系统快速充电系统输出电流
4 救援模式
智轨电车发生故障时,智轨电车的应急救援过程由控制中心根据现场实际情况和故障的程度进行决策,确定是否进行救援以及救援的方式,并对整个救援过程进行控制。司机进行故障初步故障判断、车辆状态评估以及救援准备等工作[7-8]。
智轨电车救援车主要提供两种救援模式,即静态救援和动态救援。
4.1 静态救援
静态救援指智轨车辆在发生故障或事故以后,需要通过智轨救援车辆到达事故现场对故障智轨车辆的高低压系统、风源系统、转向系统提供接口进行修复,修复完成后不需要救援车将智轨车牵引回库,智轨车可以继续正常运行[9]。
救援车静态救援流程如图4所示。
图4 救援车静态救援流程
4.2 动态救援
动态救援指车辆在发生故障、事故后,无法在现场通过调整、更换故障部件恢复车辆,需要将故障的智轨车辆通过救援车牵引至维保场进行维修的救援模式[10-12]。
救援车动态救援流程如图5所示。
图5 救援车动态救援流程
5 结语
智轨快运系统作为一种新型中运量轨道交通制式,为解决城市公共交通问题提供了一种新选择。本文针对智轨电车运行方式特点,提出了针对智轨电车的多功能专用救援车,可以快速赶到现场对智轨电车对气源、液压源、电力源进行快速补充,使其可以短时间内恢复正常运行,最大限度降低对运营的影响,提高智轨快运系统线路运营效率。该救援车的设计效果在宜宾的实际运用中得到了验证。