广州黄埔有轨电车1号线车辆设计

李达 曹文祥

摘 要：介绍了广州黄埔有轨电车1号线车辆的技术特点、主要技术参数，以及各子系统的技术方案，包括超级电容储能、转向架、空调系统及列车控制等。

关键词：现代有轨电车;超级电容;100% 低地板

0 引言

黄埔区有轨电车1号线（长岭居-萝岗）工程起全线约14.3 km，全线共20座车站，是广州黄埔区首条有轨电车线路。

本工程车辆采用100%低地板储能式现代有轨电车，配置9 500 F超级电容+钛酸锂电池作为牵引动力源，无需接触网，车辆利用运营停站时间对超级电容进行快速充电，车辆离开充电區域后超级电容释放电能，保证车辆能在下一次停站充电之前安全、可靠地运行。

1 车辆主要技术特点

（1）车辆采用车载9 500 F双电层超级电容及钛酸锂电池方案。其中超级电容作为新能源领域的关键技术，其属物理储能，安全可靠、免维护，充放电时间达秒级，能承受上万安培的短路电流及超过一百万次的充放电循环寿命。本项目正常情况下，车辆依靠三套并联的超级电容储能电源供电牵引，当车辆越站不充电、红绿灯路口长时间等待或遇大长坡道等工况时，锂电池为双电层超级电容补充能量实现增程。

（2）高压直接给空调机组供电，减少了高压到辅助逆变器的转换损耗，能效比高，同时可根据车内热负荷变化自动控制压缩机的转速，实现制冷量的无级调节，不仅能够减小客室温度波动，增加乘客的舒适度，而且可以有效节约能源。

（3）转向架采用独立车轮技术，可以实现整列车低且平的地板面。

2 车辆总体方案

2.1 车辆编组形式

车辆采用模块化编组方式，其中包含4个基本功能模块，每个模块设置1台转向架，各模块之间采用铰接装置和贯通道连接成一列完整的车。列车的编组方式如图2。

2.2 主要尺寸

2.3 载客量

2.4 主要性能

3 车辆主要系统

3.1 转向架

车辆转向架采用纵向耦合转向架，车辆配置有3台动力转向架和1台非动力转向架;转向架采用了独立车轮结构，从而实现车辆100%低地板;每个转向架安装了2套驱动单元，整体为斜对称布置，电机和齿轮箱连接在一起，整体弹性安装在构架上。

3.2 储能电源

超级电容作为车辆主要的储能电源，优先为车辆提供运行所需的能量，在车辆到站时地面充电装置给储能电源充电，在车辆运行中由储能电源向车辆供电，在车辆制动状态时可回收制动能量。

3.3 牵引辅助系统

列车牵引系统采用由VVVF逆变器-三相交流异步电机构成的交流电传动系统。牵引逆变器采用IGBT功率器件，为强迫风冷，采用高性能的直接转矩控制策略。系统优先使用电制动。

在车站内触网高压电通过受电器给储能系统供电。在区间储能系统通过熔断器给牵引系统主电路和辅助系统供电。

储能系统通过熔断器给客室空调和司机室空调供电。

整列车设置两台直流充电机，给整列车低压负载提供DC24V电源。在车顶设置一组蓄电池，两台充电机并联给蓄电池充电。

3.4 控制与列控系统

列车控制和诊断系统（TCMS）采用分布式控制技术。

列车设置满足IEC61375标准的多功能车辆总线MVB，用于连接各车辆内的电子部件和控制系统。

MVB总线采用A＼B两路互为冗余的传输方案;当某路出现故障时可自动切换至另外一路，不影响网络控制功能。

主要完成以下控制功能：司机室激活控制;操作端和方向控制;电液联合制动控制;保持制动控制;牵引封锁控制;超速保护;自动紧急制动控制。

3.5 制动系统

制动系统主要配置包括：

（1）动力转向架上的液压被动式弹簧制动系统。

（2）非动力转向架上的液压主动式盘式制动系统。

（3）所有转向架上的磁轨制动系统。

（4）每动车上配置两套紧凑型双向撒砂系统，分别负责对对应侧轮对的撒砂。

本项目车辆的制动模式主要包括常用制动、紧急制动、自动紧急制动、安全制动、停放制动模式和保持制动模式等。

4 总结

黄埔有轨电车车辆采用储能式现代有轨电车，为适应本项目长大坡、地形起伏大的特殊线路条件，创新性地采用超级电容+钛酸锂电池的混合供电型式，线路适应性强。车辆优先使用电制动，电制动反馈的能量优先被储能装置吸收，再生制动利用率不低于80%，实现绿色节能。目前项目已全线开通运营，也为其他地区的有轨电车项目建设提供了参考典范。

参考文献：

[1]中车株洲电力机车有限公司.黄埔有轨电车1号线工程车辆技术规格书[G].株洲：中车株洲电力机车有轨电车，2018.

[2]杨颖，陈中杰.储能式电力牵引轻轨交通的研发[J].电力机车与城轨车辆，2012，35（5）：5-10.