佛山高明氢能源现代有轨电车日常维保探讨

陈建邦

（佛山市铁路投资建设集团有限公司，广东佛山 528000）

0 引言

现代有轨电车作为一种新型绿色的公共交通方式，具有节能环保、载运量大、舒适便捷、建设周期短、成本低、适应性强等特点，随着城市的现代化建设和人口发展现状，地面公共交通有轨电车需求巨大。

传统有轨电车普遍采用接触网供电，随着社会和技术的发展，无接触网供电技术成为现代有轨电车的发展趋势。近年来随着大功率燃料电池技术逐步成熟，并成功在现代有轨电车上得到了应用。国内方面，2015年3 月19 日青岛四方机车车辆股份有限公司研制的氢能源有轨电车成功下线，2016年由西南交通大学主持研发的氢燃料混合动力有轨电车在唐车下线，2017年青岛四方机车车辆股份有限公司研发设计的首列氢能有轨电车在佛山投产［1］。

2019年12 月30 日佛山高明氢能源有轨电车示范线投入商业运营［2］，其开通运营备受各界关注，尤其是车辆的安全运营成为了重点关注点。车辆日常检修维保工作是保障车辆的安全运营的关键要素之一，选择一套与氢燃料动力系统车辆相匹配、相适应的检修维保方法，对氢能源有轨电车运营和维护的安全性、经济性具有重要影响。因此本文根据高明氢能源有轨电车的特点，在日常维保修程、维保工艺、维保模式及人员配置等方面进行探讨。

1 佛山高明氢能源有轨电车示范线特点

1.1 项目特点

佛山市高明区氢能源有轨电车示范线首期工程线路全长约6.57 km，设车站10 座，平均站间距约640 m，出场线全长341.43 m，入场线全长268.06 m，最小曲线半径25 m，最大坡度12‰。首期工程设停车场1 座，并配套加氢站1 座，停车场用地面积约26000 m2，加氢站用地3000 m2。

1.2 车辆特点

高明有轨电车采用100%低地板、铰接式现代有轨电车，列车设计最高运营速度70 km／ h，初、近、远期均为3 模块4 转向架编组。车辆采用氢燃料电池作为牵引动力，氢动力系统主要包括燃料电池子系统、储氢子系统、冷却子系统、DC－DC电源装置、动力电池和燃料电池能量控制系统等。其中，燃料电池系统采用加拿大巴拉德公司生产的FCveloCity ®－ SFHD－200型200 kW大功率燃料电池，电池箱内部由两个100 kW燃料电池子模块、空气输送模块、冷却液输送模块、通信控制模块等组成；储氢系统为燃料电池供应氢气，包含氢气的加注、储存和供给，一列车配置6 个储氢气瓶，额定工作压力为35 MPa，额定充装体积为840 L，加满后共储存氢气18～20 kg，续航里程可达80～100 km，加氢口位于M1 车车顶两侧，方便加氢操作。

2 日常维保修程

作为投入商业运营的氢能源有轨电车项目，目前尚无成熟的修程修制，结合国内已开通有轨电车检修维保经验，先行制定日常维保修程及检修周期如表1 所示。由表可知，高明氢能源有轨电车日常维保检修规程分为2 级，分别是日检、均衡修。日检主要是针对车辆的安全性及完整性检查；均衡修主要是在分析、综合全年车辆检修项点和检修频次、各项点检修所需人员、时间的基础上，分成固定检修和可变检修两部分，再结合季节特点、部件特点、故障易发时间、高峰期等趋势，将检修工作量大致均分到12 个月中，编制每月的检修项点、检修要求、检修方法，形成高效可控的维保方式［3］。

表1 车辆日常修程及检修周期

由于车辆采用氢燃料电池系统作为牵引动力源，结合氢燃料系统的特殊性，日常检修维保的重点将放在燃料电池子系统、储氢子系统、冷却子系统、DC－ DC 电源装置等设备上，表2、表3 举例列出了氢燃料动力系统部分检修内容及要求。

表2 氢燃料动力系统无电检修的部分日检内容及要求

表3 氢燃料动力系统无电检修的部分均衡检内容及要求

3 日常维保工艺布局

3.1 功能

高明氢能源有轨电车首期工程配置的智湖停车场是车辆日常维护和保养的场所，主要承担初期全线车辆停放和运用管理、日常检修任务、简易临修、事故救援工作及车辆的清扫洗刷，还负责停车场及全线的物资供应、综合维修、事故救援，并包含培训中心、控制中心等机构。同时配套加氢站1 座，实现氢气加注。

3.2 总体工艺分析

停车场以运停车场总平面采用顺向横列式布置，整个厂区分为工艺区、氢气加注区、厂前区3 个区域，具体如图1 所示［4］，主要布置如下。

图1 停车场平面布置

（1）工艺区主要以运用库为主体进行布置，运用库由停车／列检库、月检／临修库、运转综合楼及镟轮库组成，设在场址东端，尽端式布置，西端与出入场线及牵出线连通。

（2）氢气加注区设在新车装卸场地南侧，由月台加氢机及其加气机罩棚构成，加氢机为双枪，可为氢能有轨电车加氢，首期设2 座加氢机。

（3）厂前区设综合楼1 座，由运营用房、停车场的生产管理用房、调度管理中心、材料间和综合维修工区用房以及乘务员公寓及食堂等房屋合建，位于运用库西北侧。

3.3 日常检修维保工艺分析

3.3.1 停车列检库

停车列检库长58 m、宽19.5 m，由1 个4 线库组成，共设置库线4 股道，均按一线两列位布置，前端一列位为列检列位，后端一列位为露天停车列位。

3.3.1.1 主要检修维保任务

（1）承担氢能源有轨电车车辆的停放、运用、整备作业；

（2）承担车辆进、出库的技术交接、检查和测试工作；

（3）承担运用车辆的日常功能检查、技术检查和一般性临时故障的处理工作；

（4）承担运用车辆的内部清扫及定期消毒工作。

3.3.1.2 主要检修维保设备配置

（1）为确保日检人员对车顶设备巡检，设置车顶作业平台；

（2）由于局部自然通风条件较差、人员多、作业量大，库顶设防爆型机械通风装置、库内设防爆型壁挂风扇；

（3）由于库内停放的都是充有氢气的有轨电车车辆，日检人员在进入库内作业前需要进行静电消除，在入库端需设置静电消除装置；

（4）检修坑道设置带防爆功能的安全照明、安全电压照明插座及动力插座；

（5）为确保对车顶氢动力系统检修前的安全检测，设置氢气检测仪；

（6）为确保夏季检修室内作业温度过高，设置便携式防爆型风扇及线盘。

3.3.1.3 主要检修运用工艺流程

高明氢能源有轨电车日检工作主要在停车列检库完成，日检主要针对车辆的安全性及完整性检查，其规程分为有电检查和无电检查两部分，两部分内容均由检修维保人员执行。无电检查主要检查车钩、转向架、制动、客室内装、车顶设备等，有电检查主要检查车辆启动激活、PIS、车门、照明及故障记录等。为了保障日检工作安全有序完成，所有作业人员应正确着装，进入检修厂房前须消除静电，高空作业戴好安全帽、系好安全带，接触蓄电池、氢燃料系统时，须穿防静电服、穿防静电鞋套，不允许使用未经绝缘处理的金属工具，主要预防措施必须到位，人员、工具、车辆均达到整备条件，检查项点全面有序进行。具体工艺流程如图2 所示。

图2 氢能源列车日检工艺流程

3.3.2 月检／临修库

月检／临修库在停车列检棚的北侧，库长57.6 m，宽15 m，由1 个2 线库组成。设置月检线1 条，带普通壁式检查坑，一线一列位，满足3 模块氢能源低地板有轨电车的均衡修作业要求；设临修线1 条，带普通壁式检查坑，设移动式架车机1 套（16 台）、10 t电动单梁桥式起重机1 台，满足3 模块氢能源低地板有轨电车的简易临修、定修作业要求。

3.3.2.1 主要检修维保任务

月检／临修库承担氢能源有轨电车车辆临时停放作业和均衡修作业。

3.2.2.2 主要检修维保设备配置

（1）月检库内股道设置壁式检查坑，坑内设照明和动力插座，检修列位两侧设车顶作业平台。

（2）由于局部自然通风条件较差、人员多、作业量大，库顶设防爆型机械通风装置、库内设防爆型壁挂风扇。

（3）月检库内设有线广播，以方便作业调度并保证列车出入库安全。

（4）为便于技术检查、检测、部件的更换和运输，月检库内配置了静调电源柜、蓄电池叉车等设备。

（5）为便于有轨电车撒砂系统正常加砂，配置上砂设备。

（6）为确保对车顶氢动力系统检修前的安全检测，设置氢气检测仪。

（7）为确保夏季室内检修作业温度过高，设置便携式防爆型风扇及插座。

（8）为满足3 模块氢能源低地板有轨电车的简易临修、定修作业要求，设移动式架车机1 套（16 台）、10 t 电动单梁桥式起重机1 台。

3.3.2.3 主要检修运用工艺流程

高明氢能源有轨电车均衡修工作主要在月检／临修库完成，均衡修主要针对车辆进行一次较为全面的日常检查，针对部分关键零部件，结合季节、运行里程、生命周期等特点，进行较为深入地检查和更换易损易耗件。为了保障均衡修工作安全有序完成，所有作业人员需做好安全预防措施，车辆进入库房后，需对车辆进行氢气置换或将储氢压力消耗至0.2 MPa 后方可开展作业，对车顶燃料电池、储氢、冷却设备检修过程作业过程中，须穿防静电服、穿防静电鞋套，使用防爆型工器具。具体工艺流程如图3 所示。

图3 氢能源列车均衡修、临修工艺流程

3.3.3 加氢线

为确保有轨电车氢气加注和氢气置换，在氢气区设置3 条加氢轨道。由于车辆加氢口位于车顶，需要在加氢股道间设置加氢月台，配置2 座加氢机，满足有轨电车加氢需要。同时考虑到部分维保作业安全，需要在加氢区将储氢瓶的氢气用氮气置换，置换作业完成后，用公铁两用车将车辆牵引入库检修。

4 维保模式及人员配置

鉴于高明氢能源有轨电车示范项目采用PPP 建设模式，首期工程线路较短、配置车辆数较少、运营商开通运营经验较少等，结合目前国内已运营有轨电车检修维保经验，高明氢能源有轨电车日常维保采用了委外修模式，通过引入社会专业化维保单位，实现最大化的综合效益［5］。同时运营商考虑到车辆日常维修操作的合理性、高效性，将停车场内与车辆相关的工艺设备一并委托同一家维保单位进行维保和操作使用，如公铁两用车、不落轮镟床、架车机、起重机、各类叉车、各类搬运车等。

根据日常维保检修规程和维保范围，结合运营现状，经过充分调研和测算，开通稳定后配置18 人，具体人员分工内容如表4 所示。

表4 委外公司人员配置及岗位职责

5 维保实施情况及建议

截止2020年12 月30 日高明氢能源有轨电车已正式开通试运营1 周年，5 列车共计运营里程124496 km，期间共计进行车辆日检365 次、均衡修12 次，检修维保计划执行率达到99%以上，各类运营指标、安全指标总体稳定并持续提升。项目开通初期车辆运行过程中系统存在不稳定性，故障问题主要发生在燃料电池、储氢系统、制动系统，通过日常检修维保、现场故障处置、技术加改、产品升级等措施提升了车辆运用的安全性和稳定性。

作为全国采用氢燃料电池作为牵引动力的有轨电车示范线，车辆设置有储氢罐、停车场设置有加氢站，这对车辆检修维保工艺和安全防护提出了更高的要求，建议：（1）持续规范车辆安全维护操作、完善安全作业区域及防爆要求；（2）持续完善氢燃料动力系统相关核心部件的修程修制；（3）加快推进储氢系统、氢燃料电池国产化进程，推进氢燃料动力系统关键部件自主检修维保。

6 结束语

随着氢能的推广应用，尤其是氢燃料电池技术的发展和进步，当地政府将大力发展氢能源产业，通过支持氢能源有轨电车投产应用，带动上下游产业链在当地形成一定的规模效应，为新一轮的产业升级提供基础。此次佛山高明氢能源有轨电车项目成功开通运营，为当地氢能产业发展提供了有力支撑，对当地交通环境的改善发挥了重要作用。本文通过探讨和实施有轨电车日常检修维保，确保了车辆的安全运营，对氢能源有轨电车制式地推广应用具有重要的示范意义。