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第 3 4卷第 3期 2 0 1 1 年 5月 2 0日 电力机车与城轨车辆 E kc t r i c L o c o mo t i v e s Ma s s T r a n s i t V e h ic l e s Vo 1 3 4 N O 3 Ma y 2 0 t h，2 0 1 1 研 究开发 深圳地铁 5号线进口牵引系统车辆概述 谢葳 刘 厚林(南车株洲 电力机 车有限公 司 技 术 中心，湖 南 株洲4 1 2 0 0 1)摘 要：文章介绍 了 自主化研 制的 8 0 k m h速度 等级 A型地铁车辆 的总体技术性 能、主要机械 部件和 电 气部件 的基 本特点。关键词：地铁车辆；总体设计；机械部件；电气系统 中图分类号：U 2 7 0 2 文献标识码：A 文章 编号：1 6 7 2 一 l 1 8 7(2 0 1 1)0 3 0 0 5 4 0 3 Su mma r y o f me t r o v e h i c le s wi t h i mp o r t t r a c t io n s y s t em f o r Sh e n z h e n Me t r o L i n e 5 XI E We i L I U Ho u l i n (R&D C e n t e r，C S R Z h u z h o u E l e c t ri c L o c o m o t i v e C o ，L t d ，Z h u z h o u 4 1 2 0 0 1，C h i n a)Abs t r a c t：Th i s p a p e r p r e s e n t s t h e i n d e p e n d e n t l y d e v e l o p e d t y p e A me t r o v e h i c l e wi t h t h e s p e n d o f 8 0 k m h w h i c h i n c l u d e s t h e g e n e r al t e c h n i c a l p e r f o r m a n c e，b a s i c c h a r a c t e ri s t i c s o f m a j o r m e c h a n i c al a n d e l e c t ri c a l c o mp o n e n t s K e y wo r d s：me t r o v e h i c l e；g e n e r al t e c h n i c a l d e s i g n；me c h a n i c a l c o mp o n e n t s；e l e c t ri c a l s y s t e m 1 概 述 深圳地铁 5号线车辆是南车株洲 电力机车有 限公 司在既有 自主研发的 A型地铁 车辆基础上。为深圳市 提供的 8 0 k m h速度等级的车辆。深圳地铁 5号线车 辆有安装进 口牵引系统和国产牵引系统两种。本文仅 对安装进 口牵引系统的车辆进行介绍。该车辆采用铝合金全焊接车体、简洁大方的内装 设计、成熟转 向架、先进 的网络集成控制技术、智 能化 节能型的空调控制系统、集中供 电式 L E D照明系统、无速度传感器的牵引控制技术、安全快捷疏散的坡道 式紧急疏散 门以及非常现代化 的高度集成 的乘客信息 系统等大量新技术，使车辆具有更高的可靠性，更低 的 能耗和更舒适 的乘坐环境。2 车辆总体设计 2 1 列车 编组 列车由两个单元共 6辆车组成 每个单元 由 1 辆 拖车(A车)和 2辆动车(B车和 C车)组成。2 2受流 供电方式 架空接触 网 供 电电压(额定)v D C 1 5 0 0 网压 变化 范 围 V D C 1 0 0 0 1 8 o 0 2 3车辆主要尺寸 A车长度 m m 2 44 0 0 B C车 长度 mm 2 2 8 0 0 列车 最大 宽 度 m m 3 1 0 0 车辆高度(新轮，不包括受电弓)mm 3 8 0 0 地板面高度(新轮、空载、空气弹簧充气)mm 1 1 3 0 转 向架 中心 距 mm 1 5 7 0 0 车钩中心线距轨面高度 ram 7 2 0 侧 门开度 mm 1 4 0 0 门槛顶面以上高度(侧门开启)mm 1 8 6 0 整列车各相邻侧 门中心线距离 mm 4 5 6 0 2 4载客量与车辆质量 载客量如表 1所示。收稿 日期：2 0 1 1-O l 一 0 4 作 者简介：谢葳，2 0 0 5年毕业于大连交通大学城市轨道交通专业，从 事城 轨车辆研 发工作。基 l项目：湖南省科技重大 专项(0 8 F J 1 0 0 1)；中国 南车股份有限 公司 科技计划项目(2 0 1 0 N C K 0 2 1)-54-谢葳 等 深圳地铁 5号线进 口牵引系统车辆概述 2 0 1 1 年第 3 期 表 1 各种工况下载客量 图 2所 示。车辆质量如表 2所示。表 2 各种工况 下车辆质量 乘客质量按照 6 O 计算，在超员载荷工况下，整 车质量控制在 6 0 3 8 t，按每辆车 4根轴计算，满足轴 重 1 6t 的要求。2 5列车动力性能参数 2 5 1 列车运行速度 最高运行速度 k m h 8 O 设计构造速度 k in h 9 0 挂钩操作速度 m h 5 反 向退行最大速度，I(m h 一 1 0 2 5 2 列车牵引特性 额定载荷工况下，车轮在半磨耗状态，列车在干 燥、清洁的平直轨道和额定 网压下，牵引特性曲线如 图 l 所 示。越 暑 速 度 k m h 图 1 牵引特性曲线 0 3 6 k l h平均启动加速度 m s 之 1 0 0 6 0 k H l h平均加速度 m S 五 10 8 0 8 0 k I I l h平均加速度 m s 10 6 2 5 3 列车制动特性、额定载荷工况下，车轮在半磨耗状态，列车在干 燥、清洁的平直轨道和额定网压下，制动特性 曲线如 速度 k in h 图 2 制动特性曲线 平均全常用制动减速度 m S 之 平均快速制动减速度 m s 平均紧急制动减速度 m s 之 3 机械部分主 要部件 1 0 1_ 3 1-3 3-1 车体 采用 自主研制 的铝合金全焊接 A型地铁鼓型车 体，运用模块化、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 E N 1 2 6 6 3标准要求。车体主要 由底架、侧墙、端墙、顶盖和 司机室等部 分组成，承受垂直、纵向、扭转等载荷，传递牵引力并具 有隔声、减振及保暖等功能。使用寿命 3 0年，正常运行 条件下不会 出现任何疲劳和永久性变形。3 _ 2内部装 饰 车体天花板 表 面沿车辆 中心线距 地板面 的最 小 高度为 2 1 0 0 m m。客室 内乘客站立 区的最小高度为 1 9 0 0 mm。每辆车侧墙上配备 8块宽幅双层钢化安全 玻璃窗。沿纵向每辆车两侧各配备 4张长座椅，并另外 设置 了残疾人专区。配备 了数量充足的立柱扶手杆，使 得站立在车厢内的乘客均能达到扶手位置。侧墙、天花 板面板均为铝金属材料。采用 了易于维护并具有防火、抗毒性 能的 P VC地板。3 3车 门 每辆车每侧设置 5套双开式电动塞拉门，每套车 门的开、关均具有 自动障碍物检测功能，同侧的所有门 均同时打开或关闭。每套门右侧的立柱罩板上配备一 套 紧急出口装置，每侧各有一套紧急人口装置，以便在 紧急情况下打开车门。每套 门的门扇上部安装一套车 门隔离装置，由一个机械 门锁装置实现，该装置从车厢 内外采用方孔钥匙能均激活，隔离相关 门的电气功能，从 门控单元 中分离 出来。-5 5-电力机车与城轨车辆 2 0 1 1 年第 3 期 司机室每侧各设有一个可手动操作 的单扇平移 内 藏门。在其内外都能打开和锁闭。列车两端的司机室中 部设置紧急疏散 门，关闭状态下疏散 门的玻璃钢外罩 与司机室形成完整的一体。疏散门采用防滑型坡道式 结构，简单 坚固、安全可靠且易于操 作，坡道板 能 自动 展开，完全打开后倾斜角度平缓。3 4空调及 通 风 每辆车顶部装有 2台空调机组 和 4个废排 装置，空调采用两端送风、底部回风的形式，新风 口位于机组 两侧。每 台空调机组的制冷输 出由 4台全封闭、重载运 输级、适用于大负荷制冷的立式涡旋压缩机提供，其制 冷量可 以实现 2 5、5 0、7 5、1 0 0 四级调节，正常 情况下 空调控制系统能够 自动根据输入的环境信号 对新风量进行调节，客室 内温度波动小，大大减小 了压 缩机 的启停次数。与采用 2台压缩机的空调机组相 比，其更加节能环保，舒适度更高。司机室不单 独设置空调机组 所需冷空气由驾驶 室顶部的通风机组将相邻客室主风道的空气引入司机 室。在司机室通风单元底部装有多个出 口方向可 以调 整的喷嘴。送风机可以手动进行四级调节。3 5空气 制动 系统 制动方式分常用制动、快速制动、紧急制动和停放 制动 4种。常用制动 以电制动为主，制动力不足部分 由 空气制动补充。电制动系统包括再生制动和 电阻制动，由牵 引系统实现。该项 目车辆采用 E P 2 0 0 2空气制动 系统，基础制动采用踏面制动。E P 2 0 0 2系统包括 网关阀和智能 阀 2个核心产 品 A车及 C车各有 1 个 E P 2 0 0 2网关 阀和 1个 E P 2 0 0 2 智能 阀，B车有 2个 E P 2 0 0 2智能 阀。两种阀通过双冗 余 C A N总线形成分布式制动控制 网络。3 6转 向 架 转 向架最大轴重为 1 6 t，最高运行速度为 8 0 k m h 设计构造速度为 9 0 k m h。每节动车配置 2台动车转向 架，每节拖车配置 2台拖车转向架。两种转 向架结构基 本相同，动车转 向架和拖车转向架各 自间可互换，所有 转 向架构架可互换。动车转向架配备有牵引驱动装置 和相应设备。该项 目车辆转 向架的主要技术特点为：1)构架由 2 根侧梁和 l 根中间横梁焊接成无摇枕 H型结构：2)采用 人字型金属橡胶弹簧的一系悬挂和二系空气弹簧悬挂：3)动车转向架牵引电机架悬在构架横梁上 每个构架反 对称布置 2台牵引电机；4)驱动装置由牵引电机、联轴 节、齿轮箱等组成；5)牵引装置采用无磨耗 的中心销、Z 字形拉杆牵引方式；6)基础制动装置采用踏面制动单元：-5 6-7)每个转 向架和车体之间设置 1 套抗侧滚装置；8)采用 整体辗钢车轮轮对。4电气部分主 要系统 4 1 牵引系统及其电气设备 牵引系统主要包括功率输入电路、电压源直流 电 路、制动斩波电路、V V V F电路等。此外，牵引系统还包 括逆变器控制单元，其额定 电压 D C 1 5 0 0 V，网压波 动 范 围 D C 1 0 0 0 1 8 0 0 V，输 出电压 3 A C 0 1 4 8 0 V 标 称输出电流 3 A C 4 0 0 A，输出频率 0 1 3 0 H z，最大同步 脉冲频率 5 0 0 Hz。电机采用无速度传感器 的矢量控制 方式，额定输出 1 9 0k W。牵引控制单元i 贝 0 量 电机定子电流矢量。通过解耦 分离出励磁 电流与转矩电流，并 与电机模型进行 比较 计算 出电机速度等参数，牵引电机不另设速度传感器。4 _ 2辅助 供 电 系统 每辆 车配备 l台辅助逆变 器，输 出 AC 3 8 0 V 电 压，为空气压缩机、空调压缩机、冷凝器风扇、空调通风 机、设备通风机 和 3 8 0 V 2 2 0 V转换变压器提供电源。全列车的 6台辅助逆变器同步向三相母线供 电(即并 联共 网供 电)，当其 中 1台故 障时，还有 5 6的辅助 电 源供电，保证了列车辅助供 电网络的可靠性和冗余性。每辆车设置 1台 3 8 0V 2 2 0V变压器，可 以为方便 插座等负载提供 A C 2 2 0V电源。直流负载是通过充电器或 A车上的蓄电池进行供 电的。每辆 A车设置 1 组蓄电池和 l 台充电器 充电器 集 成 在 A 车 的辅 助 逆 变器 箱 中，能实 现 直 流 电 压 1 5 0 0 Wl l 0 V的变换。在蓄电池欠压情况下，充电器 内 置的应急启动单元可以实现低压启动方案。4 3网络 控 制 系统 网络控制系统包括列车控制系统和子系统 采用 分布式总线控制方式，整个网络 由每节车上子系统间 的 MV B车辆总线和车辆 间的 MVB主干线组成，符合 I E C 6 1 3 7 5 1 标准。没有 MVB接 口的外围设备通过远 程数字 模拟输入 输出接 口与 MV B网络连接。为了达到列车控制系统 的冗余要求。MVB接线采 用 2 组相互独立的 MV B电缆。4 4乘 客信 息 系统 乘客信息系统由广播系统、信息显示系统和安 防 系统组成。广播系统提供司机室对客室广播、司机室对 司机室 内部通信、客室紧急报警及对讲、广播 系统音量 调节、司机与乘客通话的录音等功能：信息显示系统包 括 L C D线路 图动态显示屏和 L C D显示器 可动态显 示列车运行，(下转第 6 7页)周维 等 H X D 3 B型机车用受电弓的研制 2 0 1 1 年第 3 期 f 融 图 2 改进设计后的气阀板 A D D气路输 出接 口必须与 D S A 2 0 0型受 电 弓保持一 致，因此必须按 照要求 对 T S G1 5型受 电弓的气路重 新设计。考虑 到受 电弓气路、A D D气路均与快排阀 相距 较远，借鉴 D S A 2 0 0型受 电弓气路布置的方式，采用平行于受 电弓底架外侧布置的方式。软管通过焊 接螺柱 固定在底架上。原 T S G1 5型受 电弓连接绝 缘 软管是采用底架两边螺纹插座配合组合接头的方式 考虑到绝缘软管的布置和安装方式的一致性，重新设 计 了进气风管 和 A D D气路接 口，重新布置 了风 管。受电弓气路改进设计后的布置方案如图 3所示。图3改进设计后 的气路 4 结束 语 此次T S G1 5型受电弓的改进设计在 消化吸收国外 先进技术的基础上，广泛总结、借鉴国内受 电弓运行经 验，对部分零部件进行 了结构优化，改进设计后 的 T S G1 5型受 电弓能满足 HX o 3 B型机车的要求 实现 了 两种类型干线受电弓的互换，拓展 了 T S G1 5型受 电弓 的使用范围。在满足铁道部对干线电力机车用受 电弓 简统化的要求方面具有重要意义。参考文献：1 1 I E C 6 0 4 9 4 1，铁路应用车辆受电弓 特性与试验 第1 部分：干线机 车车辆受电 弓【S】2 1 I E C 6 0 0 7 7 2，铁路 应用机 车车辆 电气设 备 第 2部 分：电工器件 通 用规则【s】【3】安孝廉 受 电器 f M】北京：中国铁道 出版社，1 9 8 4 (上接第 5 6页)播放相关经济、天气和娱乐信 息等；安防系统包括摄像头、视频编码器、分屏器和服 务器等，使运营控制中心和司机室能监视客室内情况。乘客信息系统还与列车管理系统和车载无线通信 系统有接 口关系，为列车的高度信息化发挥重要作用。4 5照 明 该项 目车辆客室照明采用沿车辆纵 向布置的 L E D 平 面光源，具有寿命长、环保、优异 的光衰性能及 良好 的抗震特性。照明模块采用集中式供电。更有利于电源 的散热，电源转换效率高，可靠性高，故 障率低，减少了 维护工作量，而且可以集中调节灯带 中灯具的照度。5 结束语 深圳地铁5号线进 口牵引系统车辆的首列车已完 成厂内各项试验，其各项技术指标均符合设计要求，并 于 2 0 1 0年 8月底运送到深圳。深圳地铁 5号线进 口牵引系统车辆的研制 不仅 巩固了国内自主化研制 8 0 k m h速度等级 A型车产品 技术平台，而且在其基础上完善创新，在追求高速、大 运力和舒适度，更在环保、安全和人性化设计等方面集 成 了大量具有 自主创新知识产权 的新技术。参考 文献：【l】G B f r 7 9 2 8-2 0 0 3，地铁车辆通用技术条件 s 1 【2】张振淼 城市轨道交通车辆【M】北京：中国铁道出版社，1 9 9 8 【3】徐安 城市轨道交通电力牵引【M】北京：中国铁道 出版社，2 0 0 3 【4】季令，张 国宝 城市 轨道交通 运营管 理【M】北京：中国铁道 出版 社 1 9 9 9 【5】屈海洋，高春宏 深圳地铁 1号线 续建 工程车辆 介绍 J】电力 机车 与城轨车辆。2 O O 9(5)一67