引言

蒙特雷市較接輕軌車輛是中車株洲電力機車有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的鋁合金車體的重載較接輕軌,車輛設(shè)計服務(wù)于蒙特雷市3號輕軌線路,需滿足在蒙特雷市1號、2號、3號線路地下、地面、高架線路上運行的需求。

該項目車輛具備以下主要技術(shù)特點:

(1)車輛采用鋁合金全焊接車體。(3)采用全新開發(fā)設(shè)計的重載較接轉(zhuǎn)向架,可滿足最小平面曲線半徑(R35m),最大軸重≤13t。(3)采用受電弓受電,走行軌作為回流軌,最高運行速度80km/h。(4)兼容現(xiàn)有車輛檢修維護設(shè)備,如架車機、復(fù)軌設(shè)備、鏃輪設(shè)備等。(5)滿足蒙特雷市現(xiàn)有1號、2號、3號線路條件、限界及磁性停車信號接口要求。在車輛設(shè)計初期,在線路進行動態(tài)限界試驗,確認既有線路的限界狀況。(6)列車采用2節(jié)較接編組,2動1拖,可實現(xiàn)2列、3列、4列任意重聯(lián)運營,并可與既有車輛進行機械和氣路連掛。(7)車輛采用單司機室設(shè)計,客室頂部設(shè)置客室空調(diào),司機室頂部設(shè)置司機室空調(diào),提升乘客及司機的舒適性。

這是中國自主研發(fā)的城市軌道交通輕軌車輛首次進入墨西哥市場的訂單項目,株機公司采用現(xiàn)場調(diào)研及技術(shù)交流,并組織現(xiàn)場車輛動態(tài)限界測試等方式,調(diào)整了車輛的設(shè)計技術(shù)方案。

1車輛的總體技術(shù)性能

1.1車輛型式及列車編組

1.1.1車輛型式

M1車:有司機室?guī)茈姽膭榆?M3車:無司機室的動車:"+"較接裝置:車鉤型式:"="全自動車鉤。

1.1.3列車編組方式

如圖1所示,列車編組方式為=M1+M3=。

1.2車輛主要尺寸

車輛的主要設(shè)計尺寸如表1所示。

1.3車輛載客能力及車輛重量

車輛在各種工況下的載客數(shù)量如表2所示。

列車重量的計算方法和公差按照標準BSEN15538一3015執(zhí)行。人均重量按70kg計,車輛重量為43.3t,車輛的最大軸重為11.6t。

1.4車輛的主要技術(shù)指標

1.4.1列車運行速度

車輛最高運行速度為80km/h,設(shè)計構(gòu)造速度90km/h,列車連掛速度3.5km/h,通過洗車機穩(wěn)定運行速度2km/h。

1.4.2列車牽引加速度

空載到AW2載荷工況下,在平直干燥軌道上,額定電壓時列車最大牽引加速度為1.Sm/S2。AW2以上載荷,加速度可能會隨之降低,同時須維持牽引靜態(tài)逆變器3/4載荷下的輸出功率。

1.4.3列車制動減速度

列車制動系統(tǒng)分為電制動與空氣制動。

電制動由牽引系統(tǒng)提供,包括再生制動與電阻制動,空載到AW2載荷工況下,在平直干燥軌道上,額定電壓時車輛從8Skm/h降低至8km/h或更低速度時產(chǎn)生的車輛減速度為1.Sm/S2。

空氣制動采用軸盤制動,采用車控方式?？蛰d到AW2載荷工況下,最大常用制動≥1.Sm/S2:空載到AW3載荷工況下,緊急制動≥1.3m/S2。

1.4.4列車救援能力

新造車輛能夠與老車進行機械和氣動連掛,連掛車輛中任意3輛編組的列車,能夠按照要求,以每小時4Skm的最高速度和較低的加速度拉動或推動4輛編組的故障列車(空載工況)。

2車輛各主要系統(tǒng)及主要部件

2.1車體及車鉤裝置

車輛車體為鋁合金V型大斷面擠壓型材整體承載全焊接結(jié)構(gòu)。車體及其部件焊接的設(shè)計、生產(chǎn)、試驗和質(zhì)量認證滿足EN15S85標準相關(guān)要求,在搭接點焊的地方使用密封膠,保證車體密封防水性。

車體使用壽命不小于3S年,在正常運行條件下,不會出現(xiàn)任何疲勞或永久變形。

列車配置全自動車鉤和較接裝置(設(shè)置在較接轉(zhuǎn)向架上),本項目車輛間允許以自動方式進行機械、電氣和氣動連接,并可與蒙特雷市輕軌1號線和2號線現(xiàn)有車輛的連掛系統(tǒng)實現(xiàn)機械和氣動連掛。整車連掛速度滿足2.5km/h,通過在司機臺設(shè)置連掛時速度按鈕實現(xiàn)。電氣鉤頭設(shè)置在車鉤頭下方,滿足列車重聯(lián)和救援要求。

2.2內(nèi)裝系統(tǒng)

客室天花板高度為2S75mm,客室側(cè)頂板及貫通道區(qū)域的最小高度為19SSmm?？褪易窝乜v向布置,椅面采用玻璃鋼材料,表面凹坑造型,根據(jù)客室的布置要求,局部座椅下方布置座椅屏柜。每節(jié)車設(shè)置6個車窗,采用鋼化安全中空玻璃,車窗上部可以向內(nèi)打開,兼作緊急情況的通風窗使用。地板布采用厚度為2.5mm的PVC地板布,地板采用雙層鋁蜂窩結(jié)構(gòu)。客室的天花板兩側(cè)縱向布置通LED長燈帶。司機室隔墻采用鋁蜂窩和鋁型材結(jié)構(gòu):中頂板兩邊采用活動的側(cè)頂板,由擠壓成型鋁合金型材制成:側(cè)墻采用鋁板材質(zhì),保證側(cè)墻的強度和隔音要求。每列車設(shè)置一個殘疾人區(qū)域,布置在M1車I端端部右側(cè)(車行方向)。

2.3車門

客室采用雙開式電動塞拉門,每節(jié)車廂每側(cè)設(shè)置3對雙開電動內(nèi)藏門,電機通過單獨的門控器進行控制。車門凈開寬度13SSmm,車門凈通過高度19SSmm。門扇的框架采用鋁型材,門扇內(nèi)部采用鋁蜂窩材料,具有高剛度和良好的隔音性能?？褪业拈T窗玻璃應(yīng)受到透明、防涂鴉、具有黏性且可互換的薄膜保護,從而防止玻璃被劃傷。門扇的內(nèi)外側(cè)均設(shè)置扣手和車內(nèi)每對門車門狀態(tài)指示燈:在車外,位于車端設(shè)置一個門關(guān)指示燈,用于指示所有車門是否關(guān)好。客室側(cè)門門檻分為外門檻和內(nèi)門檻,分別安裝有磨耗塊,與門扇上的下部導(dǎo)軌配合,對門扇的運動進行導(dǎo)向。門檻采用鋁合金型材。外門檻上設(shè)置補縫膠條,采用黑色的硬橡膠,車輛停站開門時可減少車輛與站臺的間隙。車內(nèi)采用旋鈕式緊急解鎖機構(gòu),緊急情況下乘客可以將蓋板破壞掉,再操作緊急解鎖手柄解鎖對應(yīng)的客室側(cè)門:車外每節(jié)車的單側(cè)各設(shè)置一個車外緊急解鎖裝置,可通過三角鑰匙對對應(yīng)的車門進行車外緊急解鎖操作。在M1車司機室的兩側(cè)設(shè)置有用于司機室登車的司機室側(cè)門,采用手動折頁門結(jié)構(gòu),門凈通過寬度500mm,凈通過高度1800mm。門扇周邊采用整體鋁合金型材密封框結(jié)構(gòu)。

2.4空調(diào)及通風系統(tǒng)

空調(diào)與通風系統(tǒng)由空調(diào)機組、空調(diào)控制系統(tǒng)、風道系統(tǒng)、廢排裝置、司機室空調(diào)等組成,可實現(xiàn)通風、制冷功能。

空調(diào)機組為頂置單元式,采用下送下回的送回風型式。兩臺空調(diào)機組分別安裝在M1及M2車車廂頂部中間位置,空調(diào)控制集成在機組內(nèi)部。采用制冷量為40kW的定頻單冷空調(diào)機組,每節(jié)車送風量為4500m3/h,其中新風量3000m3/h,無緊急通風。

本項目司機室采用獨立的空調(diào)單元,具有通風、制冷及采暖功能,可在司機室內(nèi)完成空調(diào)裝置模式選擇及溫度調(diào)節(jié)。制冷量為4.5kW,且內(nèi)置2kW電加熱器。

每節(jié)車的Ⅱ端車頂各布置兩個廢排裝置。

2.5轉(zhuǎn)向架

本項目整列車配有3個較接轉(zhuǎn)向架,較接轉(zhuǎn)向架分為動力較接轉(zhuǎn)向架和非動力較接轉(zhuǎn)向架,均為帶搖枕H型低合金高強度鋼板焊接轉(zhuǎn)向架。動力較接轉(zhuǎn)向架和非動力較接轉(zhuǎn)向架主體結(jié)構(gòu)基本相同,主要部件有構(gòu)架、輪對、一系懸掛(橡膠簧)、二系懸掛(空氣簧)、搖枕(整體鑄造)、回轉(zhuǎn)支承(動力較接轉(zhuǎn)向架設(shè)置兩環(huán)回轉(zhuǎn)支撐,非動力較接轉(zhuǎn)向架設(shè)置三環(huán)回轉(zhuǎn)支撐)、基礎(chǔ)制動裝置、電機和齒輪箱傳動裝置(僅動力較接轉(zhuǎn)向架有)、牽引裝置、垂向及橫向減振器、空氣管路、電器裝置、高度調(diào)節(jié)裝置等。列車的車輛I端動力較接轉(zhuǎn)向架設(shè)置有掃石器。車輪采用彈性車輪,降低了車輛的運行噪聲。為了降低車輪的輪緣磨耗以及改善車輪踏面和鋼軌之間的摩擦系數(shù),在車輛J端動力較接轉(zhuǎn)向架上安裝了干式輪緣潤滑裝置。

2.6牽引系統(tǒng)

列車牽引系統(tǒng)采用牽引逆變器一鼠籠異步牽引電機構(gòu)成的交流電傳動系統(tǒng)。每列車配備一臺牽引逆變器,采用架控方式,同時為4臺交流異步牽引電機供電,制動電阻采用強迫風冷型式。列車在M1車車頂采用氣囊式受電弓,采用單臂輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計,靠氣壓驅(qū)動,自重降弓。列車主電路圖如圖2所示。

牽引能力滿足:(1)運行速度:80km/h:(2)加速度:AW2載荷工況下最大加速度1.0m/.2:(3)減速度:AW2載荷工況下最大減速度1.0m/.2。

制動電阻能力滿足:要求在水平軌道上承受載荷AW2的最大常用制動(1.0m/.2)時,制動電阻能夠耗散所產(chǎn)生的100%的制動能量。

2.7輔助供電系統(tǒng)

輔助電源系統(tǒng)的運行獨立于列車牽引系統(tǒng),其主要設(shè)備為輔助電源箱(含輔助逆變器和低壓電源),采用強迫風冷的方式,車輛控制系統(tǒng)采用DC110V電源,交流電源采用AC380V。在M2車安裝有一個輔助電源箱和一個蓄電池箱。蓄電池采用鎘鎳堿性蓄電池組,在輔助電源系統(tǒng)關(guān)閉的情況下,蓄電池能應(yīng)急供電1.5h。

2.8制動系統(tǒng)

列車制動系統(tǒng)采用KBGM系統(tǒng),主要包括SL6型螺桿壓縮機、ESRA制動控制單元、軸盤制動器和防滑閥等設(shè)備:采用一套BCU(一個EBCU＋一個PBCU)控制3個轉(zhuǎn)向架的制動控制方案。

列車配置兩套制動系統(tǒng):電制動系統(tǒng)(ED)、空氣制動系統(tǒng)(EP),電制動由牽引系統(tǒng)提供,包括再生制動與電阻制動:緊急制動僅施加空氣制動,是最高等級制動:基礎(chǔ)制動采用軸盤制動形式。常用制動下,電制動優(yōu)先,電制動不足時空氣制動提供補充,常用制動具有防滑保護和沖動限制(≤0.7m/.3)功能。

2.9列車廣播和乘客信息系統(tǒng)

乘客信息及視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個集成了列車廣播、對講、LED信息顯示和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合平臺,本系統(tǒng)的設(shè)備均采用模塊化、一體化的設(shè)計方案。主要的控制器和輔助設(shè)備設(shè)計為插入式的板卡模塊,集成于3U19"標準EMC機箱中,大大提高了可維護性。PIS部分的列車總線采用平行以太網(wǎng),實現(xiàn)本項目PIS系統(tǒng)的全部功能,冗余設(shè)置一對模擬音頻線,在以太網(wǎng)完全失效時,降級冗余實現(xiàn)司機的人工廣播功能。

每列車配置獨立的車載視頻監(jiān)控系統(tǒng),在每節(jié)客室中安裝兩只攝像頭,以便列車司機實時監(jiān)視本列車上的治安狀況,視頻信息最終保存在視頻錄像機的硬盤中。

2.10列車控制系統(tǒng)

列車控制網(wǎng)絡(luò)采用WTB＋MVB全冗余的分布式總線控制方式,符合IEC61375標準的要求。單列車運行時,列車使用MVB總線進行數(shù)據(jù)傳輸,通過MVB總線可以連接牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)和事件記錄儀等。

列車重聯(lián)時,列車與列車之間的數(shù)據(jù)傳輸使用WTB總線,以實現(xiàn)列車控制網(wǎng)絡(luò)快速重聯(lián)和自動重新配置的功能。VCU集成了網(wǎng)關(guān),實現(xiàn)列車級總線與車輛級總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

列車配置磁性停車系統(tǒng),磁性停車系統(tǒng)為列車駕駛安全系統(tǒng)的重要組成部分,在軌道交通燈的指引下,可保證將列車?？吭谙拗频陌踩珔^(qū)域內(nèi)。

2.11照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)包括客室照明、司機室照明和外部照明。客室照明采用節(jié)能環(huán)保的LED照明方案,采用集中式驅(qū)動電源供電。車廂內(nèi)燈具在電氣結(jié)構(gòu)上分為4路燈帶,左右兩側(cè)各2路,且間隔分布,分別由直流110V供電。緊急照明通過降低整體的輸出功率來降低亮度,減少對蓄電池電能的消耗,且能夠保證整個車廂照明的均勻性和一致性。司機室照明在司機室天花板采用LED平面光源。外部照明前照燈采用氬氣燈,指示燈采用LED光源,在列車緊急制動距離處照度不低于21x:在M2車尾部指示燈處增加一個重聯(lián)連掛照明燈,均采用LED燈。

3結(jié)語

墨西哥蒙特雷市較接輕軌車輛是中國城市軌道交通走進墨西哥國家市場的第一單,本項目列車是中國自主研制的較接輕軌車輛出口的成功典范。列車已于2021年3月在蒙特雷市正式投入運營,目前已經(jīng)安全運營10個多月,單列車運行近10萬km里程,車輛性能得到了業(yè)主的充分認可,也為中國軌道交通進入墨西哥國家市場起到了良好的示范作用。