印度那格浦爾地鐵車輛創(chuàng)新性分析

于連震 牟志成 郝宏峰

摘要：本文介紹了印度那格浦爾地鐵車輛總體技術(shù)規(guī)格，重點闡述該車輛創(chuàng)新性設(shè)計，包括車體及內(nèi)裝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、TCMS系統(tǒng)及制動系統(tǒng)，通過新技術(shù)、新材料、新思路的應(yīng)用，有效保障車輛運營可靠性及安全性。那格浦爾地鐵車輛已形成了AC25kV接觸網(wǎng)供電方式、以太網(wǎng)總線控制、雙向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品技術(shù)平臺，為城軌車輛下一步發(fā)展提供有力參考價值。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;創(chuàng)新性;技術(shù)平臺;以太網(wǎng)總線控制;新材料;AC25kV

0? 引言

習近平總書記指出：“城市軌道交通是現(xiàn)代化城市交通的發(fā)展方向，發(fā)展軌道交通是解決大城市病的有效途徑，也是建設(shè)綠色城市、智能城市的有效途徑?！苯陙恚S著城市軌道交通行業(yè)迅猛發(fā)展，城市軌道交通市場也得到有力開拓，越來越多的城軌車輛實現(xiàn)走出去的目標，國內(nèi)外市場除了對城軌車輛數(shù)量的需求以外，對于車輛創(chuàng)新性要求也日益提升。國內(nèi)地鐵車輛通常以標準車型為主，采用DC1500V供電方式[1]。國外市場則大多采用各個國家地區(qū)自有線路標準，車輛通常為非標準車型，供電方式部分采用AC25kV，加上各個地區(qū)線路條件受限，用戶要求日趨先進化，一定程度上增加了地鐵車輛設(shè)計難度，同時也有力提升了城軌車輛科技化高度，進一步加深車輛創(chuàng)新性研究深度[2]。

本文以印度那格浦爾地鐵車輛作為依據(jù)，介紹車輛總體技術(shù)規(guī)格，重點對車輛技術(shù)創(chuàng)新性進行重點分析。

1? 車輛總體技術(shù)規(guī)格

列車采用兩動一拖三節(jié)編組型式，采用AC25kV接觸網(wǎng)供電方式，最高運營速度80km/h，正線及車場線最小平面曲線半徑分別為120m和100m。線路最大坡道40‰，車輛其他技術(shù)指標如表1所示。

2? 創(chuàng)新性分析

2.1 車體及內(nèi)裝系統(tǒng)

2.1.1 平臺化、輕量化、模塊化不銹鋼車體鋼結(jié)構(gòu)

①車體鋼結(jié)構(gòu)采用平臺化設(shè)計，可適應(yīng)大部分不同項目車輛。

②車體鋼結(jié)構(gòu)由底架、側(cè)墻、頂棚、玻璃鋼司機室組焊成薄壁、筒形整體承載的輕量化結(jié)構(gòu)[3]。

2.1.2 分體式貫通道系統(tǒng)

那格浦爾車輛車端距920mm，采用分體式貫通道，具有更強的曲線通過能力，更好的滿足各種復(fù)合運動要求;方便車輛解編。

2.1.3 智能照明

智能照明實景圖見圖1，能夠?qū)Νh(huán)境光照度進行實時檢測，并智能調(diào)節(jié)燈具亮度，以達到節(jié)能效果，當環(huán)境照度小于下限值時，燈具亮度調(diào)節(jié)到100%，當環(huán)境照度大于上限值時，燈具亮度自動調(diào)節(jié)，燈光亮度隨傳感器檢測的環(huán)境照度實時變化而變化。

2.1.4 采用超輕內(nèi)裝材料

內(nèi)裝材料采用紙蜂窩+預(yù)浸料、泡沫芯材+預(yù)浸料的新型材質(zhì)，在國內(nèi)外車輛屬首例，該材料具有重量輕、強度好、美觀等優(yōu)點，與傳統(tǒng)玻璃鋼相比重量可輕一半以上。

2.2 電氣系統(tǒng)

①車輛采用25kV供電方式;采用單車雙弓模式，受電弓采用網(wǎng)絡(luò)控制;車輛應(yīng)用高壓系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)控制，包括真空斷路器（VCB），電壓傳感器（ACPT），電流傳感器（ACCT）。

②車輛緊急制動安全回路采用雙緊急環(huán)路控制，可以在一條安全環(huán)線故障時，啟動備用安全環(huán)線，提高車輛可靠性。

③蓄電池設(shè)有延時供電電路，為車輛PIS硬盤（DVR）等設(shè)備設(shè)置延時供電，防止突然斷電，對設(shè)備造成損壞;設(shè)有低電壓啟動電路，當蓄電池電壓低于77V時，蓄電池控制電路板設(shè)有低壓保護繼電器器，此時蓄電池無法啟動。

④乘客信息系統(tǒng)，主機電源輸入采用雙DC110V輸入，如圖2所示，X1A和X1B為兩路110V輸入，互相偵測。當其中一個輸入斷開，另一路可以正常輸入，保持電源模塊工作正常。

2.3 TCMS系統(tǒng)

TCMS系統(tǒng)是完整的集成系統(tǒng)，用于控制、監(jiān)控、保護車載系統(tǒng)和子系統(tǒng)直接或通過硬線連接到列車通信網(wǎng)絡(luò)。完整的列車控制與管理系統(tǒng)是設(shè)計的基本原則，單點故障不會造成不利影響或數(shù)據(jù)丟失，保證車輛高可靠安全性。

TCMS系統(tǒng)和信號系統(tǒng)本身內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，之間的外部鏈接也通過以太網(wǎng)。目前為止，那格浦爾車輛是第一列TCMS和信號系統(tǒng)通過以太網(wǎng)鏈接的車輛，該車輛不僅用以太網(wǎng)監(jiān)控狀態(tài)，而且采用以太網(wǎng)傳輸控制信息。

為了滿足列車安全性，可靠性要求，以太網(wǎng)及總線均采用雙向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓撲包括一組工作站之間的雙向鏈接環(huán)路。在正常使用情況下，網(wǎng)絡(luò)流量按最短路徑的方向傳送至其目的地。在發(fā)生鏈接丟失或整個工作站丟失的情況下，兩個最近的幸存工作站“回送”它們環(huán)路的末端。用這種方法，網(wǎng)絡(luò)流量仍然可以傳送至環(huán)路的所有尚存的部分。環(huán)路中的二次崩潰可能使其分成兩個子環(huán)路，但是在此情況下，每個子環(huán)路仍保留功能。

TCMS冗余設(shè)計，當主控制器發(fā)生故障時，系統(tǒng)將自動的執(zhí)行次級備份控制器，實現(xiàn)無縫傳輸，以確保系統(tǒng)的連續(xù)安全可靠。TCMS系統(tǒng)顯示屏和PIS系統(tǒng)CCTV顯示屏完全冗余，CCTV顯示屏在TCMS有命令或事件產(chǎn)生時能在該顯示屏顯示，TCMS顯示屏也能按需要提供多屏CCTV的顯示。

2.4 制動系統(tǒng)

2.4.1 電子制動控制單元（EBCU）功能的故障冗余備份

制動系統(tǒng)使用架控方式即每個轉(zhuǎn)向配有一套獨立的制動控制單元（EBCU），實現(xiàn)每個轉(zhuǎn)向架制動力獨立控制，故障隔離。與以往項目不同的是，系統(tǒng)還具有冗余控制功能，即同一節(jié)車內(nèi)的2個EBCU互為備份，當一個EBCU故障時，另一個EBCU將立即接管其制動控制功能。該故障車輛將自動轉(zhuǎn)換為“車控”方式。司機不需要做故障隔離處理。制動系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

2.4.2 備用制動系統(tǒng)功能

車輛還配置一套備用制動系統(tǒng)，用于整車全部的電-空制動系統(tǒng)不能使用時。司機可以通過備用制動司控器（簡稱“小3閘”），通過列車管控制車輛制動。或者用于車輛救援時，被救援車輛可以通過重聯(lián)列車管，接收來自于救援車控制的制動施加與緩解。

3? 結(jié)論

本文針對印度那格浦爾地鐵車輛的技術(shù)創(chuàng)新性進行了分析，重點對車體及內(nèi)裝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及制動系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用及新材料使用進行了系統(tǒng)性分析。在國內(nèi)外領(lǐng)域，該車輛屬首例采用TCMS和信號系統(tǒng)通過以太網(wǎng)鏈接的車輛，不僅采用以太網(wǎng)監(jiān)控車輛狀態(tài)，而且采用以太網(wǎng)傳輸控制信息。目前，那格浦爾地鐵車輛已試運營近一年，運營效果良好，故障率較低，通過該項目車輛的研制，已形成了AC25kV接觸網(wǎng)供電方式、以太網(wǎng)總線控制、雙向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品技術(shù)平臺。

參考文獻：

[1]GB 7928-2003，地鐵車輛通用技術(shù)條件[S].

[2]唐聞天，王麗麗.地鐵車輛新技術(shù)綜述[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2017（9）：65-71.

[3]龔明，丁叁叁.城市軌道車輛不銹鋼車體結(jié)構(gòu)優(yōu)化探索[J]. 鐵道車輛，2009，47（07）：16-18.