引言

蒙特雷市較接輕軌車輛是中車株洲電力機(jī)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(jì)服務(wù)于蒙特雷市3號(hào)輕軌線路,需滿足在蒙特雷市1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)線路地下、地面、高架線路上運(yùn)行的需求。

該項(xiàng)目車輛具備以下主要技術(shù)特點(diǎn):

(1)車輛采用鋁合金全焊接車體。(3)采用全新開發(fā)設(shè)計(jì)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(yùn)行速度80km/h。(4)兼容現(xiàn)有車輛檢修維護(hù)設(shè)備,如架車機(jī)、復(fù)軌設(shè)備、鏃輪設(shè)備等。(5)滿足蒙特雷市現(xiàn)有1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)線路條件、限界及磁性停車信號(hào)接口要求。在車輛設(shè)計(jì)初期,在線路進(jìn)行動(dòng)態(tài)限界試驗(yàn),確認(rèn)既有線路的限界狀況。(6)列車采用2節(jié)較接編組,2動(dòng)1拖,可實(shí)現(xiàn)2列、3列、4列任意重聯(lián)運(yùn)營(yíng),并可與既有車輛進(jìn)行機(jī)械和氣路連掛。(7)車輛采用單司機(jī)室設(shè)計(jì),客室頂部設(shè)置客室空調(diào),司機(jī)室頂部設(shè)置司機(jī)室空調(diào),提升乘客及司機(jī)的舒適性。

這是中國(guó)自主研發(fā)的城市軌道交通輕軌車輛首次進(jìn)入墨西哥市場(chǎng)的訂單項(xiàng)目,株機(jī)公司采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及技術(shù)交流,并組織現(xiàn)場(chǎng)車輛動(dòng)態(tài)限界測(cè)試等方式,調(diào)整了車輛的設(shè)計(jì)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(jī)室?guī)茈姽膭?dòng)車:M3車:無(wú)司機(jī)室的動(dòng)車:"+"較接裝置:車鉤型式:"="全自動(dòng)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(jì)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(jì)算方法和公差按照標(biāo)準(zhǔn)BSEN15538一3015執(zhí)行。人均重量按70kg計(jì),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(biāo)

1.4.1列車運(yùn)行速度

車輛最高運(yùn)行速度為80km/h,設(shè)計(jì)構(gòu)造速度90km/h,列車連掛速度3.5km/h,通過(guò)洗車機(jī)穩(wěn)定運(yùn)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(shí)列車最大牽引加速度為1.Sm/S2。AW2以上載荷,加速度可能會(huì)隨之降低,同時(shí)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(dòng)減速度

列車制動(dòng)系統(tǒng)分為電制動(dòng)與空氣制動(dòng)。

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

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

1.4.4列車救援能力

新造車輛能夠與老車進(jìn)行機(jī)械和氣動(dòng)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(shí)4Skm的最高速度和較低的加速度拉動(dòng)或推動(dòng)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(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)和質(zhì)量認(rèn)證滿足EN15S85標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求,在搭接點(diǎn)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(yùn)行條件下,不會(huì)出現(xiàn)任何疲勞或永久變形。

列車配置全自動(dòng)車鉤和較接裝置(設(shè)置在較接轉(zhuǎn)向架上),本項(xiàng)目車輛間允許以自動(dòng)方式進(jìn)行機(jī)械、電氣和氣動(dòng)連接,并可與蒙特雷市輕軌1號(hào)線和2號(hào)線現(xiàn)有車輛的連掛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械和氣動(dòng)連掛。整車連掛速度滿足2.5km/h,通過(guò)在司機(jī)臺(tái)設(shè)置連掛時(shí)速度按鈕實(shí)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(gè)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(fēng)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(zhǎng)燈帶。司機(jī)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(dòng)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(qiáng)度和隔音要求。每列車設(shè)置一個(gè)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(dòng)塞拉門,每節(jié)車廂每側(cè)設(shè)置3對(duì)雙開電動(dòng)內(nèi)藏門,電機(jī)通過(guò)單獨(dú)的門控器進(jìn)行控制。車門凈開寬度13SSmm,車門凈通過(guò)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(hù),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(duì)門車門狀態(tài)指示燈:在車外,位于車端設(shè)置一個(gè)門關(guān)指示燈,用于指示所有車門是否關(guān)好?？褪覀?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(duì)門扇的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向。門檻采用鋁合金型材。外門檻上設(shè)置補(bǔ)縫膠條,采用黑色的硬橡膠,車輛停站開門時(shí)可減少車輛與站臺(tái)的間隙。車內(nèi)采用旋鈕式緊急解鎖機(jī)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(duì)應(yīng)的客室側(cè)門:車外每節(jié)車的單側(cè)各設(shè)置一個(gè)車外緊急解鎖裝置,可通過(guò)三角鑰匙對(duì)對(duì)應(yīng)的車門進(jìn)行車外緊急解鎖操作。在M1車司機(jī)室的兩側(cè)設(shè)置有用于司機(jī)室登車的司機(jī)室側(cè)門,采用手動(dòng)折頁(yè)門結(jié)構(gòu),門凈通過(guò)寬度500mm,凈通過(guò)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(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)與通風(fēng)系統(tǒng)由空調(diào)機(jī)組、空調(diào)控制系統(tǒng)、風(fēng)道系統(tǒng)、廢排裝置、司機(jī)室空調(diào)等組成,可實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、制冷功能。

空調(diào)機(jī)組為頂置單元式,采用下送下回的送回風(fēng)型式。兩臺(tái)空調(diào)機(jī)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(jī)組內(nèi)部。采用制冷量為40kW的定頻單冷空調(diào)機(jī)組,每節(jié)車送風(fēng)量為4500m3/h,其中新風(fēng)量3000m3/h,無(wú)緊急通風(fēng)。

本項(xiàng)目司機(jī)室采用獨(dú)立的空調(diào)單元,具有通風(fēng)、制冷及采暖功能,可在司機(jī)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(gè)廢排裝置。

2.5轉(zhuǎn)向架

本項(xiàng)目整列車配有3個(gè)較接轉(zhuǎn)向架,較接轉(zhuǎn)向架分為動(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架,均為帶搖枕H型低合金高強(qiáng)度鋼板焊接轉(zhuǎn)向架。動(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架和非動(dòng)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(duì)、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(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架設(shè)置兩環(huán)回轉(zhuǎn)支撐,非動(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架設(shè)置三環(huán)回轉(zhuǎn)支撐)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、電機(jī)和齒輪箱傳動(dòng)裝置(僅動(dòng)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(dòng)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(yùn)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(dòng)力較接轉(zhuǎn)向架上安裝了干式輪緣潤(rùn)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(jī)構(gòu)成的交流電傳動(dòng)系統(tǒng)。每列車配備一臺(tái)牽引逆變器,采用架控方式,同時(shí)為4臺(tái)交流異步牽引電機(jī)供電,制動(dòng)電阻采用強(qiáng)迫風(fēng)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(jì),靠氣壓驅(qū)動(dòng),自重降弓。列車主電路圖如圖2所示。

牽引能力滿足:(1)運(yùn)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(dòng)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(dòng)(1.0m/.2)時(shí),制動(dòng)電阻能夠耗散所產(chǎn)生的100%的制動(dòng)能量。

2.7輔助供電系統(tǒng)

輔助電源系統(tǒng)的運(yùn)行獨(dú)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(qiáng)迫風(fēng)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(gè)輔助電源箱和一個(gè)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(dòng)系統(tǒng)

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

列車配置兩套制動(dòng)系統(tǒng):電制動(dòng)系統(tǒng)(ED)、空氣制動(dòng)系統(tǒng)(EP),電制動(dòng)由牽引系統(tǒng)提供,包括再生制動(dòng)與電阻制動(dòng):緊急制動(dòng)僅施加空氣制動(dòng),是最高等級(jí)制動(dòng):基礎(chǔ)制動(dòng)采用軸盤制動(dòng)形式。常用制動(dòng)下,電制動(dòng)優(yōu)先,電制動(dòng)不足時(shí)空氣制動(dòng)提供補(bǔ)充,常用制動(dòng)具有防滑保護(hù)和沖動(dòng)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(gè)集成了列車廣播、對(duì)講、LED信息顯示和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綜合平臺(tái),本系統(tǒng)的設(shè)備均采用模塊化、一體化的設(shè)計(jì)方案。主要的控制器和輔助設(shè)備設(shè)計(jì)為插入式的板卡模塊,集成于3U19"標(biāo)準(zhǔn)EMC機(jī)箱中,大大提高了可維護(hù)性。PIS部分的列車總線采用平行以太網(wǎng),實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目PIS系統(tǒng)的全部功能,冗余設(shè)置一對(duì)模擬音頻線,在以太網(wǎng)完全失效時(shí),降級(jí)冗余實(shí)現(xiàn)司機(jī)的人工廣播功能。

每列車配置獨(dú)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(jī)實(shí)時(shí)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)的要求。單列車運(yùn)行時(shí),列車使用MVB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,通過(guò)MVB總線可以連接牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、制動(dòng)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(shí),列車與列車之間的數(shù)據(jù)傳輸使用WTB總線,以實(shí)現(xiàn)列車控制網(wǎng)絡(luò)快速重聯(lián)和自動(dòng)重新配置的功能。VCU集成了網(wǎng)關(guān),實(shí)現(xiàn)列車級(jí)總線與車輛級(jí)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(jī)室照明和外部照明?？褪艺彰鞑捎霉?jié)能環(huán)保的LED照明方案,采用集中式驅(qū)動(dòng)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(guò)降低整體的輸出功率來(lái)降低亮度,減少對(duì)蓄電池電能的消耗,且能夠保證整個(gè)車廂照明的均勻性和一致性。司機(jī)室照明在司機(jī)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(dòng)距離處照度不低于21x:在M2車尾部指示燈處增加一個(gè)重聯(lián)連掛照明燈,均采用LED燈。

3結(jié)語(yǔ)

墨西哥蒙特雷市較接輕軌車輛是中國(guó)城市軌道交通走進(jìn)墨西哥國(guó)家市場(chǎng)的第一單,本項(xiàng)目列車是中國(guó)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(yùn)營(yíng),目前已經(jīng)安全運(yùn)營(yíng)10個(gè)多月,單列車運(yùn)行近10萬(wàn)km里程,車輛性能得到了業(yè)主的充分認(rèn)可,也為中國(guó)軌道交通進(jìn)入墨西哥國(guó)家市場(chǎng)起到了良好的示范作用。