南京地鐵車輛設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)

1、南京地鐵車輛設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)摘要地鐵車輛的設(shè)計(jì)影響到地鐵的今后運(yùn)營與維修,因此把好設(shè)計(jì)關(guān)非常重要。在參與南京地鐵與alst的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)中,就設(shè)計(jì)過程中的車輛制動(dòng),電磁兼容,設(shè)備安裝及與其他系統(tǒng)接口等問題進(jìn)展了總結(jié)。用戶與制造商應(yīng)在設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)協(xié)商與交流,以進(jìn)步車輛的可靠性與適用性。關(guān)鍵詞地鐵車輛,設(shè)計(jì)審評,電磁適應(yīng)性目前國內(nèi)a型地鐵車輛均由國外車輛制造商設(shè)計(jì)并制造,技術(shù)上總體來說是成熟、可靠的,然而在投入運(yùn)行后都發(fā)現(xiàn)了很多問題。其主要原因是:車輛制造商對地鐵運(yùn)營的經(jīng)歷缺乏,對用戶的系統(tǒng)配套設(shè)備也不完全理解;車輛制造商出于自身利益會(huì)較多地考慮制造本錢和工程執(zhí)行的便利;制造商的程度也是通過一個(gè)個(gè)工程的理

2、論逐步進(jìn)步的。作為用戶,不能過多地依賴車輛制造商,而應(yīng)在車輛的設(shè)計(jì)過程中就從運(yùn)營和維修角度嚴(yán)格審查車輛制造商提供的圖紙和文件,以減少給日后的運(yùn)營維護(hù)帶來的不便。本文作者參加了南京地鐵與alst的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)與審查?，F(xiàn)將審查要點(diǎn)與體會(huì)整理出來,供國內(nèi)地鐵同行在車輛設(shè)計(jì)中參考。1車輛在運(yùn)輸過程中的問題1.1運(yùn)輸過程中的制動(dòng)要求地鐵車輛通過國內(nèi)鐵道線路運(yùn)輸時(shí),為保證車輛運(yùn)輸過程的平安性,鐵路運(yùn)輸部門對車輛空氣制動(dòng)有要求(即對守車的制動(dòng)力有規(guī)定要求)。在設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮地鐵列車制動(dòng)風(fēng)管在鐵路運(yùn)輸中與鐵路車輛風(fēng)管的連通問題。地鐵車輛可以參與、也可以不參與鐵道車輛的制動(dòng)。由于地鐵車輛的制動(dòng)系統(tǒng)和鐵道車輛不同,牽

3、引機(jī)車不易控制,所以通常采用不參與的方式,在地鐵車輛的每輛車上增設(shè)一個(gè)截?cái)嗳T。上海軌道交通3號線(明珠線一期)車輛由于在設(shè)計(jì)中沒有考慮這一問題,在鐵路運(yùn)輸中出現(xiàn)費(fèi)事。經(jīng)過協(xié)商后,采用140的軟管跨過6節(jié)地鐵車輛來連接干線列車的前后車輛,以保證與守車制動(dòng)管相連,滿足整列車的制動(dòng)性能。南京地鐵在與alst設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)提出了這一問題。經(jīng)過協(xié)商,每輛車在主風(fēng)管與空氣制動(dòng)設(shè)備之間增設(shè)了一個(gè)截?cái)嗳T,以滿足運(yùn)輸過程中的制動(dòng)要求。1.2車輛在隧道內(nèi)的救援方式由于隧道內(nèi)的空間比較狹小,車輛在脫軌后復(fù)位相比照擬困難,應(yīng)考慮在車輛的1、2位端部牽引梁處設(shè)計(jì)車輛脫軌復(fù)位頂車裝置。為方便在隧道外的車輛復(fù)位,在轉(zhuǎn)向架的

4、兩側(cè)邊梁處也應(yīng)考慮復(fù)位頂車裝置。1.3車輛在隧道內(nèi)的制動(dòng)手動(dòng)緩解南京地鐵的隧道內(nèi)沒有維修通道,維修人員不能到車下進(jìn)展操作,當(dāng)列車由于制動(dòng)故障停車后需要手動(dòng)緩解時(shí)只能在車上操作。alst最初的設(shè)計(jì)將制動(dòng)緩解閥的操作手柄設(shè)置在轉(zhuǎn)向架上。南京地鐵在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)時(shí)堅(jiān)決要求alst將制動(dòng)緩解閥的操作手柄設(shè)置在車內(nèi)。alst最后同意修改設(shè)計(jì),將操作手柄設(shè)置在二位端b側(cè)電氣柜上,如圖1所示。2電磁兼容性要求電磁兼容性要求的范圍涉及車載設(shè)備、信號設(shè)備、通信設(shè)備、供電設(shè)備、附近設(shè)備、鄰區(qū)外部設(shè)備及乘客的物品和器具等。所有的車載設(shè)備應(yīng)能在地鐵線路的電磁環(huán)境中可靠工作,功能和性能不受影響,并且不影響地鐵線路的其他設(shè)備系

5、統(tǒng)。圖1南京地鐵車輛制動(dòng)緩解閥電磁干擾因素有輻射干擾、感應(yīng)干擾、傳導(dǎo)干擾、靜電釋放等4種。供貨商應(yīng)該在設(shè)計(jì)開始時(shí)提交一份至少要包括以下內(nèi)容的e(電磁適應(yīng)性)方案:e組織機(jī)構(gòu)、人員和資質(zhì);在整個(gè)合同期間擬采取的總體方法和步驟、進(jìn)度方案;對e要采取的詳細(xì)方法和步驟;說明設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的射頻干擾和敏感性設(shè)備;說明對電磁干擾敏感的系統(tǒng)之間的接口和到達(dá)e的方法。在設(shè)計(jì)階段,車輛制造商應(yīng)該提交一份e設(shè)計(jì)審核文件。該文件要說明如何滿足輻射電磁干擾、磁嘗感應(yīng)式干擾、傳導(dǎo)干擾、信號兼容性、通信兼容性等要求。為確保和說明e符合標(biāo)準(zhǔn),要求車輛制造商編制一份綜合測試方案。測試按照車輛級和設(shè)備級進(jìn)展。測試后應(yīng)提供實(shí)驗(yàn)報(bào)告

6、,并將所有測試結(jié)果、計(jì)算、理論分析和設(shè)計(jì)研究組合到一份文件,說明e全面符合標(biāo)準(zhǔn),并將該文件呈交用戶。3車輛設(shè)備的要求3.1蓄電池箱的設(shè)計(jì)及安裝位置蓄電池的檢查周期正常情況下為3個(gè)月。蓄電池組為80單元左右。由于檢查是逐個(gè)單元進(jìn)展的,箱體的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮便于檢查和加液。alst原來提供給南京地鐵的方案是固定式的,檢修時(shí)需在平交道上進(jìn)展,在可升降的專用小推車的協(xié)助下將整個(gè)箱體卸下來。整個(gè)過程費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。后來經(jīng)過協(xié)商和會(huì)談將蓄電池箱設(shè)計(jì)成帶滾動(dòng)支架的可抽拉式,不需工具就能拉出。3.2電氣設(shè)備箱/電氣柜的設(shè)計(jì)設(shè)備箱的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮檢修的方便性、可測試性、可互換性,同時(shí)還應(yīng)該考慮拆卸的時(shí)間和所需的專用工具。a

7、lst提供給南京地鐵牽引設(shè)備箱和輔助逆變器箱的方案中采用了螺栓固定方法,翻開箱門約需5in。雖然從平安的角度這樣可保證維修人員不受電擊的傷害,但增加了維修人員的工作強(qiáng)度。另外,alst在設(shè)備箱/電氣柜布置設(shè)計(jì)中對零部件的檢查、測試和更換的方便性考慮不夠充分,增加了檢修的難度。如客室內(nèi)位端右側(cè)電氣柜的下部由于安裝了滅火器,難以接近進(jìn)展檢修和更換下部的電氣零部件;左側(cè)電氣柜的下部由于檢查門比較小,難以接近進(jìn)展檢修和更換安裝在側(cè)墻上的零部件;司機(jī)室電氣柜內(nèi)的部分電氣元器件的布置接近地板面,維修人員需匍匐在地進(jìn)展檢修和更換。南京地鐵在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)和審查中提出了這些問題。由于這些設(shè)計(jì)涉及alst的已定型部件

8、產(chǎn)品和客室/司機(jī)室布置,假設(shè)要修改,對交貨期會(huì)有影響。經(jīng)過協(xié)商,南京地鐵沒有堅(jiān)持要求修改。3.3電氣絕緣(車頂絕緣間隔 )車輛頂部與接觸網(wǎng)之間的電氣絕緣間隔 必須滿足gb50157-92?地下鐵道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?第8.3.14條(當(dāng)時(shí)gb50157-2022尚未公布)或ie913-1988?電力牽引架空線?第2.1.6條。即對于接觸網(wǎng)標(biāo)稱電壓為1500d的地鐵車輛,車體與線路帶電部分(接觸網(wǎng))之間的最小間隙在靜態(tài)狀態(tài)下不小于150,在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下不小于100。alst在投標(biāo)階段的設(shè)計(jì)方案中車頂(帶受電弓和空調(diào)單元)與接觸網(wǎng)之間的間隙在靜態(tài)狀態(tài)下為93、在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下為60。雖然alst說明該設(shè)計(jì)符合法國

9、標(biāo)準(zhǔn)nff60-101?鐵路車輛絕緣配合2裝置和設(shè)備上空氣絕緣間隔 和爬電途徑?,但南京地鐵堅(jiān)持要求修改設(shè)計(jì)以滿足ie913-1988的規(guī)定。為此,al2st通過降低空調(diào)的高度滿足了這一要求。3.4蓄電池熔斷器的位置為了防止蓄電池熔斷器的更換帶電操作,蓄電池的隔分開關(guān)應(yīng)該設(shè)置在蓄電池與熔斷器的中間,以使兩者隔離。alst的設(shè)計(jì)沒有考慮到這一細(xì)節(jié),將隔分開關(guān)設(shè)置在熔斷器和蓄電池的外側(cè),如圖2所示。這樣的設(shè)置將導(dǎo)致熔斷器的更換帶電操作。圖2原alst設(shè)計(jì)車輛隔分開關(guān)位置圖3.5電子控制單元的維修接口控制單元是列車的神經(jīng)元,一旦出現(xiàn)故障通常會(huì)影響列車的正常運(yùn)行。為了可以快速下載部件的故障信息進(jìn)展故障

10、分析和處理,最好在車上設(shè)置牽引、輔助、制動(dòng)等電子控制單元的維修接口。而al2st為南京地鐵設(shè)計(jì)的車輛上這些電子控制部件及其維修接口只設(shè)置在車體下面。當(dāng)列車因故障停在隧道內(nèi)時(shí),無法到車下讀取數(shù)據(jù),因?yàn)樗淼纼?nèi)沒有維修通道。當(dāng)然,大多數(shù)故障處理與數(shù)據(jù)下載的工作按運(yùn)營規(guī)那么是不會(huì)安排在運(yùn)營線路上進(jìn)展的。3.6司機(jī)顯示器司機(jī)顯示器(ddu)在列車運(yùn)行中的主要功能是給司機(jī)顯示列車的根本運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障和評估,以及列車狀態(tài)信息,司機(jī)也能通過鍵盤或觸摸屏發(fā)送控制指令。如何最大限度利用顯示器為運(yùn)行效勞,需要充分調(diào)研列車司機(jī)的需求,理解各系統(tǒng)在各種故障情況下ddu應(yīng)該有何提示和報(bào)警信息。3.7事件記錄儀為了方便故障

11、分析和調(diào)查不正常事件產(chǎn)生的原因,列車上通常設(shè)有事件記錄儀。不正常事件的發(fā)生通常是突發(fā)性的,有可能是列車故障引起的,也可能是人為因素,另外也可能是列車故障后司機(jī)的不當(dāng)措施引起的。事件記錄儀的功能要到達(dá)記錄列車各系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)和司機(jī)的操作(即按鈕和開關(guān)的狀態(tài))。事件記錄儀的設(shè)置可謂“養(yǎng)兵千日,用兵一時(shí)。為了有效記錄列車各系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)和司機(jī)的操作,并最終幫助事件調(diào)查人員提供有價(jià)值的數(shù)據(jù),最好采用實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方式,將列車一天的狀態(tài)信息記錄下來。假設(shè)完畢一天的運(yùn)營后不需要下載這些信息,那么第二天這些信息將被更新。南京地鐵在合同會(huì)談階段對事件記錄儀沒有詳細(xì)的要求。在工程執(zhí)行階段,alst提供的方案是采

12、用事件觸發(fā)進(jìn)展記錄的方式,僅有三個(gè)觸發(fā)條件:司機(jī)按下緊急制動(dòng)按鈕或at施行緊急制動(dòng);緊急制動(dòng)接觸器電路狀態(tài)從有電轉(zhuǎn)變至無電;電路維護(hù)測試電路狀態(tài)轉(zhuǎn)變。在設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)階段,經(jīng)過協(xié)商,又增加了9個(gè)觸發(fā)條件。雖然考慮的范圍擴(kuò)大了,但由于存儲(chǔ)器的容量限制,事件記錄的數(shù)量有限,當(dāng)列車在某天觸發(fā)事件記錄儀進(jìn)展記錄的故障出現(xiàn)的次數(shù)較多時(shí),事件記錄儀的記錄可能會(huì)溢出。4與其它系統(tǒng)的接口4.1車輛與信號系統(tǒng)的接口車輛與其它系統(tǒng)之間的接口要考慮功能接口和物理接口兩個(gè)方面。其中車輛與信號系統(tǒng)的at之間的功能接口比較復(fù)雜,主要有數(shù)字信息交換接口類型及協(xié)議、列車制動(dòng)動(dòng)態(tài)參數(shù)與at控制列車停車精度之間的配合、列車制動(dòng)沖擊極限

13、的控制權(quán)、駕駛形式的轉(zhuǎn)換、零速信號的來源、無人自動(dòng)折返功能的實(shí)現(xiàn)、兩個(gè)系統(tǒng)的牽引/制動(dòng)力矩電流環(huán)的一致,等等。為了在工程執(zhí)行階段防止因解決接口問題而增加費(fèi)用,應(yīng)該在后招標(biāo)、后確定的合同確定之前將接口問題談好,形成詳細(xì)的接口技術(shù)規(guī)格。因?yàn)椴煌墓┴浬逃胁煌脑O(shè)計(jì)理念和不同的配套產(chǎn)品,當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí),為了維護(hù)自身的利益,都不愿修改設(shè)計(jì)和產(chǎn)品。假設(shè)沒有合同條款的約定,勢必在推諉中延誤工程的執(zhí)行。4.2車輛與無線通信的接口車輛與無線通信之間的接口需要確定控制中心()對客室播送的優(yōu)先權(quán)問題。即對客室的播送是自動(dòng)的,還是由司機(jī)控制。假設(shè)用戶希望通過車輛與無線通信之間的數(shù)字接口將車輛的故障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶蛙囕v

14、基地,以縮短車輛的維修時(shí)間,進(jìn)步車輛的利用率,一定要在地鐵工程總體規(guī)劃中確定并在車輛合同中明確這一功能需求,并確定兩個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口及協(xié)議。假設(shè)有此功能接口,可利用該數(shù)據(jù)接口在將效勞信息和廣告信息即時(shí)傳輸?shù)杰囕v內(nèi)的旅客信息顯示屏上。4.3車輛與供電系統(tǒng)的接口車輛與供電系統(tǒng)之間的接口需要考慮遠(yuǎn)期頂峰小時(shí)變電所的容量、受電弓與接觸網(wǎng)的匹配、電磁兼容等問題。每個(gè)問題都需要兩個(gè)供貨商認(rèn)真、細(xì)致地配合。如受電弓和接觸網(wǎng)之間的匹配不僅要考慮受電弓的尺寸、材料、受流才能,還需要校核列車在靜止時(shí)受電弓的最大受流才能是否足夠。最大受流才能除與受電弓碳條的數(shù)量、尺寸、單位受流才能有關(guān)外,還與接觸網(wǎng)的數(shù)量(單線、還是雙線)有關(guān)。即要考慮是單線受流還是雙線受流。這一問題容易被忽略。4.4車輛與土建的接口車輛與土建之間的接口需要考慮限界,輪軌匹配(如車輪踏面外形與鋼軌外形匹配、車輪與鋼軌的硬度匹配、軌底坡),線路曲線,線路最大坡度,等等。4.5其它除了以上問題,還應(yīng)該注意一些細(xì)節(jié)問題。如: