行业要闻

 

      深圳地铁5号线车辆由两个单元共6辆车组成，每个单元由1辆拖车（A车）加2辆动车（B车和C车）组成。编组方式 : —A* B * C = C *B * A— （见图1），其中：

　   A…… 带司机室拖车；

　　B…… 带受电弓动车；

　　C…… 不带受电弓动车；

　　—……自动车钩；

　　＝……半自动车钩；

　　*…… 半永久牵引杆。

      深圳五号线一期共30列车，其中22列车，采用西门子牵引和列车控制系统（以下简称“进口车”）；8列国产化车辆采用南车时代电气牵引和列车控制系统（以下简称“国产车”），是国内第一次成批量采用该平台的地铁项目，为牵引系统和列车控制系统的国产化起到了标杆示范作用。同一条线路上同时运营两种不同牵引系统的车辆，能够直观地比较进口牵引系统和国产牵引系统的特点，对于评价牵引和列车控制系统的国产化水平具有很强的参考意义。

      西门子牵引和时代牵引系统采用的平台不同，存在各自的特点。本文选择其中的紧急牵引限速加以比较，并就如何完善国产车紧急牵引下的限速加以研究。

      深圳五号线国产化车辆和西门子牵引车辆在同一个线路上投入运营，标志着国产牵引平台的成熟。

 

      紧急牵引作为冗余设计方案是应用在当列车发生某些故障（如：参考值转换器故障、列车控制和通信网络故障等等）时，通过冗余的硬件电路，用以紧急起动列车进行运营，维持安全运营至终点站。这种运营应是安全可靠的，并且不会造成列车进一步损坏而扩大列车的故障。原理图如图2所示。

      深圳五号线进口车在紧急牵引模式下，列车网络依然能够采集列车状态，并对列车进行控制，其中就包括车辆限速。采用这种模式的优势在于列车网络能够实时监控列车，明确任何时候列车各子系统状态；劣势在于一旦网络瘫痪，列车则需要救援，这大大影响了线路的运营效率，也会给乘客带来极大的不安全感。

      考虑进口车这一特点，深圳五号线国产车采用了在紧急牵引模式下纯硬线控制的设计思路。这一设计方法的优势在于排除了网络瘫痪的情况下列车无法动车的情况，既保证了列车安全，又大大提高了线路的运营效率，可谓一举两得；其劣势在于，第一，由于采用纯硬线控制列车，紧急牵引模式下的列车仅限制在单一速度，这也在一定程度上影响了运营效率；第二，列车在转向架因故障切除时无法自动改变限速，只能由司机根据操作手册上的要求，最多关断3个截断塞门，超过4个（含）则禁止司机动车。表1是进口车和国产车在紧急牵引工况下的限速控制。本文针对国产车紧急牵引下的这两个问题，研究并提出了列车在紧急牵引下限速的改进方案。

 

      根据表 2 中基础制动单元（不带停放）的平均无故障时间（MTBF），可以计算得出基础制动单元（不带停放）的平均年故障率λ

      通过以上的计算可以得出如下结论：一套基础制动单元（不带停放）设备的平均年故障率为2.43%，从概率角度来看，研究列车一套基础制动单元产生故障的意义要大于两套及以上制动单元故障的意义。当然从安全角度出发，也要做好两套及以上基础制动单元产生故障的应对措施。下文就根据以上结论，重点针对一套基础制动单元产生故障的情况进行研究。

      根据国产车的现有设计方案，在各车截断塞门的电触点处增加一根列车线采取并联的方式控制继电器=27－K110“有截断塞门切除”。将=27－K110继电器的常开触头送入4个车的牵引逆变器中。牵引逆变器根据工况和车况，对列车施加牵引限速，其控制逻辑如图3所示。

      在采用改进方案后，列车的限速在无截断塞门关断的情况下，车速可以达到45 km/h，在只有1个截断塞门关断的情况下，列车限速25km/h，其他情况下的限速与原设计方案保持不变，如表3所示。

      根据上述改进方案校核制动系统的制动距离和热容量，均满足设计和安全要求，可以采用上述方案。

 

      在比较西门子牵引和时代牵引车辆的不同之处发现，由于列车采用的牵引平台不同以及电气设计方案的改进，列车在紧急牵引工况下的处理采用不同的处理方式。深圳五号线国产化车辆和西门子牵引车辆在同一个线路上投入运营，标志着国产牵引平台的成熟。