苏州低地板车辆电气系统方案介绍

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摘 要：介绍苏州低地板车辆项目，对苏州低地板车辆项目的电气系统方案进行描述，并对苏州低地板车电气系统方案中的技术亮点与地铁车辆进行对比。

关键词：低地板 电气系统 方案

中图分类号：U239.3 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-009-03

1 引言

随着国内城市轨道交通的快速发展，低地板车以其环境污染小、节约能源、投资少、便于乘降等优点，已成为城市轨道交通的发展趋势，具有广阔的市场应用前景。

本文主要介绍苏州低地板车辆项目的电气系统方案设计。苏州低地板车辆采用模块化组装的100%低地板车辆，包含5个基本模块，其中1个转向架模块，2个转向架模块加司机室模块，2个悬浮的客室模块，互相之间用铰接装置相连，形成一列车，整车包含3个转向架，中间为拖车转向架，两端为动车转向架，中间的转向架模块带有受电弓，门槛处的入口高度为330mm。具体编组见图1。

2 电气系统简介

电气系统是车辆运行的心脏和大脑，车辆上所有的电路就像整个人体的内部系统一样带动着人体的正常活动，关系着车辆的安全。

以下主要对低地板车辆的牵引系统、制动系统、网络系统、乘客信息系统等电气系统方面进行介绍。

3 牵引系统

苏州低地板车辆的牵引系统采用庞巴迪的牵引。每辆车配置一架受电弓，设置在BM3模块，DC750V的直流电源通过车顶受电弓向车辆系统供电，牵引变流器和辅助变流器的前端分别设置了熔断器进行短路保护，避雷器防止系统由于闪电或牵引变电站故障所造成的过压。车辆可由车间电源进行供电，车间电源和受电弓共用同一个连接器给车辆供电。正常情况下，连接器与受电弓输出端相连；当需要车间电源时，断开受电弓输出端，将车间电源插入。

车辆配置两台牵引逆变器，两台制动电阻及冷却装置，四台牵引电机。牵引变流器主电路采用两电平电压型直-交逆变电路，双重逆变器模块，每个牵引逆变模块控制一台电机，这种设计方案保证了电路的高冗余性，车辆的可运营性。亦能单独的切除故障的电路或者出现故障的电机，使系统的安全性得到更加可靠的保证。

车辆配置六个接地回流装置， 每个转向架配置两个。

4 制动系统

由于低地板车辆车下空间较小，传统的空气制动系统无法满足安装空间要求，因而结构紧凑工作压力高的电子液压制动与不受轨轨粘着限制条件的磁轨制动是低地板车的首选。苏州低地板车辆项目采用KNORR公司提供的KBGM-H电液被动式制动系统。能够实现常用制动、紧急制动、安全制动、保持制动、停放制动、车轮防滑保护、降级模式等功能。

五模块车辆配置了两个动车转向架（MB）和一个拖车转向架（TB）。通过动车转向架上的电动控制的制动施加来进行电动制动。通过电液压盘式制动来施加机械制动。根据制动请求，自动施加磁轨制动。

车辆配置了各自独立的三种制动系统：

（1）电动制动（E-制动）――带车轮防滑保护的无极可控电制动，用于再生和/或电阻运行，采用独立的运行控制系统。

（2）拖车转向架采用电液压弹簧驱动（H-制动）被动盘式制动，为带车轮防滑保护的无极可控液压制动。动车转向架采用电液压弹簧驱动（H-制动）被动盘式制动，为三级可控液压制动。

（3）磁轨制动（MT制动），吸引力是固定的（每个制动为75kN；每个转向架一对，由低压系统供电（24VDC））。

在考虑到故障假设的同时，要求在所有载荷和运行条件下都能够安全地停车和保持车辆。通过车辆的3个制动系统的混用，根据制动需求实现不同的制动模式，如表1所示。

2.将采用dv/dt管理器，因此，实现间接载荷分配。

3.如果滑动，将使用。

4.1 常用制动

司机控制器输出常用制动指令和制动力。通过司机操纵主控制器，可以启动常用制动，常用制动可以随时被取消。

常用制动用于常规减速，常规条件下所有常用制动过程由电制动完成，直到停车前。并可以在低速下联合液压摩擦制动精确可靠地使车辆停止。

车辆最大可能的利用电制动力，若需要停车时摩擦制动在速度低于5 km/h左右时开始补偿。

4.2 紧急制动1/2（强迫制动）

紧急制动1/2采用ED制动和EH制动来实现预定的减速度值。采用的EH制动力为固定值，其作用与车辆载荷是相对独立的，司机不能改变减速度。

强迫制动无法撤销，直到列车静止方可复位。

4.3 紧急制动3（危害制动）

当驾驶/制动手柄移动到超过“制动”区域到达危害制动位置时，紧急制动3（危害制动）将被触发。“危害制动NOT”和“制动NOT”列车线的信号将会发送给牵引控制单元DCU，制动电子控制单元BCE和车辆控制单元VCU。紧急制动3（危害制动）为最强的制动模式，将采用ED制动、磁轨制动和EH制动来实现预定的减速度值。施加的EH制动力是固定值，其作用与车辆载荷是相对独立的。将牵引/制动主控制器重置到牵引/另一个制动位，则可以手动取消激活的制动。当紧急制动激活时，撒砂请求发送给运行方向的撒砂装置进行撒沙控制。危害制动期间，在激活司机室警铃会工作，直到列车停止，牵引控制单元DCU会控制主接触器打开，用来切除牵引力。

4.4 安全制动

安全制动根据故障导向安全的原则，通过打开安全回路实现安全制动。司机可以通过位于司机室的按钮打开安全回路，从而激活转向架上基于弹簧的制动夹钳。如果安全制动回路打开，电液控制单元中的安全制动阀失电，从而给所有转向架施加一个设定的制动力，安全制动时，所有动车的电制动不参与制动作用，而是通过所有转向架上的液压摩擦制动系统和磁轨制动系统完成。安全制动一旦触发，在车辆完全停止前不能被取消。相对于危害制动或者其他制动，安全制动具有最大的优先权。

4.5 保持制动

制动系统具有保持制动功能，保证车辆在本线路最大坡道启动时车辆不后溜。保持制动即是带电的停放制动。

4.6 停放制动

车辆停止时，若收到停放制动指令或车辆断开24VDC电源，液泵电机关闭，此时电液控制单元内的比例阀失电，制动夹钳中的压力通过比例阀卸载，弹簧力完全施加，车辆施加停放制动。停放制动采用弹簧进行制动并通过液压装置进行缓解。

停放制动可通过网络触发，拖车上的BCE检测到有零速同时制动激活后，会自动在拖车上施加停放制动。此外，当没有方向选择时，停放制动会被VCU和硬线同时触发。停放制动可在车辆两侧人工逐个进行缓解。

停放制动装置可使任何载荷工况下的低地板车辆在本线路的最大坡度上和各种天气条件下保持静止。

5 网络系统

苏州低地板车辆的网络功能相对地铁项目而言更加强大，车辆许多的控制、监控、诊断功能都与其息息相关，这同时造就了网络系统需要十分强大的诊断系统。低地板车辆由于空间十分有限，车内维护并非十分方便。所以强大的故障诊断分析在低地板车上是十分必要的。而且未来的电子技术的发展将会更进一步的为这个系统提供平台。

目前主流的网络有MVB、以太网、CAN网等等。苏州低地板车辆推荐的是MVB和以太网两种网络的结合。MVB网络负责车辆控制信息的传输，因MVB网络具有更高的可靠性，且相对来说车辆重要的控制信息的通信量亦比较少，通信不会延迟。次要网络采用以太网网络，该网络主要用于收集故障信息和维护使用，一些与安全无关的系统（例如：空调、车门等）与此以太网相连；不同车辆的以太网网络使用交换机连接。车辆以太网设置统一的维护端口，车辆上与以太网连接的设备都可以使用此端口进行维护。这专门为低地板车辆设计的统一维护接口将极大的减少维护工作。

6 乘客信息系统

乘客信息系统分为以下三个系统：广播对讲系统、显示系统（包括LED和LCD）、视频系统。

广播对讲功能包括：重联时救援车与被救援车司机之间的对讲、乘客通过紧急报警器与司机进行通话、运行控制中心与司机对话。

显示系统功能包括：目的地显示器、车侧显示器用来显示目的地、车端LED显示器、LCD媒体播放系统、动态地图等。

视频系统功能包括：视频监视功能、客室图像显示、后视监控系统功能。

7 低地板车辆的电气系统亮点

低地板车辆在电气系统方面有多处不同于地铁车辆的方案设计，今后地铁车辆可借鉴一些低地板车辆的优点方案。比如网络系统中有两组网络一组是MVB网，一组是以太网，从目前主流来看，车辆监控网络MVB已比较成熟，以太网在列车监控系统上的应用还未完全成熟。可在今后的地铁项目中将车辆系统分为安全等级重要的设备挂靠在MVB网，一些次重要的设备可连接在以太网上。

在乘客信息PIS系统中可借鉴某一重要功能即无声报警：司机室内隐蔽位置设置“无声报警”按钮，当发生紧急情况时，司机可以在不被旁人察觉的情况下触发该按钮。当“无声报警”按钮被触发时，将与控制中心OCC通话的话筒被激活，扬声器关闭，控制中心OCC可以在不被司机室内人员发现的情况下监听司机室内的状况，充分保障了车辆的安全。

低地板车中有一些亮点亦可以考虑采用，比如乘客自助开门功能、司机室后视监控系统等等，在今后的车辆设计中可取其优点进行选择性设计。

8 结束语

低地板车辆在未来的城市规划中占有着举足轻重的地位，其中的电气设计是为车辆运行的一个灵魂。通过更好的理念设计，通过更好电气解决方案，把一些安全性、人性化需求的理念转移到低地板车辆上来，将低地板车辆做好做优。

参考文献：

[1] 南车南京浦镇公司.苏州低地板车辆项目一期车辆系统采购项目合同文件[S].南京：南车南京浦镇公司.

[2] 常州庞巴迪公司.苏州低地板车辆庞巴迪低地板车辆技术规范[S].常州：常州庞巴迪公司.

[3] 应之丁，张萼辉，姜敏.低地板轻轨车辆制动技术分析[J].城市轨道交通研究，2006（6）.