探析地铁车辆零速的设计

引言

目前,地铁车辆主要由受电弓系统、空调系统、车门及车体内装系统、列车控制及诊断系统、PIs系统、牵引系统、辅助系统、转向架、车钩贯通道、信号系统、低压控制及照明系统组成。其中存在速度检测的系统有制动系统、牵引系统、信号系统,是零速信号的来源,其设计理念既存在共性,也存在较大差异。本文基于南昌地铁项目、苏州地铁项目、杭州地铁项目、合肥地铁项目零速环路的详细分析,进一步总结出可靠性较高的零速环路设计理念。

1介绍不同系统控制原理

1.1制动系统控制

杭州地铁2号线采用4动2拖6节车厢的B型车,其制动系统由KNN0R提供,采用架控方式,即每节车有两个EP2002阀,其中第1、3、4、6节车为一个GV阀和sV阀,第2、5节车为两个sV阀。每根轴都有速度传感器,每个GV阀对其采集的速度传感器信号进行综合处理,从而驱动相应继电器得电,其设计理念为只需任意两个GV阀输出零速信号即可使得列车具备零速。考虑到综合布线的原因,利用相应继电器的触点进行控制,从而又使得零速继电器在第1、6节电气柜中。杭州地铁2号线延线及4号线的控制与该线设计理念一致。具体控制电气原理图如图1所示。

1.2牵引系统控制

苏州2号线采用3动2拖5节车厢的B型车,其牵引系统是由经纬轨道提供的,采用车控方式,即每个动车都存在一个牵引控制单元(第2节、第3节、第4节):每节动车分别有4个电机,每个电机都有1个速度传感器,每节车的牵引控制单元对本节车的4个速度传感器信号进行综合处理,从而驱动相应继电器得电。其设计理念为任意一个牵引控制单元输出零速信号即可使得列车具备零速:同理,考虑到综合布线的原因,利用相应继电器的触点进行控制,从而又使得零速继电器在第1、5节电气柜中。苏州2号线延线的控制与该线设计理念一致。具体控制电气原理图如图2所示。

1.3制动系统与牵引系统共同控制

合肥地铁1号线采用4动2拖6节车厢的B型车,其制动系统及牵引系统分别由KNN0R公司、新誉庞巴迪提供,设计理念为制动系统采用架控方式,牵引系统采用车控方式:同时制动系统每根轴与牵引系统中每个电机都存在速度传感器(每节动车分别有4个),由牵引系统、制动系统各自单独做判断,从而驱动相应继电器得电。同样考虑到综合布线的原因,利用相应继电器的触点进行控制,从而又使得零速继电器在第1、6节电气柜中。

(1)在TCMs正常情况下,整个电路的走向分为3路,一路为一个单元内任意一个GV阀输出零速信号即可判断为零速:另两路为任意一个单元GV阀输出零速且任意动车的一个输入/输出模块输出高电平即可(零速信号由牵引系统判断,TCMS转发)。

(2)在TCMS故障的情况下,仅可执行一路,即一个单元内任意一个GV阀输出零速即可判断为零速。

1.4信号系统与制动系统共同控制

南昌2号线采用4动2拖6节车厢的B型车,其制动系统及信号系统分别由KNN0R公司、上海泰雷兹提供,制动系统每根轴都安装了速度传感器,信号系统第1节车、第6节车的第2、3轴安装了速度传感器。在有ATC保护的情况下,由制动系统单独判断零速,此时制动系统中的4个网关阀进行组合判断,即一个单元内任意一个GV阀输出零速信号即可判断列车零速环路为高电平。在未有ATC保护的情况下,仅由信号系统判断零速。南昌2号线延线也采用此设计理念。具体控制电气原理图如图3所示。

1.5其他控制方式

利用制动系统、牵引系统、信号系统各自判断的非零速从而控制零速,即在零速环路中串联非零速的常闭触点。目前暂未发现有地铁项目采用此种控制方式。

2不同系统控制的共性

综上所述,不同地铁项目采用的设计共性是基本都在设备、不同系统、低压控制电路中采用了冗余功能,使得可靠性实现了较大提高。但部分地铁项目的设计仍然存在一定的风险隐患。例如有些零速设计方案,仅采用了不同系统的冗余功能或仅采用设备的冗余功能等,这将严重影响零速环路的可靠性。

3各项目实施成效及建议采用的设计理念

目前,南昌地铁项目、苏州地铁项目、杭州地铁项目、合肥地铁项目零速环路设计的运用效果均良好。据此,建议各地铁项目在后续的设计联络阶段,根据各自供应商的使用业绩,至少在设备、不同系统、低压控制电路三个冗余功能中选择两个,其中低压控制电路的冗余优先选择,可有效提高零速环路设计的可靠性。典型电路模型有南昌2、杭州2)杭州2延、杭州4)、合肥1等。

4结语

随着城市轨道交通行业的蓬勃发展,运营可靠性、安全性等要求不断提高。本文从车辆设计自身出发,结合不同地铁项目的零速控制环路,总结提炼出零速环路设计理念,以期不断提升车辆运营质量,提高地铁运输的安全性,保证我国国民出行的安全。