地铁车辆干线铁路运输方案

1、地铁车辆干线铁路运输方案摘要：简要介绍了地铁车辆干线铁路运输需要解决的3个主要技术问题,着重介绍了上海明珠线二期地铁车辆干线铁路运输的解决方案,为今后地铁车辆干线铁路运输方案的设计提供参考。关键词：地铁车辆;运输单元;过渡车辆;/p装置;车辆控制单元;制动1概述地铁车辆铁路运输是指地铁车辆制造完成后,从制造厂家通过干线铁路运输到用户的过程。由于地铁车辆与干线铁路车辆的构造以及制动控制原理不同,因此,地铁车辆的运输需解决以下3个主要技术问题:(1)地铁车辆与干线铁路车辆的车钩型式和高度不同,需要解决地铁车辆与干线铁路车辆的联挂问题;(2)根据中国?铁路技术管理规程?对“关门车的要求,地铁车辆在运

2、输过程中需要有制动力,由于地铁车辆的制动系统与干线铁路车辆的制动系统不同,需要解决地铁车辆的制动问题;(3)地铁车辆的构造速度为90k/h,实际运行最高速度为80k/h,因此地铁车辆必须在80k/h以下的速度进展运输。本文以上海明珠线二期地铁车辆干线铁路运输为例,着重介绍地铁车辆干线铁路运输的解决方案。2运输方案的实现为了减少运输过程中对地铁车辆的冲击,以及地铁车辆与干线列车的联挂,解决地铁车辆制动系统所需的风源和110v直流电源等问题,我们在整列地铁车辆的两端各增加一辆过渡车辆。2.1过渡车辆的主要配置过渡车辆上主要配置以下设备:2台柴油发电机组和油箱、2台空气压缩机组和空气枯燥器、水箱、蓄

3、电池组和充电机以及供押运人员工作和休息的一些必备设施。由于地铁车辆的110v控制电源和制动用风风源全部来自过渡车辆,为了平安起见,过渡车辆上的柴油发电机和空气压缩机组都是进展冗余设计的,假设一组压缩机或柴油发电机出现故障,另外一组可以及时投入使用,不需要停车处理。过渡车辆的位端车钩采用干线铁路客车通用的15#车钩,位端车钩采用地铁车辆的半自动车钩(密接式车钩),过渡车辆的其他构造和要求根本与干线铁路客车一样。2.2运输联挂的实现过渡车辆位端的15#车钩高度为880,能与干线车辆进展联挂,位端的半自动车钩高720,能与地铁车辆联挂。在地铁车辆运输过程中,两辆过渡车与一列地铁车辆或两列地铁车辆组成

4、一个运输单元,该运输单元作为一个整体不能分开,联挂在干线列车的尾部,地铁运输单元编组形式如图1所示。这样,地铁车辆运输单元两端都为15#车钩,可以在任意一端与干线车辆进展联挂。同时,运输完毕后,两辆过渡车的半自动车钩联挂在一起,组成一个回送单元,便于将过渡车辆回送到地铁制造厂家。由于过渡车辆与地铁车辆是通过密接式车钩连接的,在运输过程中能有效减轻对地铁车辆的冲击,起到保护地铁车辆的作用。2.3地铁车辆运输过程中制动和缓解的实现2.3.1地铁车辆风源和110v供电过渡车辆上的空气压缩机为地铁车辆提供总风和制动用风风源。总风是通过地铁车辆和过渡车辆之间的总风软管提供的,总风压力控制范围是75090

5、0kpa,与地铁车辆正常工作时总风压力一样。过渡车上的110v充电机和蓄电池可以向地铁车辆的控制和监控系统提供所需的110v直流电源。该电源通过车端连接器直接接到地铁车辆的低压箱,通过地铁车辆的内部连线将电源供给其控制和监控系统,这样就无须额外增加和改造地铁车辆的布线。2.3.2地铁运输装置(e/p装置)地铁车辆上加装有列车管(连接到运输装置),贯穿整个地铁车辆。加装的列车管通过车端列车软管与干线车辆(过渡车)的列车管相连,列车管的定压为500kpa。地铁车辆的每个司机室内各安装一个运输装置(e/p装置),这样的冗余设计,防止在运输过程中某个运输装置故障后地铁车辆的制动功能丧失,确保了运输过程

6、的平安。地铁运输装置是将干线列车的列车管压力转换成电信号的装置。该装置将电信号传送给地铁车辆的车辆控制单元(vu),vu根据列车管的压力变化产生相应的制动或缓解指令。该指令被地铁车辆的制动系统识别,从而使地铁车辆产生与干线列车相应的制动或缓解动作。地铁运输装置管路原理见图2,电气原理见图3。2.3.3制动和缓解指令地铁车辆的制动和缓解指令实际上是通过地铁车辆上的车辆控制单元产生的。在运输过程中,e/p装置检测列车管(即货物列车的列车管)的压力,并将该压力转换为模拟电信号,传给地铁车辆的vu,vu将该值(瞬时值pins)作为列车管参考压力pref。只要列车管压力的下降速率不超过制动稳定性规定的速

7、率,该参考压力值pref始终与列车管的瞬时压力值pins一样;当列车管的减压速率超过制动稳定性规定的速率时,该时间的列车管参考压力值pref将被存储。假设列车管以高于制动稳定性规定的速率减压,且减压量的大小超过列车管的最小有效减压量(定义为4050kpa),当列车管停顿减压后,此时的列车管压力pins与参考压力pref之差即为列车管的有效减压量,该减压量直接正比于所需制动力的大校假设列车管压力以一定的速率开始上升,并超过2030kpa后,vu将会发出制动缓解指令。此时列车管瞬时压力值pins也将作为列车管的参考压力值被存储,作为下阶段的列车管减压量计算的参考压力。图4为地铁车辆运输单元制动缓解

8、与列车管压力变化的曲线。考虑到中国铁路制动机的稳定性、安定性和灵敏度的要求,结合地铁车辆的制动控制要求,图5给出了运输过程中地铁车辆vu软件定义的制动稳定性和安定性的取值1。2.3.4制动目的曲线考虑到地铁车辆运输时,运输单元是挂在货物列车的尾部,因此软件设定列车管的定压为500kpa。为了保证运输过程中地铁车辆与货物列车的制动力匹配,减少制动时的冲动,地铁车辆的最大常用制动减速度取值为0.6/s2,该减速度值对应列车管的最大有效减压量为140kpa。制动目的曲线见图6。2.3.5紧急制动由于地铁车辆本身的紧急制动减速度为1.3/s2(通过紧急电磁阀失电实现),在运输过程中,为了防止紧急制动时

9、减速度过大,产生剧烈的冲动,地铁车辆的紧急制动减速度分两阶段施加(见图7)。当列车管的减压速率到达如图5中所示的紧急制动的减压速率时,地铁车辆首先将按照0.75/s2减速度施加紧急制动;然后,在经过运输装置中的延时风缸(见图2)延时68s后,地铁车辆的紧急制动减速度最终到达1.3/s2,直至列车停下。地铁车辆施加紧急制动时有两种情况:(1)e/p装置检测到列车管的减压速率在7080kpa/s(见图5,该值可调),此时前面的货物列车施加紧急制动,同时地铁车辆也会施加紧急制动;(2)当紧急情况出现时(如地铁车辆在运输过程中发生火灾或产生重大破坏时),押运人员按压司机室内的紧急按钮,导致列车管快速排

10、风(见图2和3),地铁车辆施加紧急制动,同时前面的货物列车也会施加紧急制动。该种情况下操作紧急制动是非常必要的。2.4制动强迫缓解运输过程中地铁制动系统的机械或电器设备可能发生故障,为了确保运输过程中地铁车辆的制动可以得到快速缓解,不至于“带闸运行,运输装置中设有一个强迫缓解按钮。当故障发生时,地铁车辆司机室内的押运人员将通过操作强迫缓解按钮,使地铁制动得到强迫缓解,直到下一站停车时再进展故障处理。3运输速度限制考虑到地铁车辆的构造特点,地铁车辆在干线铁路上的最高限速为80k/h,因此,在地铁车辆的承运单上要注明限速80k/h。当超速(88k/h)时,地铁车辆的vu将会导致运输装置中的紧急放风

11、阀急剧排放列车管的风,此时地铁车辆和货物列车同时产生紧急制动,以保护地铁车辆的运行平安。4空气弹簧状态为了保证地铁车辆的运输平安和进步运输速度,在运输过程中,地铁车辆的空气弹簧处于正常充气工作状态。空气弹簧的状态可以被地铁车辆的制动系统监控和司机室显示屏显示。5运输试验地铁车辆在出厂前,需要按照相关的运输出厂试验规程进展地铁车辆出厂运输试验。试验分静止试验和运行试验。5.1试验前的准备静止试验前,地铁车辆与过渡车辆需要编组成一个完好的运输单元,过渡车辆上的总风管和列车管要与地铁车辆上的总风管及额外加上的列车管联接好,过渡车上的110v直流电源通过车端电连接器与地铁车辆上的低压箱连接好。为了到达

12、?铁路技术管理规程?要求,地铁运输单元静止试验前还需进展140的弯道模拟试验。考虑到地铁车辆比干线车辆的限界小,地铁车辆出厂前仅需进展地铁车辆的限界试验即可,无需再进展干线车辆的限界试验。5.2静止试验静止试验的试验机车采用干线机车,通过试验机车进展列车管减压,对运输单元施加制动和缓解,同时在地铁车辆上测量制动缸压力及制动压力上升和缓解的时间。对于地铁车辆的制动力大小(根据列车管减压量大小决定)、制动缸压力上升和缓解时间等参数可通过地铁车辆vu中的运输软件进展调整,最终满足运输试验规程的要求。运输软件作为vu的独立子程序固化在vu控制软件中的,该软件不会影响地铁车辆到达用户后的正常运营。在运输

13、过程中,只有通过激活运输形式(检测到e/p装置的列车管压力信号),vu才能调用运输软件。当地铁车辆被交付给用户后正常运行时,不需要重新对vu软件进展更新和修改。5.3运行试验2在静止试验满足试验规程的要求后,需要进展运行试验。运行试验在制造厂家的试验线上进展。试验机车为干线机车,运行速度分别为30,60,80k/h。试验工程为常用制动和紧急制动,测量各速度段的紧急制动间隔 是否满足?铁路技术管理规程?的要求,同时检查地铁车辆和过渡车辆的车钩和缓冲器行程,是否满足车钩的技术标准。首次运行试验时,在试验机车和运输单元之间还额外加挂了5节干线铁路货物车辆,完全模拟在干线铁路上运行的实际工况进展试验。运行试验结果完全满足试验规程的要求和线路运输所应到达的标准。6结论上海明珠线二期地铁车辆干线铁路运输方案经过了厂内的静止和运行试验,且运行试