南昌地铁机电关键系统设计与实施

作者简介

黄展军，南昌轨道交通集团副总工程师、技术管理部（科技研发部）部长，江西省城市轨道交通智慧建造与运维技术工程研究中心副主任，教授级高级工程师，2019年入选江西省百千万人才工程，南昌市高层次C类人才，第二期南昌市直接联系人才，华东交通大学专业学位硕士研究生校外指导教师。主持开展了“南昌轨道交通地下工程风险管理体系建设及应用”等多项科研项目，主持的科研项目形成专利30余项，共计发表论文百余篇，先后荣获中国城市轨道交通协会科技进步一等奖、中国交通运输协会科技进步二等奖，以及江西省科技进步二等奖、中国铁道学会科技奖一等奖、国家工程优质金奖、中国建设工程鲁班奖、江西省优秀勘察设计项目一等奖等奖项。

内容简介

第二章主要机电系统设计与综合联调 城市轨道交通工程机电系统是一个涉及专业多、技术要求复杂、接口繁多、技术难度大的系统工程。城市轨道交通一般包括车辆系统、供电系统、通信系统、信号系统、综合监控系统、自动售检票系统、轨道系统、场段系统、通风空调系统、站台门系统等机电系统。下面对城市轨道交通的主要机电系统设计及其综合联调进行讲解。 2.1车 辆 系 统 地铁车辆是机电系统的重要组成部分，也是技术含量较高的设备。地铁车辆应具有先进性、可靠性和实用性，应满足容量大、安全、快速、美观和节能的要求。地铁车辆有动车和拖车、带司机室和不带司机室等多种形式。动车本身带有动力牵引装置，拖车本身无动力牵引装置；动车又分为带受电弓的动车和不带受电弓的动车。地铁车辆在运营时，一般采用动拖结合、固定编组的模式。 2.1.1车辆系统主要功能板块 车辆主要由车体、转向架、牵引系统、辅助电源、制动系统、列车通信网络、车载自动控制系统组成。 2.1.1.1车体 车体是车辆的重要组成部分，它不仅要有足够的承载能力，还要有足够长的使用寿命，并应尽量做到轻量化、国产化。 选择地铁车辆车体结构材料的标准是能在运行安全和检修方便的基础上使车辆的结构质量最小化，从而达到节约材料及能源的目的。目前，国内外地铁车辆车体结构的主要材料大致经历了从碳钢(包括耐候钢)到不锈钢、铝合金的发展过程。 因无法降低自重并需要进行涂漆等原因，碳钢车体逐渐减少。不锈钢车体因具有自重轻、耐腐蚀、无须涂漆、维修成本低等优点被部分国家采用。大型铝合金挤压结构构件制造的单层结构车体，既可大量减少人工焊接量，降低工时和成本，又可使车体自重大幅度降低，增大车体的长度和宽度，提高乘坐率，综合经济效益好，受到了制造企业和用户的欢迎。 2.1.1.2转向架 转向架应具有良好的运行品质，使车辆能够平稳通过曲线半径较小的区段，尽可能减少轮轨磨损，有着比较理想的轮轨黏着性能，并注重减轻质量。 目前，地铁车辆使用的转向架有2种，即有摇枕转向架和无摇枕转向架。由于无摇枕转向架可确保舒适性、降低噪声和节约能源等，因此无摇枕转向架将成为地铁车辆转向架的主流。 无摇枕转向架一系悬挂装置由橡胶弹簧和盘绕钢弹簧(或全人字橡胶形式)构成。橡胶弹簧内部摩擦力大，可以减小振动。橡胶弹簧既适合减缓冲击振动，又可以用于结构定位，从而大大简化转向架结构，减轻转向架质量，方便制造和维修，降低成本。这种弹簧还具有良好的吸声性能，可减小噪声。无摇枕转向架二系悬挂装置采用空气弹簧，可以通过空重车调整装置保证空重车地板面高度不变，减轻弹性悬挂元件的质量，具有横向复原性能，因此，无摇枕转向架可以取消笨重复杂的摇动装置，且具有安装高度低、结构紧凑、组装和维修方便、质量轻、方便载荷检测等特点。从北京地铁车辆多年的运行实践来看，空气弹簧用于二系悬挂装置中是可靠的。 2.1.1.3牵引系统 地铁车辆牵引系统采用电力牵引技术，将电能转化为机械能，驱动车辆运行，是车辆的核心部分，主要由受电弓、牵引变压器、牵引逆变器、牵引电机、齿轮箱等组成。确定车辆牵引系统的设计原则为：安全可靠，技术先进成熟，便于操作，节约能源，维修量少，价格合理，乘坐舒适，有利于向国产化过渡。目前，国内外地铁车辆牵引系统分为直流牵引系统和交流牵引系统。 随着电力电子交流技术和现代控制理论的发展，以及微机控制技术的普及，交流牵引系统已成为近代调速系统中最佳的调速系统之一。其调速性能和节能效果都有无可比拟的优越性。除了具有车辆启动平稳、可方便地实现再生制动等优点，交流牵引系统还具有以下优点：牵引电机体积小，质量轻，可减少簧下质量及对轨道的冲击；维修量少，噪声小；启动牵引力大，黏着性能好。 本书系统介绍了城市轨道交通设计、施工节点，并对线网机电资源共享与智慧地铁顶层设计建设规划做了详细介绍，分享了南昌轨道交通的实践经验，立足实际，展望未来，可为城市轨道交通技术与管理人员提供技术实践参考，也可为高校师生提供了解城市轨道交通工程实践的窗口。