地铁车辆概述

第一章车辆总体描述第一节概述地铁车辆是地铁用来运输旅客的运输工具，它属于城市快速轨道交通的范畴。

现代城市轨道车辆有如下特点：从构造上：列车采用动力分散布置形式。

根据需要由各种非动力车和动力车（或半动力车）组合成相对固定的编组，两头设置操纵台。

由于隧道限界的限制，车辆和其各种车载设备的设计要求相当紧凑。

从运用性能上：由于地铁的服务对象是高强度城市活动的人群，并要与公交系统、小汽车形成竞争力，所以对其安全、正点、快速上有很高的要求。

同时要提供给乘客适当的空间、安静的环境及空调，使乘客感到舒适、便利。

为了达到这一要求，在车辆的设计、制造上，广州地铁采用了许多世界上的先进技术。

广州地铁一号线车辆的主要特点有：从结构上，车体朝轻量化方向发展，采用了大断面中空挤压铝型材全焊接或模块化车体结构设计，采用整体承载结构；悬挂系统具有良好的减振系统；采用电气（再生制动和电阻制动）和空气的混合制动；车辆连接采用密贴式车钩进行机械、电气、气路的全自动连接；车辆间采用封闭式全贯通通道，通过量大。

在运行方式上，应用列车自动驾驶系统ATO。

在主牵引传动上，采用当今世界先进的调频调压交流传动。

在辅助系统中，采用先进的IGBT技术。

列车具有先进的微机控制技术及故障自诊断功能。

如：在列车的主要子系统，牵引控制单元（DCU）、辅助逆变器控制单元（DC/AC）、电子制动控制单元（ECU）、空调控制单元（A/C）及二号线车辆的车门控制单元（EDCU）均采用了微机控制技术。

设计上采用了一系列安全保证措施，如：列车自动保护（ATP）；采用“警惕按钮”；自动紧急制动；制动安全电路；高压电气设备安全防护措施；车门“不动”保护；车体具有240kJ大容量的撞击能量吸收功能等。

广州地铁一号线为柔性接触网。

供电电压为DC1500V。

采用直－交传动，这种传动在国内尚属首次应用。

车辆总体上按以下几个子系统构成：机械部分：车体电气部分：牵引及电制动车钩及缓冲器辅助系统车门系统列车控制技术（SIBAS 32）转向架列车故障诊断（CFSU）空气制动通信系统空调和通风列车自动控制（ATC）车辆是地铁系统中最关键、也是最复杂的设备，他是多专业综合性的产品，涉及机械，电气、控制、材料等多领域。

总之，车辆是通过各个相对独立的子系统有机地构成在一起，共同来实现列车的安全，可靠、高品质运行。

第二节 车辆基本技术性能及设计参数一、车辆基本设计参数1、基本参数车辆的总体设计寿命为： 30年；每辆车的平均轴重： ≤16t ；牵引电机额定功率： 190kw ；列车平稳性指标： 2.7；注：乘客每人重量按60kg 计算。

2、轨道特性参数:标准轨距： 621435+-mm最小平面曲线半径(正线): 294.193M车辆段线路： 150m （连接7号道岔135）最小垂直曲线半径: 2000M最大坡度: 35‰辅助线路（列车仅在空载AW 0情况下运行） 40‰站台与直线轨道中心的距离: 1001600+-mm站台高度： 1100mm轨道最大超高： 120m钢轨类型： 60kg （正线）轨底坡度： 1：403、供电参数:供电方式: 架空接触网供电额定电压: DC1500V受电弓电压变化范围: DC1000V ~1800V电气牵引及辅助设备从电源断开电压: DC2000V4、车辆主要尺寸:车辆长度(车钩连接面之间)A 车: 24.4MB 、C 车： 22.8M列车长度： 140M车辆宽度： 3.0M车辆高度： 3.8M车辆最高点（含排气口）： 3860mm受电弓工作范围： 175~1600mm受电弓最大升起高度： 1700mm接触网洞内高度： 4040mm轨道至地板面高度（AW0）： 1130-5+15mm转向架中心距： 15.7M转向架固定轴距： 2500mm车门全开宽度： 1400mm开、关门时间： 3±0.5s开、关门调整范围： 1.5~4s贯通通道宽： 1500mm窗宽度： 1300mm车钩中心线距轨面距离： 7200+8mm5、车轮直径：新轮直径： 840mm半磨耗轮： 805mm磨耗轮： 770mm轮对内侧距（AW0）： 301353+-mm轮缘厚度： 32mm二、车辆动力性能：1、牵引性能在定员情况下（AW 2），车轮半磨耗到（805mm ），在正线的平直轨道上和额定电压下的牵引性能如下：加速度：车速由0加速到35Km/h 平均初始加速度 1.0m/s 2车速由0加速到60Km/h平均加速度≥0.6m/s2车速由0加速到80Km/h平均加速度≥0.4m/s2冲击极限： 0.75m/s3计算用牵引粘着系数： 0.165最高运行速度： 80Km/h设计/结构速度： 90Km/h车钩连接速度： 3Km/h反向牵引（倒退）最大速度： 10Km/h在车辆段的最大速度: 25km/h当一辆运行的列车在15km/h的速度（在空载情况下）下与另一静止的列车相撞时，车钩能有效地吸收其碰撞能量。

动力撤除时间即主控制器从牵引位置移到惰行位置，直到电机电流为零的时间（包括冲击极限）。

0——40km/h 1.5s40——80km/h 1.05s 列车阻力R = 27 + 0.0042 V2风阻力 50/1tG = 331.6t式中：R——列车阻力（N/t）；G——定员载荷（AW2）时的列车重量（t）；V——列车速度（km/h）。

2、制动性能：（1）概述电制动(再生/电阻)与可控制的踏面制动融合（混合)，再生制动和电阻制动能连续交替使用。

在不能实现再生制动时，电阻制动应能单独满足常用制动要求。

停车制动采用弹簧制动，空气缓解。

（2）定义接触网吸收能力在 0～100%的范围内常用制动冲击率 0.75m/s3计算用制动粘着系数 0.14～0.16电制动转折点 0～12km/h （3）减速度定义a:包括响应时间t R的平均减速度；a：不包括响应时间t R的平均减速度；t R：响应时间t R=t0+t1；t0：空走时间；t1：制动建立时间（指达到所要求的制动气缸压力的90%压力或达到所要求的电制动力的时间）。

（4）常用制动包括响应时间t R的平均减速度a=1.0m/s2±15%5% 从80km/h到零速度不包括响应时间t R的平均减速度a=1.1m/s2±15%5%（5）载荷、网压及制动方式的关系：●对正常/额定情况下，即在载荷AW0——AW2及电压高于DC1500V情况下，列车采用电制动。

一般常用制动采用电制动。

●对载荷AW2——AW3及电压高于DC1500V情况下，在所有车上都根据载荷情况成正比地附加气制动。

●对AW0——AW3每种载荷和电压低于DC1500V至DC1000V的情况下，需要附加空气制动。

在A、B和C车上将连续代入空气制动（根据电压降情况）。

因此列车减速度将不受电网电压。

即：（6）制动优先级别和混合制动原则第一优先：再生制动再生制动是与接触网线路吸收能力有关的，包括：网压高低；负载利用能力。

第二优先：电阻制动承担不能再生的那部分制动电流；再生制动电流加电阻制动电流等于由牵引控制所要求的总电流。

该电流由电机电压最大值所限制；当电机电压过高时，应关掉电制动，而后制动指令将自动地由磨擦制动来满足。

第三优先：磨擦制动当没有再生制动或电阻制动时，所需要的总制动力必须由磨擦制动来提供。

（7）混合制动的控制原则电动力制动和磨擦制动之间融和（混合）制动应是平滑的，并满足正常运行的冲击极限。

磨擦制动用来填补所要求的制动指令和已达到的电动制动力之间的差额。

（8）制动力的分配假如每节的制动力由自身提供，则需300%的制动力，此制动原则适合由A、B 和C车组成的半列车。

在此情况下，每节车的ECU（电制动控制单元）根据每节车的重量（动车与拖车之间的差异）负责本车100%的制动力。

由于每三节车有两个DCU（牵引控制单元），总共需提供300%的制动力。

根据以上定义，每个DCU需通过牵引回路为常用制动提供150%的制动力。

（9）为了清洁轮对踏面，使轮轨之间的摩擦力达到最大值，同时使机械制动的响应时间减到最小，制动闸瓦向轮对踏面施加一个接近零的制动力。

（制动缸压力约为30——50kpa）。

（10）在无故障状态下的制动原则在常用制动情况下，DCU始终起作用，提供所需的制动力及相应的防滑保护。

制动指令值同时送至所有的DCU和ECU，并由它们分别根据车辆的载荷情况计算所需的制动力。

（11）在所有假定的恶劣条件下（电压低于DC1500V、滑行影响及AW3载荷情况下），在DCU与ECU之间有适当的信号变换（DCU的实际制动力），以提供所必需的300% 的制动力。

（12）紧急制动紧急制动能达到以下的制动距离，此制动距离的测量应从紧急制动指令信号输入开始到停车结束（包括响应时间）。

对AW0——AW2载荷条件。

制动距离≤204m，即a≥12m/s2，制动初速度为80km/h对AW3载荷条件。

制动距离≤215m测量制动距离要在平直的、干燥的和设有道岔的轨道上进行（即当测量时，必须显示防滑阀没有触发）。

（13）停车制动停车制动应选超员载荷（AW3）的列车，在40‰的坡度上进行。

三、列车故障对牵引系统的要求当一节动车不能工作时，在定员载荷（AW2）下，列车可往返一个全旅程。

当两节动车不能工作时，在超员载荷（AW3）下，列车可在35‰的坡道上起动，并使列车前进到最近车站，乘客下车后，列车空车返回车辆段。

四、交流传动系统1.牵引采用GTO元件的直一交变频变压器（VVVF）调速，鼠笼式三相异步牵引电动机驱动。

2.牵引逆变器由三相逆变器模块与电阻制动斩波器模块组成，采用强迫风冷方式冷却。

牵引系统转矩控制模式采用重量控制方式，VVVF逆变器采用微机控制技术，并有诊断和故障存储功能。

3.牵引电动机采用架承式悬挂（全悬挂）、自通风空气冷却方式。

齿轮箱传动比为6.3:1，电机连续额定功率为190kW。

五、辅助系统使用IGBT元件的辅助逆变器提供低压辅助电源，其冷却方式采用强迫风冷。

蓄电池采用镍镉电池，容量大于100Ah。

六、列车控制技术列车控制采用传统的110V有接点电路方式，通过一系列开关组件（主要是继电器）的“接通”和“断开”来传递控制与检测信号，司机室设有各种控制按钮，这些控制按钮通过列车线实现对列车的控制。

列车和车辆总线系统由列车总线（WTB）和多功能总线（MVB）两部分组成，实现总线控制后，列车所有的控制监测信号。

如DCU、ECU、DC/AC、A/C、及车门控制EDCU等均可通过总线进行传输，并由列车控制系统通过软件实现启动联锁保护功能。

七、故障自诊断系统列车采用微机故障自诊断系统记录和存储所发生的故障，并可用便携式数据采集器（PTU）采集各种有关数据。

八、车体车体采用大断面挤压铝型材全焊接结构，整体承载。