天津6号线地铁车辆研究

0 引言
天津地铁 6 号线和 5 号线一同构成了天津市中心城区轨 道交通的环线，其中6号线构成了北环、西环和部分南环； 线路起点为东丽区南孙庄站，途经河北、虹桥、南开、河 西、西青等几个行政区，终点为津南区梅林路站，全长 42.5km，共39座车站。6号线分期建设，一期工程为南孙庄 站至水上公园东路站段，二期工程为肿瘤医院站至梅林路 站段。 6号线初期配属车辆45列/270辆。列车采用技术可靠、 工艺成熟的产品，在满足天津地铁6号线运行环境的同时， 兼顾了高国产化率、节约能源、舒适性良好的技术要求。
制动混合运算的制动系统，即电空混合制动。电制动包括 再生制动及电阻制动。电制动和空气制动有各自独立的滑 行控制装置。 （1）电制动（再生制动及电阻制动） 电制动功能由牵引控制系统实现，基本原理为控制变 频器频率小于牵引电机的旋转频率时，转差频率为负值， 电动机产生制动作用。 电制动仅在常用制动时实现功能，优先实施再生制 动，再生能通过接触网供给同行列车牵引消耗；当网压到 达上限（1800V）时，系统启用电阻制动，通过车载电阻将 制动产生的电能转换为热能消耗掉。 （2）空气制动 空气制动由风源系统、制动机及控制系统、基础制 动装置、防滑系统、停放控制装置等组成。可实现常用 制动、保持制动、紧急制动、停放制动、空气防滑控制 等功能。 常用制动情况下，当电制动力不足时，空气制动系统 实施补充作用。此时优先使用拖车的空气制动力，动车空 气制动再作补充。 3.5 辅助供电系统 天津地铁 6 号线列车的辅助供电系统由辅助电源箱和 扩展供电箱组成；其中辅助电源箱包括辅助逆变器、整流 器、蓄电池充电器及24V直流电源。每列车配备2台总容量 240kW的辅助逆变器（SIV），安装于Tc车上，负责对车辆 的控制电路、监控系统、信号设备、通信设备、空调、照 明、采暖、空压机等设备供电。两台Mp车除配备车间电源 插座外，还各自配备了1台高压电器箱，用作弓网供电与车 间电源供电的转换。 辅助逆变器将直流 1500V 电压逆变成三相 380V 、单相 220V 电压，为空调、空气压缩机、照明及控制电路提供 稳定的交流电压，并通过整流器装置输出直流110V/24V电 压，为仪表台指示灯负载供电。 正常运行时，两台辅助电源箱共同向列车负载供电； 当某台辅助电源故障时，另一台辅助电源通过扩张供电箱 为整列车的负载供电。 3.6 列车控制和监控系统 天津地铁6号线列车的控制和监控系统（TCMS） 采用分布式电子列车控制系统 DTECS （ Distributed Train Electronic Control System），包括车载硬件、操作系统、控 制软件、诊断软件、监视软件和维护工具；可实现列车对 各系统状态的监控，以及对制动、牵引、空调、车门等各 种功能的控制。系统最大的优点是显著减少各箱柜之间的 连线，方便系统功能的拓展。 不论是 6 辆编组还是 7 辆编组的列车，采用的总图网 络构架是一致的，即控制网络划分为两级：列车控制级 和车辆控制级。列车总线和车辆总线都采用电气中距离 介质的多功能车辆总线；中继模块作为网关，实现数据 （下转第138页）
总428期 2017年第14期（5月 中）
天津6号线地铁车辆研究
董剑锋，高士杰
（天津市市政工程设计研究院，天津 300051）
摘要：介绍了天津6号线地铁车辆的列车编组及主要技术参数，以及车体结构、转向架、牵引系统、制动系统、辅助供电系 统、控制及诊断系统等的主要部件和功能特点，并对天津6号线地铁车辆的主要技术特点进行了总结。 关键词：地铁车辆；转向架；列车编组 中图分类号：U231 文献标识码：B
表1 列车主要技术参数表 序号 1 项目名称 车辆类型 Tc车 2 车体长度 M1、M2、 Mp、T车 Tc车 3 车辆长度 M1、M2、 Mp、T车 4 5 列车长度 6辆编组 7辆编组 参数 B型四轴车 19650mm 19000mm 20320mm 19520mm 118720mm 138240mm 3810mm 2800mm 660+10mm 4扇/侧 12600mm 2200mm 840mm 1435mm ≤14t 架空接触网 DC1500V （DC1000~1800V） 4000～5700mm 1100mm ≥2100mm
类型 Tc Mp M1 M2 T
空压机 √
蓄电池 √
扩展供 电装置
信号 系统 √
√ √ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ√
√ √ √ √ √
134
收稿日期：2017-03-24 作者简介：董剑锋（1988—），男，助理工程师，主要从事城市轨道交通车辆、车辆检修工艺专业的设计工作。
交通世界 TRANSPOWORLD
酚醛材料压制而成，其余零件均采用高强度轨道车辆专用 不锈钢板滚压、冲压、折弯而成，电焊为先原则。 车体所能承受的纵向压缩和拉伸载荷分别不低于800kN 和 640kN ；头车以 5km 时速撞击车挡时，仅需更换车钩部 件；头车以25km时速撞击障碍物时，防爬器性能可保证客 室无损伤。车体可满足承受各种方向、各种性质的作用力 及载荷的要求。 3.2 转向架 6号线车辆采用SDB-80型无摇枕转向架；安装牵引电机 及齿轮箱的为动车转向架，否则为拖车转向架。该转向架 主要特点为： （1）轻量化、模块化设计。 （ 2 ）为改善乘客乘坐舒适性，空气弹簧的横向刚度 较小。 （3）为提高车辆通过曲线的性能，减小轮轨作用力， 一系悬挂的轴箱定位采用低刚度的橡胶堆叠弹簧。该弹簧 的寿命不小于8年，免维护周期较长。 （ 4 ）为防止转向架纵向振动传递给车体，采用无间 隙、全弹性的牵引装置。该牵引装置还可以满足吊起车体 的同时，能够吊起转向架。 （5）为抵消端梁的扭曲变形，在小横梁端部安装了一 段橡胶弹性部件。 （6）采用寿命较长的自密封式双列圆柱滚子轴承，规 格为φ120×φ215×146。 （ 7 ）中央空气弹簧选用免维护周期长、寿命不小于 8 年的无摇枕结构。 （8）为降低列车通过曲线时的噪声，车轮增加了降噪 阻尼环装置，有效降低高频噪声。 （ 9 ）构架内填充防腐剂，防止空气与腔体的直接接 触，从而达到防腐的效果。 （10）还可满足天津地铁2, 3, 5号线的限界要求，必要 时列车可通过联络线过轨至其他线路，最大程度实现线网 检修资源和运输路径的共享。 3.3 牵引系统 6号线采用三相异步电动机+VVVF变频变压牵引逆变器构 成的牵引系统，每辆动车配备一套牵引逆变器。牵引系统的主 要工作原理为，受电弓将接触网供的1500V直流电，通过高压 电器箱、滤波电抗器传送至牵引逆变器，经逆变器变流为三相 380V交流电，供给牵引电机；逆变器通过变流模块和牵引控制 单元，调节牵引电机的端电压和频率，从而改变牵引电机的扭 矩和转速，实现车辆的牵引功能。 6号线牵引系统采用车控方式，即一台动车配备一台牵 引逆变器，供本车的四台牵引电机用电。除受电弓、逆变 器、高压电器箱、电机等电器、传动设备外，系统还配备 电压传感器、电流传感器用以监测直流端以及逆变器输出 端的电压和电流。 3.4 制动系统 6号线列车的制动方式采用再生制动、电阻制动、空气
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2 列车的主要设备
6号线车辆的主要设备布置情况见表2。
车辆
牵引 系统
制动 系统 √
辅助 系统 √
3 主要结构部件
3.1 车体 6号线采用整体承载车体结构，采用不锈钢材料。车身 框架包括司机室、侧墙、端墙、车顶和底架。侧墙采用整 体冲压成型的内层筋板，端部底架采用高耐候钢板，中间 车钩安装座采用低合金结构钢铸造而成，玻璃钢外罩采用
车辆落弓高度 车辆宽度 车钩中心线高度 侧门数量 车辆定距 固定轴距 车轮直径 轨距 轴重 受电方式 供电电压 受电弓工作高度 客室地板面高度 客室净高 表2 主要设备布置表
1 列车编组及主要技术参数
1.1 列车编组 6号线列车采用6辆编组，动车和拖车的比例为4:2，具 体编组情况为 +Tc-Mp-M1+M2-Mp-Tc+ ；列车预留扩编为 7辆条件，编组情况为+Tc-Mp-M1-T+M2-Mp-Tc+。其中， Mp代表有受电弓的动车，M1及M2代表常规动车，Tc代表 有司机室的拖车，T代表常规拖车；-代表半永久牵引杆，+ 代表半自动密接式车钩。 1.2 列车主要参数 6辆编组列车设计定员1460人，超员时可载客1860人； 7辆编组列车设计定员1710人，超员时可载客2178人。设计 最高运行速度为80km/h，构造速度为90km/h。 列车主要技术参数见表1。