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100%低地板轻轨车无接触网供电技术综述

0低地板轻轨车

低板和轻量路面系统属于中间交通道路。适应性范围为1.3个方向的高峰，这填补了公交和地铁之间的空白。它特别适用于城市和主要城市之间的路线交通。低地板轻轨交通具有快速便捷、安全舒适、节能环保、投资节省、建设期短、挈合城市道路布局、与城市环境适应性强等方面的显著优点,是名副其实的“绿色”交通工具。

传统的有轨电车,通常都是所谓“高地板”,即电车客室地板离轨面距离在700mm以上。为了提高运行速度,减少停站时间,便于乘客上下车,走行部和车体采用特殊的结构设计,地板高度约250~400mm,即低地板轻轨车。低地板轻轨车分为70%低地板(低地板区域面积占地板总面积的百分比为70%)和100%低地板。70%和100%低地板车在欧洲已经成熟,据不完全统计,世界上有27个国家、130多个城市已拥有轻轨电车,数量在6000辆左右。

本文结合低地板轻轨车在国内自主研发、运用的工程实践,对低地板轻轨车辆的各主要系统技术进行介绍,并对几种供电方式进行了对比,对低地板轻轨车辆未来的技术发展做了初步展望,希望对我国城市在进行线路规划、交通制式的选择以及低地板轻轨车辆的技术研发上有所帮助。

1低地板轻轨车辆的发展

低地板轻轨车辆由于要求地板面低、轴重小、转弯半径小、客室宽敞、车门和车窗超大,所以可用于安装车辆设备的空间狭小,与一般的地铁交通系统具有较大区别,这给车辆的设计带来了很多新的课题和挑战。由于国外公司的技术垄断和封锁,国内的低地板轻轨车辆技术是在自主研发过程中不断前进的。目前低地板轻轨车辆技术在国内已经逐渐走向成熟,在多条线路上实现了载客运营,并不断地实现产品的升级换代。

车辆的总体技术规划遵守以下基本原则:确保车辆运营的安全性、可靠性;重视新技术、新工艺、新材料的应用;应用节能技术,车辆轻量化设计;车辆的载客能力满足运量要求;具有较低的运营维护维修成本;车辆使用寿命为30年;具备完善的系统功能,具有良好的人机界面,乘坐舒适,造型美观;为环境友好型设计。

1.1线路和供电条件参数

1.2车辆组成和编码

随着运量要求的不同,100%低地板车可以配置成由5、7、9等模块组成的不同列车编组。下面对长春轨道客车股份有限公司生产的5模块的100%低地板车辆进行介绍。

如图1所示,每辆车由5个模块组成,其中2个模块装有动车转向架,1个模块装有拖车转向架,2个悬浮模块。

列车编组方式为=Mc1+F1+Tp+F2+Mc2=。

Mc1、Mc2为安装动车转向架和司机室的动车模块;

Tp为安装受电弓和拖车转向架的拖车模块;

+单元间为风挡密封铰接结构;

=两头为半自动车钩(可折叠型);

车辆额定载员按照每平方米站立乘客6人考虑(AW2状态),超员载荷按照每平方米站立乘客8人考虑(AW3),见表1。

1.3最大运行速度与加速度

低地板区车辆内部高度≥2200mm

地板高度≤350mm

客室门开启高度约2000mm

转向架的轴距约1800mm

轴重≤12t

最大运行速度70km/h

联挂速度3km/h

平均加速度(额定载荷)

0到40km/h,不低于0.95m/s2

减速度常用制动减速度不低于1.1m/s2,

紧急制动减速度(安全制动)不低于2.5m/s2

2u3000美国轨道客车股份有限公司

对于低地板轻轨车来讲,车体的轻量化是一项重要的工作,整车的重量轻了,就意味着在同样的轴重条件下,可以承载更多的乘客,同时也能节约电能。车体的轻量化设计又是一把双刃剑,过度的轻量化设计会使车辆的振动特性发生不利改变,车体的轻量化设计是一个反复优化的过程。

长春轨道客车股份有限公司研发的100%低地板轻轨车车体设计采用模块设计理念和整体骨架式承载结构,在满足强度、刚度的前提下,通过多次优化计算,实现了非常可观的减重目的。骨架式承载结构是国际上近几年普遍采用的技术,优点在于在得到同样强度、刚度的前提下,骨架式承载结构更轻。

车体材料选用优质不锈钢,局部厚板区采用低合金结构钢。车体材料满足30年的寿命设计,并具有轻量化、无涂装、免维修的特点。车体强度(含疲劳强度)按EN12663-2010P-IV类标准设计,压缩载荷达到40t,焊接执行EN15085国际焊接质量等级要求。车体主要是由2个Mc模块、2个F车、1个T模块组成,5模块之间通过铰接连接。Mc模块车体钢结构是由端墙钢结构、侧墙钢结构、底架钢结构、车顶钢结构和司机室结构组成。F、T模块车体钢结构主要由底架钢结构、侧墙钢结构、车顶钢结构、端墙钢结构等部件组成,见表2。

3逆变单元控制电机方式

牵引系统是低地板车辆的核心系统,能够把轻轨车辆输入的电能转化成车辆的轮轴牵引力,实现车辆的牵引运行。牵引系统框图如图2所示。每辆低地板