上海明珠线牵引系统

浅谈地铁列车结构尺寸参数与牵引性能关系作者：凌发荣来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：地铁车辆的牵引性能是列车正常完成运行指标的重要参数，一直以来是技术人员关心的主要问题；如何使地铁发挥优良的牵引性能也一直是设计人员的重要研究课题。

地铁列车的牵引性能与哪些因素有关？笔者认为主要为以下几个：牵引系统容量、列车的重量、轮轨间的粘着系数、粘着利用率。

本文主要对车辆的粘着利用率进行分析，浅谈如何优化列车的牵引系能。

关键词：牵引系能；轴重转移；粘着利用中图分类号：U231+.3 文献标识码：A粘着系数与列车牵引性能的关系粘着系数和地铁列车牵引性能的关系，可通过轮轨牵引力进行分析。

广州地铁各线列车除直线电机依靠切割磁感线产生磁场力直接作用列车产生牵引力外，地铁A型车仍主要以牵引电机产生牵引力。

牵引电机的输出转矩M由机械传动及变速装置传递到轮对，通过轮轨间的粘着关系产生牵引力。

牵引力可由下式表示：式中：D——动轮直径；i——传动比。

但最大牵引力受轮轨间的粘着条件限制，在有效粘着的条件下，它等于车轮对钢轨的正压力与此时车轮踏面与钢轨间的粘着系数的乘积：粘着系数在接触面状态一定的情况下为常数，所以，的变化将影响牵引力的输出。

那么，与哪些因素相关呢？在实际使用中，即为相关轴的轴重，而在乘客一定的情况下，轴重只会受到轴重转移的影响。

轴重转移及粘着利用率《车辆工程》一书中，对机车轴重转移的描述如下文：在牵引工况时各轴轴重发生的增减。

机车轴重是机车在静止状态时每个轮对施加于钢轨的重量，设计制造列车时，要进行机车重量分配计算，使各轴的轴重相等。

在列车运用中产生牵引力时，由于车钩距轨面有一定的高度，与轮周牵引力不在同一高度，后部列车作用于车钩的拉力与轮周牵引力形成一个力偶，使前转向架减载，后转向架增载，各轴的轴重发生变化，称为在牵引力作用下的轴重转移，亦称轴重再分配。

它将会影响机车粘着重量的利用，限制机车粘着牵引力的发挥。

上海电气自动化设计研究所为自动化插上信息化的翅膀上海１月２８日电(朱明旗) 上海电气自动化设计研究所有限公司从单一的以电机电力拖动应用研究转化为电气自动化技术插上计算机及信息化的翅膀。

在”实现现代化、需要’自动化’”的企业精神鼓舞下，该所在轨道交通、道路桥隧综合监控、环保工程电气自动化控制、工厂自动化等领域迅速进入经济建设主战场，工作目标从出科研成果向为投资者创造回报转变，积极探索科研生产转化为生产力的途径，为上海工业孵化了轨道交通牵引系统生产、工业机器人应用、立体化仓储及现代物流等新领域。

五十年来，该所以国家经济建设为主战场，先后完成了科研、设计、中试项目共计2800余项，有相当数量项目达到同期国内领先或国际先进水平，为我国现代化建设做出了重要贡献。

该所研发的”上海电气自控系统软件平台”，作为通用数据采集和监控（SCADA）软件，是在.NET Framework框架平台后最新一代的组态软件代表之一，具有技术领先、功能强大、性能稳定、创新突破、专业图形、开放灵活、易学易用、开发高效、扩展容易等一系列优点，在工业自动化监控系统如污水处理、隧道综合监控、轨道交通实验中心，机械制造、智能楼宇等工程中得到了广泛应用，已进行商业化推广。

在宝钢2030冷连轧机国产化攻关项目中，成功研制了新一代直流传动装置和大型PLC组件及编程器软件，达到西门子同期先进水平，可完全替代进口产品，分别获得上海市科技进步二、三等奖及国家重大技术装备成果奖。

上海物资局梅陇自动化立体仓库项目的承接，标志着该所控制技术进入了物流新领域。

中国银行香港分行计算机群控柜式自动化立体仓库项目更具有代表意义，该系统由4台计算机和52台PLC组成控制网络，实现了全库自动管理，1994年5月1日成功投入使用，保证了中国银行香港分行顺利发行港币。

立体仓库控制技术不断完善提高，该所先后三次荣获上海市科技进步奖。

在上世纪80～90年代，该所抓住微电子技术改造传统机械设备的契机，先后研制：宽调速测速机组、交流调速电梯、砂桩机遥测装置、微机程控切纸机、光电跟踪火焰切割机、二级微计算机分布式多点数据采集处理装置、物流输送机械等一大批机电一体化装置。

上海轨道交通一号线（BOMBARDIER）车辆为铝合金A型车，全部由庞巴迪（BOMBARDIER）公司按照欧洲及相关国际标准设计，设计时速为90公里。

每列车6辆编组，4动2拖，每3辆车组成一个控制单元；通信和控制采用了最先进的网络控制技术，用数字信号代替模拟信号，提高了控制的准确性和安全性。

车辆具有技术先进、性能可靠、低寿命周期成本等特点，使用寿命可达30年。

该车外观时尚、美观，车内格调清新淡雅。

车辆为流线型车头，“鼓型”车体，连续窗带结构；车体以白色为主色调，两侧各饰以一条红色的腰带。

列车额定定员为1860人，最大定员为2592人。

据介绍，该车的国产化率达到了国家有关政策要求。

性能参数：编组 4M+2T网压 1000-1500V DC轴式 Bo-Bo牵引电机额定功率 220 kW最大速度 80 km/h重量 M38.3 t,T35.5 t定员 310车体长度 M23690, T22100 mm上海轨道交通二号线（SIEMENS）上海地铁二号线电客车辆是引进德国先进技术，由Adtranz公司总体设计和总负责、Adtranz公司和Siemens公司制造，并由Adtranz负责组装和调试。

引进车辆分为AC01和AC02型二种，其中AC01型电动列车运营服务于一号线，AC02型电动列车运营服务于二号线。

车辆总体设计目标按车辆技术规格书要求，要达到性能先进、经济有效、可靠安全、低维修、造型美观、乘座舒适，设计寿命为30年。

车辆类型与DC01型电动列车相同，仍分A、B、C三类型车，其中A型车为带司机室的拖车、B车为带受电弓的动车、C车为带空压机的动车，基本列车编组六节形式为：—A ═B * C═B * C═A—注：—：自动车钩═：半自动车钩 *：半永久车钩车辆的车体结构采用大型铝合金挤压型材及板材焊接结构，整体承载、轻量设计、耐腐蚀。

车辆之间设有1.5m宽，1.9m高的贯通道。

车辆每侧有5扇开度为1.4m、高为1.86m 的内藏式对开风动移门。

地铁供电系统概述地铁供电系统主要技术标准：采用集中供电方式，二级电供电压等级制式，主变电站引入110kv 电源，然后以35kv为全线各牵降混合、降压变电站供电。

地铁供电系统电能质量电压允许偏差值：AC 110kv额定电压（－3％～＋7％），即106.7kv～117.7kv。

AC35kv额定电压（±5％），即（33.25～36.75）kv。

AC 33额定电压（±5％），即（31.35～34.65）kv。

AC 10kv及以下额定电压（±7％），即9.3kv～10.7kv。

AC 400v额定电压（±7％），即372v～428v。

280V的线电压是380V。

DC 1500v额定电压（－33％～＋20％），即500v～900v。

牵引整流器组高压侧额定电压为AC35KV，直流侧标称电压值为DC750V。

牵引接触网的电压波动范围为DC500V～DC900V。

降压变电站中压侧为AC35KV，低压侧为AC0.4/0.23KV。

供电系统设置远动（SCADA）系统，实现全现供电系统集中调度控制管理，并支持综合监控（ISCS）系统的集成。

设置杂散电流防护系统，包括杂散电流防堵阻措施、杂散电流收集系统、杂散电流监测系统。

防雷接地系统，110KV系统接地按电业部部门要求：35KV为小电阻接地系统：低压0.4/0.23KV采用TN－S制：1500V直流牵引系统正、负极不接地：地面建筑物防雷按照相关国家规范要求进行。

供电系统构成与功能：系统构成：供电系统组成部分：主变电站、中压供电网络、牵引变电站、降压变电站、牵引网系统、动力照明配电系统、电力监控系统（SCADA）、杂散电流防护系统。

系统功能：主变电站：从城市电网中的高压110KV经变压器变换为中压35KV电源。

中压供电网络：将主变电站的35KV中压电源经中压馈出供电网络分配到各牵引变电站及降压变电站。

牵引变电站及降压变电站：牵引变电站将35KV中压电源经整流变压器降压，再经整流器整流后变成供电客车使用的直流1500v电源：降压变电站将35KV中压电源经电力变压器降压后成低压0.4/0.23kv，供车站、区间动力及照明设备电源。

上海轨道交通明珠线综合监控系统系统概述该项目是国内第一条自行设计、施工、建设的城市快速轨道交通线，是2000年度的国家重点项目。

上海轨道交通明珠线由上海南站至江湾镇站，全长24.97公里，共设有19个车站，另设有停车场和车辆段各一处。

全线共有24个牵引降压变电站和降压变电站，并设有控制中心，监控全线设备。

该条轻轨线路设有电力系统SCADA监控系统、车站设备监控系统和火灾报警监控系统，构成了一个涵盖以上三个子系统的“三合一”的综合监控系统，从而实现：• 监视各个变电所的运行数据，继保的报警信息• 完成所内的连锁逻辑控制，实现全线电力设备的安全调度• 监视各个车站的设备的运行数据、车站的防灾报警信息等解决方案作为国内第一条城市轻轨，为满足对电力监控、车站设备和火灾报警系统的高要求，使其具备安全可靠、扩展简单和维护方便等特点；同时又为了实现变电所全所自动化，考虑到各车站被控设备多，智能仪表多，设备分布广和逻辑控制难，在各车站我们以90-70 PLC作为每个站的中央信号屏，90-30 PLC作为分布式I/O，通过Genius网，收集站内各被控设备信息。

用CIMPLICITY HMI作为站内图形监控系统。

并通过第三方提供的光纤通讯接口将站内数据发往控制中心。

为了保证控制中心数据的安全稳定，在控制中心我们选用了90-70 PLC冗余系统作为通讯前置机，CIMPLICITY HMI冗余系统作为服务器，CIMPLICITY Viewer作为各系统的工作站。

并使用冗余Ethernet作为控制中心的通讯网络。

系统特点分布式结构上海轨道交通明珠线方案的系统结构是一个功能完善的分散、分层、分布式系统。

调度端、工作站、服务器、通信机、远方执行单元等各间隔终端之间只有通信数据交换的关系。

分层、分布式计算机监控系统使以后的系统扩展不影响已有系统的正常运行，改建工程量小。

当任一个间隔终端故障时不影响其它终端的可靠运行，从而有效的提高了整个“三合一”系统运行的可靠性和多种操作功能和适应性。

上海轨道交通4号线电力监控系统和变电站综合自动化系统高占奎1)　白利军2)(1)中铁电气化局集团第一工程有限公司,200071,上海;2)新华控制工程有限公司,200245,上海∥第一作者,工程师) 上海市轨道交通4号线(明珠线二期),全长22.032km,设17座地下车站、1座停车场。

其供电系统采用集中供电方式,共设置2座110kV/35kV 主变电所、1座35kV/10kV中心降压变电所、8座牵引降压混合变电所以及10座降压变电所。

其电力监控系统(SCADA)由控制中心调度主站系统、各变电所内的变电所综合自动化系统和通信通道三部分构成,主要是对主变电所、牵引降压混合变电所和降压变电所实施实时监控,完成变电所事故分析处理和维护维修调度管理等工作。

整个系统是维系地铁各个系统供电安全、可靠运行的重要保障之一。

1　系统结构1.1　电力监控系统的结构控制中心调度主站系统采用冗余的100M以太网体系结构,网络通信协议采用TCP/IP协议。

在正常情况下,两个网同时工作,传送不同的系统信息。

当其中一个网络发生异常或故障时,系统自动将全部需传送的信息切换到另一个网络上。

控制中心调度主站系统主要包括SCADA前置机,数据库服务器(采用共享磁盘阵列实现服务器的冗余,采用RAID5逻辑磁盘组实现磁盘冗余),操作员工作站,报表工作站,维护工作站,网关等主要节点和打印机。

上述节点机主要采用64位Unix机,网关和统计报表工作站采用32位工控机。

全部节点计算机采用L CD液晶显示器。

系统结构如图1所示。

位于停车场的供电复示系统,通过通信系统提供的以太网通道与控制中心调度主站系统通信。

1.2　变电站综合自动化系统的结构变电站综合自动化系统采用分层、分散布置的模式。

各变电站系统共分为站控层(控制信号屏CP)、间隔层(不同电压等级的测控保护一体化装置)以及站内的光纤以太网通讯网络。

控制信号屏是变电站系统的核心,是电力监控调度中心与变电站各智能装置联系的纽带,既完成各变电站系统的当地监视和控制功能,又完成与调度中心的数据交换功能。