B型车牵引制动特性曲线

北京地铁房山线车辆电气系统马芳平;郭靖宇【摘要】介绍北京地铁房山线运营的国产B型电动客车电气系统组成,重点时列车高压电源、电气牵引和制动拉制系统的基本设计原理、控制逻辑以及系统功能进行较为详细阐述.【期刊名称】《现代城市轨道交通》【年(卷),期】2011(000)002【总页数】4页(P3-6)【关键词】地铁车辆;电气系统;牵引;制动;控制【作者】马芳平;郭靖宇【作者单位】【正文语种】中文0 引言房山线地铁电动客车的车辆电气系统主要由高压电源系统、电气牵引系统、制动控制系统、辅助电源系统、列车控制及监控系统（TCMS）、车门控制系统、空调控制系统、列车广播及乘客信息显示系统以及空压机、照明和通风等辅助系统组成，用以实现列车电气牵引及制动控制、电源分配及供电、电气设备的监控及故障诊断、列车客室开、关门的控制、列车广播及乘客服务、客室照明、空调、采暖、通风等辅助设备的控制等功能，用于满足车辆用户需求书的要求。

1 车辆参数及性能要求1.1 车辆基本参数房山线车辆为标准B型车设计，列车采用4动2拖6辆编组方式，即Tc.M0.M1－M2.M3.Tc；第三轨上部接触受电；供电电压DC750V（DC500～900V）；车辆自重：动车37t，拖车34t；列车载客能力：定员（AW2）时，动车232人，拖车226人；超员（AW3）时，动车310人，拖车290人。

1.2 列车动力性能参数（表1）表1 列车动力性能参数*1：列车在超员载荷（AW3）、车轮半磨耗状态（轮径805mm）、额定网压DC750V、平直线路上运行的情况下的平均加速度。

*2：列车在额定载员（AW2）、车轮半磨耗状态（轮径805mm）、平直线路上运行，列车在最高运行速度100km/h时，从给制动指令到停车时的平均减速度。

1 *1平均加速度/m•s-2 ≥1.0 列车从0加速到45km/h2 ≥0.6 列车从0加速到100km/h3 *2平均减速度/m•s-2 ≥1.0 最大常用制动4 ≥1.2 紧急制动5 列车最高运行速度/km•h-1 1006 平均技术速度/km•h-1 ≥64 典型区间、不含站停时间7 平均旅行速度/km•h-1 ≥52 平均站停时间30s，不含首末站8 通过洗车机稳定运行速度/km•h-1 3～59 列车纵向冲击率/m•s-3 ≤0.751.3 列车故障运行及坡道救援能力（1）列车在超员（AW3）状态下，当损失1/4动力时，列车仍然可以在30‰的坡道上起动，并能以正常运行方式完成一次单程运行。

地铁车辆段试车线的功能及设计要求地铁运营由于行车密度大、事故救援困难等原因，对列车的安全性和可靠性要求非常高。

地铁车辆段试车线是地铁列车进行动态调试和试验的线路，新车和检修后的列车都要在试车线进行系统调试及性能试验后才能上线运营。

对试车线的长度、曲线半径、坡度等都有较高要求,但试车线的布置又受用地条件的控制，布置困难。

因此在地铁车辆段设计中，对试车线的功能进行合理分析，优化布置方案是需要重点解决的问题。

对地铁车辆段试车线的功能和设计技术要求进行较为全面和系统的分析研究对地铁车辆段的设计具有重要的意义。

现行《地铁设计规范》(GB50157-2003)对车辆段试车线设计规定如下：(1)试车线应为平直线路，困难条件下允许在线路端部设部分曲线，其线路应满足列车试验速度的要求；试车线的其他技术标准宜与正线标准一致；(2)试车线有效长度应根据车辆性能和技术参数以及试车综合作业要求计算确定。

试车线两端宜设缓冲滑动式车挡；(3)试车线应在适当位置设置检查坑和试车设备房屋，试车线检查坑长度不应小于1/2列车长度加5m,检查坑深度应为1.2~1.5m,坑内应有照明和良好的排水设施。

以上规定在实际的工程设计中执行困难，首先《规范》对列车试验速度未作规定，在条文说明中也没有具体解释，而试车速度是决定试车线长度的最关键因素。

关于试车线应为平直线路的规定在设计中也很难执行，在实际工程设计中试车线大量使用曲线，以适应用地条件。

关于试车线检查坑的设置规定在采用环线移动闭塞系统和直线电机运载系统也难以执行。

本节将结合在广州地铁车辆段工程的设计实践，对地铁车辆段试车线的功能和设计技术要求进行较为全面和系统的分析及总结，提出地铁车辆段试车线设计的技术要求建议。

一、试车线的功能分析试车线的功能一般包括新车动态调试和试验以及运营列车检修后的动态调试和试验两部分。

1 .广州地铁新车调试及验收项目表9-1广州地铁新车调试及验收项目一览表2 .广州地铁列车检修后的动调和试车项目(1)广州地铁列车年检试车项目如表9-2所示表9-2广州地铁列车年检试车项目表9-3广州地铁列车架修试车项目表3 .日本地铁列车检修后的动调和试车项目表9-4日本地铁列车检修后调试及验收项目表45 .车载信号系统的动调和试验项目广州地铁3号线列车车载信号系统在动态调试和试验项目如下：(1)模拟中间为车站，两端进行站后折返作业(包括无人/有人驾驶自动折返、ATP监督下的人工驾驶模式折返)；(2)两端为车站，中间为区间线路，对车载信号系统进行速度等级的ATP功能、ATO 全自动驾驶试验；(3) ATO精确停车试验；(4)车门试验，允许开左侧、右侧、双侧车门；(5)对不同的列车编组(长、短车)的屏蔽门监控试验；(6)紧急制动试验(包括制动距离)；(7)车一地双向通信及驾驶模式间转换等功能的测试。

北京地铁房山线车辆电气系统马芳平 郭靖宇摘 要：介绍北京地铁房山线运营的国产B型电动客车电气系统组成，重点对列车高压电源、电气牵引和制动控制系统的基本设计原理、控制逻辑以及系统功能进行较为详细阐述。

(2) 列车在空车(A W0)状态下，当损失1/4动力时，列车仍然可以在35‰的坡道上起动，并返回车辆基地。

图1 高压电源电路（Tc 、M0、M1）轨道交通 现代城市轨交通 2 / 2011 MODERN URBAN TRANSIT 断功能和一定程度的故障自复位功能以及部分车辆级控制功能，D C U 通过多功能车辆总线M V B接口与列车网络进行通信。

牵引电机采用190 k W三相交流异步牵引电动机，满足房山线列车牵引/电制动特性要求。

其主要技术特征为：转子为铜排鼠笼式结构，定子为无机壳结构，悬挂方式为架承式全悬挂，采用进口绝缘轴承，绝缘等级为200级（耐电晕），冷却方式为带内风扇自通风。

地面沿线设有再生制动能量吸收装置，车辆上不设制动电阻。

电制动与空气制动的平滑转换，在车辆上对应每个逆变单元分别设置了一组额定电阻值为0.81Ω的过压吸收电阻。

列车牵引主电路见图3，牵图2 IGBT模块图3 牵引主电路图4 牵引/电制动特性曲线列车牵引、电制动力特性/k N 、阻力/k N列车速度/km .h 牵引力(AW3,DC750V）牵引力(AW3,DC750V）电制动力(AW3,DC750V）牵引力(AW3,DC550V）阻力(AW3）电制动力(AW0,DC750V）牵引力(AW2,DC750V）电制动力(AW2,DC825V）ABSTRACTSElectrical System of Metro Vehicle in Beijing Fangshan LineMa Fangping, Guo Jingyu 3 Electrical system composition of domestic metro vehicle (B Type) in Beijing Fangshan Line is introduced, with emphasis on the basic design principle, control logic, equipment performance and using function of high voltage electric power system, traction system and break control system.Train Network Monitoring System of Beijing Fangshan LineXu Peili, Chen Chaolu 7 The structure and characteristics of domestic train network monitoring system in Fangshan Line is introduced. The system module composition, main function, bus parameter as well as the functions of control, monitoring, fault diagnosis and event logging of network monitoring system are also described. Compartment Door Control System of Metro Vehicle in Beijing Fangshan Line Liu Chao 10 The structure composition, electronic control device and working principle of door system are introduced. The passenger door open indicator was first adopted by Fangshan Line, suggesting which door is going to be opened.Body Structure of Metro Vehicle in Beijing Fangshan LineLi Fenglin, Song Yu 13 An introduction of stainless steel body structure, material characteristics, static strength and modal analysis of metro vehicle in Beijing Fangshan Line is presented.B Type Metro Vehicle Bogie of Beijing Fangshan LineLiu Yuanwen, Chen Xiaoyan, Cheng Kai, et al 18 The main technical parameters, main component structure and performance of metro vehicle bogie in Fangshan Line are introduced. The calculation and analysis of structure strength for framework, axle, wheel, axle box body and traction device are carried out. The static strength test and fatigue strength test are adopted for the framework. The dynamic simulation and test for the whole vehicle are also used. The results show that metro vehicle bogie meets requirement.Brake Equipment of B Type Metro Vehicle in Beijing Fangshan Line Song Jianghui, Zhang Bao, Bai Dongmei 20 The domestic metro vehicle brake system has been adopted on Fangshan Line. Its technical index can fulfill the demand in type test. The composition and working principle of air supply system, brake control equipment, control equipment of parking brake, antiskid control equipment of air brake as well as foundation brake equipment are introduced.Scheme Research on Overhead Contact System in Elevated Section of Xi’an Metro Line 3Cao Yi 24 From the view of landscape effect and technical economy, the column style, joint arrangement, mid-point anchor, column type selection and anchor model of overhead contact system (OCS) in elevated section of Xi’an Metro Line 3 are compared and selected. The design idea for OCS of elevated line is presented. Application and Analysis of Train-ground Wireless Network of PIS System in Nanjing Metro Qin Zhiguo 27 The system structure, functions and technical characteristics of Passenger Information System (PIS) is briefly described. The train-ground wireless transmission of PIS in Nanjing metro Line 2 is analyzed. The problems in application and their solutions are discussed.Improvement of Wireless Field Strength for Nanjing Metro Line 1 Liu Weiping, Wang Shuming 30 800M digital cluster system of wireless system in Nanjing metro Line 1 is composed of switches, base stations and repeater stations. This system has two kinds of wireless coverage modes, underground leakage cable and ground antenna. Weak field and loose contact areas are found in wireless network during operation. After the optimization of coverage mode for leakage cable, the field strength coverage would reach more than 85dB, so as to improve the voice qualityDiscussion on Application of Decentralized Maintenance Mode in Shenzhen Metro Line 3Chen Fudong 33 The experiences of decentralized maintenance mode in electric multiple units of Guangzhou-Shenzhen Railway are described, suggesting that the trains of Shenzhen Metro Line 3 should adopt the decentralized maintenance mode.Three-dimensional Numerical Simulation of Freezing and Subsurface Excavation Construction for Metro Connecting Passage Zhang Jinrong 45 Three-dimensional numerical models for double-line shield tunnel, curtain of frozen soil, connecting passage and pump house are established. The whole process of ground freezing as well as excavation and support for connecting passage is simulated. The effects of excavation of connecting passage and pump house on frozen soil curtain, primary support and main tunnel are analyzed to determine the position of worst stress direction for primary support and frozen soil curtain and the position of maximum distortion. Then, the corresponding control index is present. Application of Precast Cover Plates in Cover and Cut Station in Shenyang MetroMa Changyong, Deng Meilong, Yin Qingfeng 49 Precast cover plates have been successfully applied to cover system of Nanjingjie Station in Shenyang Metro Line 1. After their construction, the dismantled precast cover plates were applied to pavement cover system of Lingxi cover and cut station in Shenyang Metro Line 2, improving the utilization efficiency of precast cover plates.Application of Fracturing Grouting Method in Soft Fluid-plastic Formation Zhang Jingkui, Ma En 52 Subsurface excavation method is applied to Shanghailu-Xinjiekou section of Nanjing Metro Line 2. This area has to be reinforced by grouting method because of the muddy soft fluid-plastic formation. Satisfactory results are achieved as the foundation is pre-reinforced by full-scale fracturing grouting with cement-sodium silicate under construction.Discussion on Vehicle Marshalling of Wuxi Metro Line 1Shi Minghong 66 A vehicle marshalling scheme for Wuxi Metro Line 1 is determined by a comprehensive consideration of operation security, efficiency, coordination and unification of equipment utilization, as well as the schemes for connection and transition of early, near and future marshalling.。

本文通过汽车制动曲线，分析了汽车制动性能检测时，车辆的技术状况、检测设备的精度、检测方法及操作规程的应用等因素对检测数据的影响。

目前，汽车制动性能的检测有路试和试验台检测两种方法。

反力式制动试验台因为能迅速、准确、定量地显示出车轮的制动力、协调时间、阻滞力及驻车制动力而得到广泛的应用。

下面，我利用所在的检测站的反力式制动试验台的典型汽车制动曲线，分析汽车制动性能检测时，车辆的技术状况、检测设备的精度、检测方法及操作规程的应用等因素对检测数据的影响。

1．车辆技术状况的影响(1制动力不足根据GB7258-2004《机动车安全运行技术条件》及GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》规定，整车制动力应大于或等于整车质量的60％；前轴制动力应大于或等于轴荷的60％。

造成制动力不足的原因主要有以下几种：a．制动器的技术状况合格的制动曲线如图1、图2。

若某个车轮出现制动器内有油污、制动毂／盘与摩擦片间隙过大、摩擦片磨损过度或新摩擦片与制动毂／盘结合面不足等情况时，都将造成制动力不足，如图3、图4。

b．制动操作系统的技术状况若出现下列情况，将造成某轴或整车制动力不足：制动气室膜片破裂或制动分泵密封圈损坏；制动气管或油管漏气、漏油；制动气室推杆变形或卡死；制动分泵活塞发咬；制动踏板有效行程过大；制动总泵漏油、漏气，推杆或活塞卡死等。

如图3、图4、图5、图6所示。

c．其它情况GB7258-1997《机动车安全运行技术条件》及修改单1号和GB18565-2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》对后轴制动力无要求，但后轴制动力不足可造成整车制动力不足。

如：依维科等客、货车后轴装有感载比例阀，在空载检测制动性能时，感载比例阀未开启，制动力往往只有轴重的30～40％；长途大客车或大货车因增加大型淋水器、工具箱等附属设施，造成汽车自重或后轴超重；轮胎磨损严重等均可导致整车或某轴的制动力不足。

(2制动跑偏所谓制动跑偏是指在制动全过程中，在同一时刻左右轮制动器产生的制动力差值很大，即制动过程中左右轮制动力增长的快慢不一致。

电力机车的起动是机车运行中最先实现的工作状态。

电力机车在其起动牵引力作用下，克服列车静止时所受的阻力并产生加速度，最终运行在机车的自然特性上，这一过程称为机车的起动过程。

机车起动过程实质是调速的一种特殊方式。

因此，前述调速的基本原理对起动都是适用的。

一、对起动的要求对机车起动的基本要求是：起动快和起动平稳。

机车起动快可以减少起动时间，提高平均运行速度，对铁路运输有很大的意义，特别对起动频繁的电动车组来说，意义更为重大。

为了使机车起动得快，就要求机车有较大的起动电流，产生较大的起动牵引力。

机车起动平稳可以使机车内部设备免受电流冲击，机车和列车免受机械冲击，因此希望列车以匀速运动的形式运行。

为此，要求起动时应尽量减少起动电流、起动牵引力的摆动。

起动电流过大时，会使电机安全整流受到破坏，启动牵引力过大时，会超出线路粘着条件，使轮对发生空转，结果反而丧失了牵引力。

不同形式的电力机车，所受限制因素的主次也不同。

对于直流电力机车和整流器电力机车，由于牵引电动机的不断发展和完善，已能保证在粘着条件许可范围内牵引电动机有良好的整流，其主要限制条件就是线路的粘着条件。

采用交流牵引电动机的电力机车，由于电机不存在整流问题，仅受线路粘着条件的限制。

对于单相整流子牵引电动机电力机车，由于这种电机整流困难，由电机安全整流决定的最大许可电流要比粘着条件决定的最大电流小，故主要受机车安全整流的限制。

此外，在机车起动过程中，不应有附加的能量损耗，若有也应尽量减小。

在机车起动操纵时，对于有级调压电力机车，要求司机逐级调压，禁用快速升级，防止牵引电机电流一次性摆动过大造成机车起动失败。

二、起动方式机车在起动时处于静止状态，牵引电机在得到电压时，由于其反电势为零，因此，电机电枢电流仅由电压及电机回路的阻抗来决定，即：(2-57)显然，由于回路阻抗值很小，必然产生很大的电流，以致破坏牵引电机的安全换向，超越线路粘着条件限制，而且这么大的电流必然会产生很大的电流冲击和机械冲击，使机车和列车都受到损伤。

地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析梁广深;黄隆飞【摘要】Through a simulation of train running speed curve,the traction power consumption and the effect of re-generative braking energy conservation of the train are an-alyzed.Then,energy conservation measures in metro oper-ation and improvement of the operation level and manage-ment are discussed.Based on the analysis of a great number of train traction calculation diagrams, train acceleration and deceleration, operation speed, traction power con-sumption,unit electric energy consumption and the effect of regenerative braking energy conservation of B2 train and B1 train in daily operation have been obtained.The opera-tion effect is compared between the running velocities from 80 km/h to 100 km/h.In addition,the basic principles of metro vehicle selection are discussed,which have a certain reference value to the engineering design and operation management.%通过模拟列车运行速度曲线，分析列车的牵引耗电量和再生制动的节能效果；探讨地铁运营的节能措施，提高运营管理水平。

浅谈地铁电气牵引系统摘要：针对地铁DC1500V供电地铁车辆，本文从系统总体方案，系统控制方案，牵引及电制动计算数据方面进行了系统分析，并结合型式试验数据，验证牵引系统设计。

关键词：牵引性能试验验证1概述地铁车辆牵引系统是地铁车辆的核心系统，为列车提供动力。

牵引系统的性能直接关系到车辆的性能及乘客的舒适度。

B型地铁车辆，列车采用DC1500V架空接触网受电方式，不同于三轨受流B型地铁，具有高压受电弓受流，低噪声等技术特点，牵引系统设计具有优良性能、高可靠性、低维护成本等优势。

车辆为B型铝合金地铁，采用4动2拖的列车编组。

地铁最高80km/h的速度运行，列车构造速度90km/h。

电气牵引系统采用集成式VVVF逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统；采用IGBT功率元件， VVVF逆变器为热管散热器走行风冷；采用高性能的交流传动直接转矩控制策略，具有反应迅速、可靠的空转/滑行保护并优先使用电制动等特点。

电气牵引系统主要包括牵引逆变器、牵引电机、制动电阻、高压箱等设备2牵引系统总体方案与性能2.1主电路系统方案Tc车、Mp车和M车组成一个动力单元；另一个动力单元与之完全对称。

两个动力单元之间牵引供电母线完全隔离，辅助供电母线互连，在辅助供电母线设置隔离二极管1D01，防止本动力单元牵引电源接入到另外动力单元的牵引回路。

图2 列车高压电源电路图列车牵引控制采用网络优先的控制方式，硬线控制作为备用。

在列车控制网络正常时，牵引和制动的控制通过列车控制网络来实现；当列车控制网络故障时，采用备用模式，由继电器逻辑电路和列车硬线来实现列车的牵引和制动控制。

2.2牵引系统动力性能仿真计算2.2.1主要动力性能指标（1）平均加速度：在超员AW3载荷情况下，在平直干燥轨道上，车轮半磨耗状态，额定电压DC1500V时，平均加速度为：列车从0加速到40km/h≥1.0m/s2列车从0加速到80km/h≥0.6m/s2（2）电制动能力在AW2载荷情况下，在平直干燥轨道上，车轮半磨耗状态及接触网压DC1650V 情况下，仅实施电制动时列车从最高运行速度80km/h 到停车，列车可达到的平均减速度应不小于1.0m/s22.2.2牵引力计算牵引力=动态质量*加速度+阻力轮周牵引功率=（最高速阻力+列车质量×剩余加速度）×列车最高速度2.3电制动特性（1）列车在半磨耗轮径、定员载荷AW2 及接触网压DC1650V 条件下，列车最大轮缘电制动力为 (取齿轮装置传动效率0.98)：Fb2= 330（kN）。