地铁车辆段试车线的功能及设计要求.docx

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1、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

2、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1.21.5m,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

3、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地铁线名称验收项目2号线1 .功能检查:旁路功能检查；车门开关功能检查;速度表检查;列车限速功能检查；紧急制动按钮功能检查;警惕按钮功能检查2 .制动性能测试:常用制动模式;快速制动模式;紧急

4、制动模式续表1广州地铁新车调试及验收项目一览赛地铁线名称睑收项目3号线1 .功能检查:旁路功能检查；车门开关功能检查2 .运行试验:慢速模式;后退运行模式;救援模式;降级模式3 .牵引性能试验:平均加速度测试4 .制动性能试验:常用制动模式;快速制动模式;紧急制动模式；电制动故障模式;停放制动4号线1 .功能检查:旁路功能检查；车门开关功能检查2 .运行试验:慢速模式,后退运行模式;救援模式;坡道启动模式(高加速开关)3 .制动性能试验:常用制动模式;快速制动模式;紧急制动模式；电制动故障模式;停放制动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

5、广州地铁列车年检试车项目序号试车项目及要求1功能检查：(1)车门开关功能检查(2)警惕按钮功能检查制动性能测试,常用制动60km/h(W144m)2诊断系统正常3制动系统正常4空调系统正常5辅助系统正常6牵引系统正常7旁路功能检查(车门旁路,停车制动旁路,气制动旁路,疏散门旁路)8事件记录检查:列车完成试车线调试后,按下显示屏上的ER停止按钮,用PTU检查事件记录仪数据是否正常。(2)广州地铁列车架修试车项目表如表9-3所示表9-3广州地铁列车架修试车项目表序号项目内容技术要求附注1列车限速功能列车3km/h限速列车10km/h限速列车限速功能正常2车门开关功能检查车门开、关功能车门保护功能车

6、门开、关及保护功能正常包括ATo模式下的开、关功能3速度表功能速度表与DCU内速度的比较速度表指示准确4旁路功能停车苗动旁路功能各旁路功能良好5累急制动按钮功能司机室左、右紧急按钮功能案急按钮良好6警惕按钮功能警惕按钮功能检查功能良好序号项目内容技术要求附注7常用制动列车在URM模式下检查20、40、60、80km/h下的制动性能；模拟信号包括:网压、电容器电压、线电流、制动缸压力、设定力矩、速度、实际指令值、实际力矩；数字借号包括:牵引命令、无制动命令、无快速制动命令、无紧急制动命令、无线解停车制动命令、无电制动故障AWO状态下的制动距离80km/h下248m列车运行中的牵引曲线测量，除80

7、km/h夕卜，其它数据仅作圮录8快速制动同上Awo状态下的制动距离80km/h下W220m同上9猿急制动同上.AW0-AW2：80km/h下204m60km/h下120m40km/h下W57m20km/h下V17m列车运行中的奉引曲线测量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试车项目06、07系9000系制动装置试验全操作测定直：操作测定全操作测定重操作测定自动列车控制装置全操作测定重操作测定全操作测定重操作测定自动列车停止装置全操作测定重操作测定全操作测定重操作测定自动列车运行装置全操作测定重操作测定全操作测定重操作测定列车信息装置全操作测定重操作

8、测定全操作测定重操作测定显示装置全操作重操作全操作S操作起动试验作作操操全重全操作重操作调试全操作测定重操作测定全操作测定重操作测定4 说明：上表中史表示金翻修修和，直表示女妻部位修程5 .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；

9、(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。5.试车功能分析根据以上所列的新车和检修车的调试及试车要求，试车功能主要包括功能检查(包括车门、旁路开关、紧急按钮等)，在设置有屏蔽门的线路上，功能检查还包括车门与屏蔽门的模拟试验；牵引性能试验和制动性能试验；车载信号系统试验等三大部分。二、试车线的设计技术要求分析1 .功能检查对试车线设计技术要求分析从功能检查的要求来看，主要是对旁路开关、车门开关及保护、速度表、警惕按钮等控制功能进行动作检查，对车门与屏蔽门的配合进行模拟试验，对试车速度和线路条件的要求较低，不是试车线设计的控制因素。2 .牵引及制动性能试

10、验对试车线设计技术要求分析(1)地铁列车的牵引及制动曲线示例本示例为最高运行速度IoOkmZh的B型车，4辆编组，2动2拖。(2)根据牵引制动曲线分析试车线的技术要求根据牵引工况特性曲线，动车的牵引力、电机电压、电机电流和线电流在恒力矩区的最高速度点(即进入恒功区的速度点，本示例图中约为42.5kmh)达到最大，因此试车速度应达到恒功点，以测试牵引设备的最大负荷状态。根据制动工况的特性曲线，电制动力、电机电压、电机电流和线电流同样在恒力矩区的最高速度点达到最大，此点速度比牵引模式下的恒力矩速度要高，在本示例中约为56kmh0因此制动工况下的试车速度应达到该临界速度。图9-4地铁列车牵引曲线图9

11、-5地铁列车电制动特性曲线以上的临界速度均为AW2荷载条件下的速度，在试车线试车时，可以人工加载到AW2荷载状态，但一般只在新车的型式试验时做载荷试验，一般为无荷载，即为AWO状态试验。根据AW2的特性进行推算，AWO工况下达到最大电流电压时，在示例的牵引特性下，牵引和制动工况下最大电流时的列车速度分别为60kmh和80mh。根据其他的牵引曲线资料，最高运行速度为80kmh的列车（动拖比1:1）,AWO工况下达到最大电流的速度为52kmh（牵引）和70kmh（电制动）。但AWO工况下的电机最大电流仍小于AW2工况下的电机最大电流。如果要对整个牵引和制动过程进行试验，以测定VVVF逆变器及控制和

12、保护系统的功能，则试车的最高速度应为列车的最高运行速度。即使这样，在一般AWO工况下试验，牵引制动特性仍然与AW2的实际运行工况有差别。要完全模拟AW2的实际运行工况，必须进行加载试验。（3）列车空气制动系统试验对试车线的技术要求空气制动分为常用制动、快速制动和紧急制动，常用制动和快速制动一般为电空混合制动，紧急制动一般仅使用空气制动，以保证其可靠性。从电制动的曲线可以看出，需要补充的空气制动力在高速时最大，在速度小于5kmh后，电制动不起作用，全部为空气制动力。因此从空气制动系统的功能试验来看，应该进行最高运行速度的常用制动试验。为了试验紧急制动的距离,也应该从最高运行速度作为制动初始速度，

13、当不能满足条件时，可以通过试验速度的制动距离推算最高速度的制动距离，但和牵引试验一样，AWo工况下的试验是不能完全模拟AW2的实际运营工况的。(4)列车防滑、防空转系统试验对试车线的技术要求由于轮轨间的粘着系数随速度的升高而降低，因此列车的防滑和防空转系统在列车高速运行时最为重要，从防滑、防空转系统的试验要求出发，列车也应在最高运行速度下进行试验。3 .车载信号系统试验对试车线的技术要求(1)在模拟中间为车站，两端进行站后折返作业时，对试车线长度的要求可视为车站的长度加上两端站后折返线的长度，不是控制因素。(2)对两端车站，中间为区间的模拟行车试验，最好能够试验最高行车速度，如果试车线长度不能

14、满足要求时，也可在试验中设定试验的最高速度，其设置较为灵活。(3)其他功能试验不是试车线长度的控制因素。4 .试车线功能分析的初步结论试车线的功能主要是对新车和检修后的列车进行动态调试和性能试验，主要试验项目可以分为功能检查、牵引性能试验和制动性能试验、车载信号系统试验等3大类。从上面的分析看，最高试车速度可以分为3个档，第一档为满足列车最高运行速度的试验，试验速度定义为Vh；第二档为电制动工况下的最大电流速度，试验速度定义为Vm；第三档为牵引工况下的最大电流速度，试验速度定义为Vi0根据牵引特性曲线，各种工况的对应速度如表95所示。表9-5试验速度表试验速度值/(kmh)最高速度80km/h

15、列车最高速度100km/h列车荷载工况AWOAW2AWOAW2匕(牵引最大电流速度)5242.56042.5匕(制动最大电流速度)70608056MK列车最高运行速度)8080100100三、试车线设计长度的计算分析1 .决定试牵线设计长度的基本因素试车过程包括起动阶段、转换阶段和制动阶段。其中列车起动距离和制动距离可以根据牵引特性曲线和最高试车速度计算，转换阶段走行距离根据最高速度和转换时间计算。其中最高速度是影响试车线长度的主要因素，根据前面分析，计算在AWO和AW2工况下，3种试车速度下试车线的长度。由于不同的列车具有不同的特性曲线，本次仅选取最高运行速度为80kmh和IOOkm/h的1:1动拖比列车进行示例计算。2 .起动阶段长度1I的计算根据列车牵引曲线计算不同荷载工况