重庆轨道交通一号线电动客车

张 丽，吴新安，徐建波，刘玉民

（1 重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆400042；

2 长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062）

重庆轨道交通一号线为重庆市轨道交通线网中的一条骨干线路，联系3个行政区和壁山县，主要途经多个客流集散中心，沟通了3座火车站、3座公园以及烈士墓、磁器口等著名文物景点，采用标准B型车的钢轮钢轨交通制式，线路全长约36.078km，其中地下线23.049km，高架线长13.029km。重庆轨道交通一号线工程从2007年正式开工，一期工程已于2011年开通运营。

重庆轨道交通一号线车辆由长春轨道客车股份有限公司设计制造。为响应国家推进我国城轨装备自主化号召，电气牵引系统、辅助电源系统由株洲南车时代电气股份有限公司提供，空气制动和风源系统由北京纵横机电技术开发公司（中国铁道科学研究院机车车辆研究所）提供。为适应重庆轨道交通一号线连续长大坡道以及最高运营速度100km／h对制动性能的要求，同时要考虑车辆运行的经济性，车辆采用了外表面不涂装的轻量化不锈钢车体，流线形设计，基础制动采用了拖车轴盘、动车踏面的配置方式，既满足了制动力的需求，又有效降低了列车的自重，为国内首创。重庆轨道交通一号线车辆技术代表了我国城轨车辆装备制造的最新技术，技术水平接近国外最高水平。

1 车辆基本技术参数

列车的基本配置为6辆车编组，包括4辆动车和2辆拖车，车辆为B型车体，整列车采用4动2拖的动力编组型式：＋Tc－Mp－M＋M－Mp－Tc＋（其中Tc为带司机室拖车；Mp为带受电弓动车；M为不带受电弓动车；＋为半自动车钩，－为半永久牵引杆）。列车由两个单元车组组成，每个单元车组由1辆拖车（Tc车）和2辆动车（M／Mp车）组成，列车编组示意图见图1所示。

图1 列车编组示意图

列车最高运行速度100km／h；平均旅行速度不低于43km／h；恒速洗车运行速度为3～4km／h；平均起动加速度从0加速到40km／h时不小于1.0m／s2，从0加速到100km／h时不小于0.5m／s2；平均制动减速度：最大常用制动时不小于1.0m／s2，紧急制动时不小于1.2m／s2。车辆主要参数见表1。

表1 车辆主要参数

2 车体及内装设备

车体需承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力，并能在超员载荷（AW3）条件下承受另一列空载载荷（AW0）条件下6辆编组列车以5km／h的速度进行列车联挂时产生的冲击力，车体可承受的纵向静载荷应不低于0.49MN。车体分为带司机室的拖车、带受电弓的动车和不带受电弓的动车3种。车体结构是由底架、侧墙、端墙和车顶构成的薄壁筒型整体承载结构，具有足够的强度以承受车辆运用过程中的各种载荷（车体结构见图2）。

图2 车体结构材料

车体及内部装饰主要由承载结构、内装（包括地板、顶板、墙板）、设施（包括门、窗、座椅及扶手和立柱）、车内照明、列车广播及显示器、空气调节装置、采暖装置等组成。车内装饰、布置及车内设施应满足防火要求。客室内装设计，在确保功能完善的基础上，达到造型新颖、美观大方，色调协调、明快、柔和，富有现代气息的效果，充分体现人性化设计理念（列车内部装饰见图3）。

图3 列车内部装饰

3 转向架

每辆车有两台转向架，其中动车为动力转向架（每个转向架有两台牵引电机），拖车为无动力转向架。两种转向架均为无摇枕H型转向架，采用相同的轴箱定位装置，横梁为无缝钢管的焊接构架，有组合式空气弹簧、中央牵引装置、自动高度调整阀、压差阀、横向油压减振器等。牵引电动机、齿轮传动装置、联轴器等安装在动车转向架上，两种转向架主要零部件之间具有很高的互换性。转向架主要技术参数见表2。

表2 转向架主要技术参数

4 电气牵引系统和辅助电源系统

图4 列车牵引系统主电路图

电气牵引系统为VVVF逆变器、异步鼠笼电动机构成的交流传动系统。列车牵引系统主电路采用两电平电压型直—交逆变电路（见图4），经接触网受电弓受流输入的DC 1 500V直流电由VVVF逆变器变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电。VVVF逆变器由2个逆变模块单元组成，采用2个逆变器模块驱动4台牵引电动机的工作方式。当电网电压在1 000～1 800V之间变化时，主电路能正常工作，并方便地实现牵引—制动的无接点转换。

列车电制动采用再生制动，制动能量反馈回电网，当电网不能吸收时逐步转为空气制动。制动时优先使用电器制动（再生制动），电器制动不足部分自动由空气制动补充。

辅助电源系统用于车辆空调、电热采暖、照明、列车广播及乘客信息显示、空气压缩机、各系统控制电路及列车监控系统、车载信号和通信等设备的电源。辅助电源逆变器经辅助隔离开关与辅助系统高压母线、车间电源装置相连，采用大功率IGBT元件。正常情况下，6辆编组列车的2台静止逆变器各自承担自身所在的供电单元的负载，当一台静止逆变器故障时，系统通过扩展供电功能，另一台静止逆变器可承担6辆编组列车的负载，但空调负载减半。系统过载能力强，短时间内承受的负载启动电流大；负载突变时，瞬间输出电压变化小，不影响负载的正常工作。

5 空气制动和风源系统

空气制动系统是微机控制的模拟式电空制动机，由风源系统、制动控制装置（BCU）、辅助控制装置、基础制动装置等组成。其中制动控制采用车控方式，每辆车都配有一套电空制动控制装置（BCU），BCU内设有监控网络终端，具有自诊断和故障记录功能。常用制动优先利用再生制动，不足部分由空气制动补足。紧急制动时，采用纯空气制动的方式。系统能在司机控制器、ATO或ATP的控制下对列车进行阶段或一次性的制动与缓解。系统具有反应迅速、操纵灵活、能与电制动混合使用、防滑控制、紧急制动等功能，是一个充分考虑安全的城轨交通车辆制动系统。

制动系统的风源采用螺杆式压缩机组和双塔式干燥器，2套空压机组分别配置在Tc车上。风源系统采用集成一体化吊装方式，可提供0.9m3／min的供气量。空压机控制采用单双日的管理方式，由BCU设定某一日的主空压机。

基础制动装置同时采用了踏面制动和盘形制动两种形式。在两端头车采用盘形制动单元，主要由制动夹钳单元、制动盘及闸片等组成；此外还设有踏面清扫装置，可以有效清除踏面的污物，提高可利用的黏着。中间车采用踏面制动单元，主要由踏面制动单元缸、带停放的复合缸及闸瓦等组成。

重庆轨道交通一号线的制动力管理采用创新的全列交叉混合控制方式，即当某辆动车电制动失效时，系统在全列车范围内自动计算更合理的电制动和空气制动分配方式：优先在黏着限制条件内于拖车上补充空气制动，当拖车达到黏着限制条件后，动车进行全列车的平均补充。此种混合方式不会造成某几辆车单独补足空气制动带来的摩擦副过热，使列车可继续正常运行，确保列车的正点率。

空气制动系统的防滑控制独立于制动控制功能。在优先利用电制动防滑的原则下，空气防滑系统可以同时利用速度差和减速度作为判据进行防滑检测，可以进行有效的滑行判断，提高黏着利用率。

6 列车控制及监控系统

重庆轨道交通一号线列车控制和监控系统采用分布式列车电子控制系统DTECS，完成地铁车辆的通信管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等主要功能，其主要目的在于提供直观的监视界面，监控各设备的工作状态；提供完善的故障诊断功能，故障时给予司机迅速、准确的指导意见；提供详细的故障记录数据，方便列车检修和维护。

列车控制和监控系统拓扑界面见图6。

图5 列车制动系统电气框图

图6 列车控制和监控系统拓扑界面

7 重庆市轨道交通一号线电动客车的特点

重庆市轨道交通一号线电动客车两个动力单元可集中控制，亦可每个单元独立牵引和制动，具有灵活的编组方式，方便检修和调试；采用了高速断路器与熔断器相结合的方式，扩大了保护范围，具有完善可靠的列车高压电路；两个动力单元之间设置联结母线和母线接触器，可降低受电弓离线率；救援时被救援车与救援到车都能产生紧急制动，提高了制动保障；拖车采用轴盘制动，动车采用踏面制动，具有先进合理的基础制动配置；在国内B型地铁车中首次采用了全列车交叉混合制动的控制方式；车辆实现了自重轻型化，降低了运行能耗及维修工作量和维修成本；采用合理的列车牵引制动特性，将电制动范围扩到最大，减少制动闸瓦和闸片的消耗。

8 结束语

重庆轨道交通一号线电动客车采用国产化牵引和制动系统，车辆国产化率高达93%，走在了国产电动客车成功运用的前列。重庆轨道交通一号线至2011年7月28日开通运营以来，电动客车运行状态良好，故障率低。重庆轨道交通一号线的建设项目得到了各级政府的大力支持，将大大改善居民出行条件和城市的环境面貌，提高沿线土地的开发价值，并将迅速推动片区的建设和发展，有利于重庆市的对外开放和经济建设。

［1］ GB／T 7928－2003.地铁车辆通用技术条件［S］.