广州市轨道交通工程9号线电力蓄电池工程车牵引性能探讨

王新周

（广州市地下铁道总公司，广东广州 510000）

随着社会的进步及能源危机的进一步发展，节能环保的要求已经深入国民经济的各个领域。在我国城市轨道交通领域，大力发展节能环保的电力蓄电池双能源工程车以逐步取代现有的内燃工程车已成为基本共识。目前全国已开通运行城市轨道交通的城市中，已有香港、长沙、昆明、宁波等城市开始陆续使用电力蓄电池双能源工程车。广州市轨道交通首台电力蓄电池工程车也将于2016年投入9号线的运营。

本文依据广州市轨道交通9号线的线路条件及实际运营需求，对电力蓄电池双能源工程车的牵引性能进行了探讨，针对牵引力、牵引功率及最大电制动力进行了理论推算，为9号线电力蓄电池工程车牵引参数的确定及设计审查提供参考

1 线路条件及运营需求

广州市轨道交通工程9号线线路条件中，依据《牵引计算规程规》在牵引计算中需加以考虑的主要线路条件如表1所示。

表1 广州地铁9号线部分线路条件

广州地铁在实际运营过程中对工程车的要求如下：

（1）需满足单机牵引160 t的需求；

（2）考虑电力蓄电池工程车的通过能力，要求电力蓄电池工程车在35‰坡道上的恒定速度、起动加速度应满足表2要求。

表2 35‰坡度下的恒定速度和启动加速度要求

2 列车运行阻力计算

电力蓄电池工程车质量：M=56 t；被牵引车辆质量：G=160 t。

电力蓄电池工程车运行单位基本阻力（N/kN）依据《牵规》中中SS8型电力机车计算：

式（1）中v为机车运行速度，km/h。

被牵引车辆运行单位基本阻力（N/kN）依据《牵规》中滚动轴承货车运行单位基本阻力计算：

单位坡道附加阻力（N/kN）：ωi=i，i为坡道千分数。

单位曲线附加阻力（N/kN）：

式（3）中，R路曲线半径，m。

列车运行基本阻力计算公式为：

列车运行阻力计算公式为：

考虑广州市轨道交通工程9号线最恶劣的运行工况：电力蓄电池工程车单机牵引160 t平板在40‰坡道启动，同时考虑正线最小曲线半径的附加阻力，依据式（5）计算列车启动阻力为98.7 kN。

3 最大牵引力推算

3.1 工程车所需最大牵引力

依据列车牵引工况下的运动方程式：

式（6）中，C为列车合力，Fv为列车牵引力，W为列车阻力，a为列车运行加速度。

因此，欲使列车在广州市轨道交通工程9号线最恶劣的工况下启动（此时启动阻力为98.7 kN），并仍具有一定的加速度，可取电力蓄电池工程车最大牵引力为100 kN。

3.2 黏着限制核算

国产各型电力机车的计算粘着系数计算公式为：

计算黏着牵引力计算公式为：

式（8）中，Pμ为机车黏着重量，t。

取工程车最大运行速度80 km/h，依据式（7）计算得计算黏着系数为0.256；依据式（8）计算得黏着牵引力为140.6 kN。

因此，选取电力蓄电池工程车的最大牵引力为100 kN，满足黏着限制要求。

4 最大牵引功率推算

轮周牵引功率的计算公式为：

依据式（5）、（6）、（9）计算在表2所列两种工况下所需的轮周牵引力及轮周牵引功率如表3所示：

因此，在接触网模式，取机车牵引功率400 kW可满足运行工况要求。在蓄电池模式下，取机车牵引功率300 kW可满足运行工况要求。

5 最大电制动力推算

考虑工程车的散热及使用寿命，目前广州地铁要求电动工程车投入电制动允许的最低初始速度为5 km/h。

表3 两种工况下所需轮周牵引力和牵引功率

考虑电动工程车牵引160 t平板在35‰的坡道上以10 km/h的速度下坡行驶，根据列车在动力制动工况下的运动方程式：

式（8）中，λ为电制动利用系数（取λ=0.9），B为列车电制动力。

依据公式（4）计算列车运行基本阻力W0=2.140 kN，列车坡道下滑力Wi=74.088 kN

6 结论

为满足广州市轨道交通工程九号线的线路条件及运营需求，电力蓄电池工程车牵引性能需满足以下要求：

（1）在接触网牵引工况及蓄电池牵引工况下，电力蓄电池工程车启动牵引力均应达到100 kN；

（2）在接触网牵引工况下，电力蓄电池工程牵引功率应达到：400 kW；在蓄电池牵引工况下，电力蓄电池工程车牵引功率应达到：300 kW；

（3）电力蓄电池工程车最大电制动力应达80 kN。

［1］TB/T 1407-1998.列车牵引计算规程［S］.

［2］杨志华，陈成，毛如香.地铁工程维护车的新发展［J］.电力机车与城轨车辆，2010（4）：1-2.

［3］陈丰宇，谭本旭.上海轨道交通蓄电池电力工程车牵引性能参数探讨［J］.电力机车与城轨车，2013（5）：61-63.