印度那格浦尔地铁车辆创新性分析

于连震 牟志成 郝宏峰

摘要：本文介绍了印度那格浦尔地铁车辆总体技术规格，重点阐述该车辆创新性设计，包括车体及内装系统、电气系统、TCMS系统及制动系统，通过新技术、新材料、新思路的应用，有效保障车辆运营可靠性及安全性。那格浦尔地铁车辆已形成了AC25kV接触网供电方式、以太网总线控制、双向环形网络拓扑结构的产品技术平台，为城轨车辆下一步发展提供有力参考价值。

关键词：地铁车辆;创新性;技术平台;以太网总线控制;新材料;AC25kV

0  引言

习近平总书记指出：“城市轨道交通是现代化城市交通的发展方向，发展轨道交通是解决大城市病的有效途径，也是建设绿色城市、智能城市的有效途径。”近年来，随着城市轨道交通行业迅猛发展，城市轨道交通市场也得到有力开拓，越来越多的城轨车辆实现走出去的目标，国内外市场除了对城轨车辆数量的需求以外，对于车辆创新性要求也日益提升。国内地铁车辆通常以标准车型为主，采用DC1500V供电方式[1]。国外市场则大多采用各个国家地区自有线路标准，车辆通常为非标准车型，供电方式部分采用AC25kV，加上各个地区线路条件受限，用户要求日趋先进化，一定程度上增加了地铁车辆设计难度，同时也有力提升了城轨车辆科技化高度，进一步加深车辆创新性研究深度[2]。

本文以印度那格浦尔地铁车辆作为依据，介绍车辆总体技术规格，重点对车辆技术创新性进行重点分析。

1  车辆总体技术规格

列车采用两动一拖三节编组型式，采用AC25kV接触网供电方式，最高运营速度80km/h，正线及车场线最小平面曲线半径分别为120m和100m。线路最大坡道40‰，车辆其他技术指标如表1所示。

2  创新性分析

2.1 车体及内装系统

2.1.1 平台化、轻量化、模块化不锈钢车体钢结构

①车体钢结构采用平台化设计，可适应大部分不同项目车辆。

②车体钢结构由底架、侧墙、顶棚、玻璃钢司机室组焊成薄壁、筒形整体承载的轻量化结构[3]。

2.1.2 分体式贯通道系统

那格浦尔车辆车端距920mm，采用分体式贯通道，具有更强的曲线通过能力，更好的满足各种复合运动要求;方便车辆解编。

2.1.3 智能照明

智能照明实景图见图1，能够对环境光照度进行实时检测，并智能调节灯具亮度，以达到节能效果，当环境照度小于下限值时，灯具亮度调节到100%，当环境照度大于上限值时，灯具亮度自动调节，灯光亮度随传感器检测的环境照度实时变化而变化。

2.1.4 采用超轻内装材料

内装材料采用纸蜂窝+预浸料、泡沫芯材+预浸料的新型材质，在国内外车辆属首例，该材料具有重量轻、强度好、美观等优点，与传统玻璃钢相比重量可轻一半以上。

2.2 电气系统

①车辆采用25kV供电方式;采用单车双弓模式，受电弓采用网络控制;车辆应用高压系统，采用网络控制，包括真空断路器（VCB），电压传感器（ACPT），电流传感器（ACCT）。

②车辆紧急制动安全回路采用双紧急环路控制，可以在一条安全环线故障时，启动备用安全环线，提高车辆可靠性。

③蓄电池设有延时供电电路，为车辆PIS硬盘（DVR）等设备设置延时供电，防止突然断电，对设备造成损坏;设有低电压启动电路，当蓄电池电压低于77V时，蓄电池控制电路板设有低压保护继电器器，此时蓄电池无法启动。

④乘客信息系统，主机电源输入采用双DC110V输入，如图2所示，X1A和X1B为两路110V输入，互相侦测。当其中一个输入断开，另一路可以正常输入，保持电源模块工作正常。

2.3 TCMS系统

TCMS系统是完整的集成系统，用于控制、监控、保护车载系统和子系统直接或通过硬线连接到列车通信网络。完整的列车控制与管理系统是设计的基本原则，单点故障不会造成不利影响或数据丢失，保证车辆高可靠安全性。

TCMS系统和信号系统本身内部网络是以太网，之间的外部链接也通过以太网。目前为止，那格浦尔车辆是第一列TCMS和信号系统通过以太网链接的车辆，该车辆不仅用以太网监控状态，而且采用以太网传输控制信息。

为了满足列车安全性，可靠性要求，以太网及总线均采用双向环形网络拓扑结构。网络拓扑包括一组工作站之间的双向链接环路。在正常使用情况下，网络流量按最短路径的方向传送至其目的地。在发生链接丢失或整个工作站丢失的情况下，两个最近的幸存工作站“回送”它们环路的末端。用这种方法，网络流量仍然可以传送至环路的所有尚存的部分。环路中的二次崩溃可能使其分成两个子环路，但是在此情况下，每个子环路仍保留功能。

TCMS冗余设计，当主控制器发生故障时，系统将自动的执行次级备份控制器，实现无缝传输，以确保系统的连续安全可靠。TCMS系统显示屏和PIS系统CCTV显示屏完全冗余，CCTV显示屏在TCMS有命令或事件产生时能在该显示屏显示，TCMS显示屏也能按需要提供多屏CCTV的显示。

2.4 制动系统

2.4.1 电子制动控制单元（EBCU）功能的故障冗余备份

制动系统使用架控方式即每个转向配有一套独立的制动控制单元（EBCU），实现每个转向架制动力独立控制，故障隔离。与以往项目不同的是，系统还具有冗余控制功能，即同一节车内的2个EBCU互为备份，当一個EBCU故障时，另一个EBCU将立即接管其制动控制功能。该故障车辆将自动转换为“车控”方式。司机不需要做故障隔离处理。制动系统示意图如图3所示。

2.4.2 备用制动系统功能

车辆还配置一套备用制动系统，用于整车全部的电-空制动系统不能使用时。司机可以通过备用制动司控器（简称“小3闸”），通过列车管控制车辆制动。或者用于车辆救援时，被救援车辆可以通过重联列车管，接收来自于救援车控制的制动施加与缓解。

3  结论

本文针对印度那格浦尔地铁车辆的技术创新性进行了分析，重点对车体及内装系统、电气系统、网络系统及制动系统新技术应用及新材料使用进行了系统性分析。在国内外领域，该车辆属首例采用TCMS和信号系统通过以太网链接的车辆，不仅采用以太网监控车辆状态，而且采用以太网传输控制信息。目前，那格浦尔地铁车辆已试运营近一年，运营效果良好，故障率较低，通过该项目车辆的研制，已形成了AC25kV接触网供电方式、以太网总线控制、双向环形网络拓扑结构的产品技术平台。

参考文献：

[1]GB 7928-2003，地铁车辆通用技术条件[S].

[2]唐闻天，王丽丽.地铁车辆新技术综述[J].现代城市轨道交通，2017（9）：65-71.

[3]龚明，丁叁叁.城市轨道车辆不锈钢车体结构优化探索[J]. 铁道车辆，2009，47（07）：16-18.