昆明长水机场捷运系统车辆设计

李达 聂文斌 吴平景

关键词：现代有轨电车;自动驾驶;100%低地板

昆明市长水国际机场捷运系统线路长度1.96km，设车站3座，在国内首次采用应用于机场、ATO驾驶的储能式有轨电车。车辆是由中车株洲电力机车有限公司自主研制7模块浮车型100%低地板储能式现代有轨电车，采用高能量型储能电容供电，最高时速70km，最大载客量500人。车辆能够无接触网运行，实现能量的高效循环利用，绿色节能。

1车辆主要技术特点

（1）续航里程翻倍：列车采用的60000F高能量型储能电容是目前国内容量最大的储能电容单体，三组电容最多可以储存80度电量。车辆进站和出站的同时，利用乘客上下车的时间即可充满电，一次充电可运行5km以上。

（2）自动驾驶：列车是我国首个采用自动驾驶模式的储能式有轨电车，既节省人力资源、减少操作失误，又能提高运行效率，可满足机场全天候运行需求。

（3）绿色环保：列车采用纯超级电容作为动力源，在制动过程中回收能量利用率达到80%，达到绿色节能的双重目标。

（4）人性化设计：针对机场旅客的个性化需求，整车采用独立车轮转向架实现100%低地板设计：客室内不设置纵向斜坡或台阶，拥有开阔的乘客站立区，设置了行李架，方便携带大件行李的乘客;车内采用大面积侧窗玻璃、宽幅灯带照明，通透开阔、宽敞明亮，具有良好的舒适性，提升乘坐体验。

（5）富有“春城”特色：绿色腰带突显“四季如春”的昆明特色;车厢内部天花板的长条LED灯自带蓝天白云图案，犹如置身于春城美景中，令人心旷神怡;车头造型酷似海豚微笑，展现笑迎八方来客的热情。

2车辆总体方案

2.1车辆编组形式

车辆由七个模块组成，包含3台动车转向架和1台拖车转向架，以及3个不带转向架的浮车模块。

编组形式：=Mc2+F2+T+F3+M+F1+Mc1=，车辆编组如图2所示。

（=：连挂车钩，+：铰接、贯通道及车间减振器）

2.2主要尺寸

2.3载客量

2.4主要性能

3车辆主要系统

3.1转向架

车辆采用动力转向架和非动力转向架，动力转向架横向耦合结构，非动力转向架采用独立车轮结构。

转向架主要实现如下功能：

①承载车辆结构;

②执行车辆在轨道上的导向;

③通过在车辆上配备适当的减震和悬挂装置，获得乘坐舒适性;

④车辆的加速与减速。

轉向架主要包括构架、牵引制动、驱动单元、悬挂系统、基础制动装置、磁轨制动器、轴桥装置等。

3.2储能电源

采用60000F超级电容器、6并264串的方式集成为储能系统。

储能系统包含3组完全一样的功能完整的储能电源，3组储能电源并联到车辆主电路母线;每组储能电源设置有接触器，储能系统与车辆均可进行接触器的控制。

车辆在站台区域时，整车通过受电器对三个并联的储能电源进行充电。当电量充满后，站台区域停止充电，车辆开始利用储能电源的电能进行牵引。直至牵引到下一充电站，重复充电牵引过程，实现了车辆的全线无接触网运营。

3.3牵引辅助系统

牵引系统采用由VVVF牵引逆变器一异步电机构成的交流传动系统。其中牵引逆变器采用IGBT功率器件，冷却方式为强迫风冷，采用高性能的交流传动控制策略，系统优先使用电制动。

列车辅助电源系统由2台DC24V充电机构成，DC24V充电机额定输出容量为18kW，为蓄电池及其他DC24V负载提供电源，DC24V充电机设置应急启动功能。

电气牵引系统包括储能电源、高压箱、牵引逆变器（含传动控制单元DCU、电抗器）和牵引电机等设备。各电气设备箱均采用箱体式车顶固定结构，材料为铝合金。

受电器设置为常态升起，车辆正常运营过程中不降下也无须相应逻辑控制，当车辆到站后直接和地面充电设备（供电轨）对接实现充电，该受电器在故障或是车辆被救援时人工手动降下。

3.4控制与列控系统

本项目列车控制及监控系统采用分布式总线控制方式。

网络通信总线分为两级结构：列车控制级、车辆模块控制级。而列车控制级总线和车辆模块控制级总线均采用了符合IEC 61375标准的多功能MVB车辆总线。车辆控制单元作为列车级和车辆级的总线管理器，中继器作为列车级总线及车辆模块级总线的网关，可实现列车级总线至车辆模块级总线的数据转发功能。

车辆MVB的电气线路采用了目前广泛应用的双线路物理冗余方式，以此提高可利用性。即使其中一条线路出现故障，需要传递的数据仍可通过完全独立的另一条线路。

列车控制及监控系统主要包括车载硬件、操作系统、控制软件和便携式维护工具。

3.5制动系统

为实现用户需求的制动模式和性能，本项目配备有四套相互独立的制动系统：

动车转向架的电制动系统（由牵引电机提供），包括再生制动和电阻制动;

动侧转向架设置被动式制动系统;

拖车转向架设置主动式制动系统;

所有转向架设置磁轨制动器，独立于粘着提供制动力。

此外，每个动车模块配置2套撒砂系统，通过改善轮轨关系来提高粘着，保证车辆可靠启动与停车。

制动力分配的原则：由车辆控制单元进行整车制动力管理。在司机采用常用制动模式时，车辆优先使用电制动，在电制动故障或电制动不足时，由液压摩擦制动进行补充。

4结语

昆明长水国际机场捷运系统项目为国内首个基于AT0自动驾驶技术的七模块浮车型有轨电车，也是国内首个民航系统有轨电车项目。结合最大500人的载客量，满足机场全天运行的需求，提高机场捷运系统的运营效率。

本项目将为民航系统的捷运车辆项目提供参考典范。