电力蓄电池工程车市场运用情况研究

蒋 镪,邓虹辉

（中车株洲电力机车有限公司,湖南 株洲 412001）

0 引言

电力蓄电池工程车采用电力驱动，其低噪声、低振动及零排放等绿色环保性能可有效缓解地铁车辆段上盖物业开发所面临的环保问题[1-2]。随着国家对于碳达峰、碳中和的绿色环保要求，轨道工程车油改电进程逐步加快，这必然会给电力蓄电池工程车的市场带来蓬勃发展[3-4]。电力蓄电池工程车平台构建既需符合市场灵活性要求、又要满足用户多样需求。强化产品设计、工艺、制造、市场、售后的联动及一体化建设，为用户提供安全、环保、绿色、智能、便于使用、便于维护和便于检修的轨道工程车产品，打造面向市场的产业体系势在必行。

1 技术特点

随着技术的发展和市场需求的扩展，电力蓄电池工程车技术平台越来越丰富，出现了多源制、多流制、混合动力等新技术，可适用于多种地铁线路条件及复杂工况要求，其主要技术特点如下：

（1）动力系统可集成牵引接触网/第三轨，蓄电池、柴油机、超级电容。

（2）整车限界涵盖了地铁A 型、B 型、C 型线路。

（3）牵引蓄电池类型包括铅酸胶体蓄电池、钛酸锂电池[5]。

（4）整车速度等级涵盖了65 km/h、80 km/h、120 km/h。

（5）受流制式包括：DC750 V、DC1 500 V、DC3 000 V、AC25 000 V。

（6）集成各套检测设备如弓网检测系统、轨道检测系统、钢轨探伤系统、隧道轮廓检测系统等。

2 运用情况

2.1 作业及充电管理模式

电力蓄电池工程车主电路采用双电源供电系统，牵引工况下采用接触网/第三轨或牵引蓄电池供电。当蓄电池工程车处于电制动工况时，牵引电机处于发电状态下的三相交流电通过逆变器的反向整流给牵引蓄电池反馈能量，当反馈能量超过牵引蓄电池需要时，通过制动电阻消耗能量。

蓄电池的充电一般采用库内充电电缆和接触网充电两种模式：

2.1.1 库内充电电缆充电

以北京地铁7 号线电力蓄电池工程车为例，其采用第三轨受流，库内接触轨没有电，一般采用库内充电。当蓄电池电量低于60%时，停止出车返回库内充电，充电过程中定时巡视充电现场，观察异音、异味等现象，约1 h 巡视一次，一般6～8 h 可充至85%以上。

2.1.2 DC1 500 V 接触网充电

以长沙地铁2 号线车辆段电力蓄电池工程车为例，配置了库内充电插座及充电电缆，但司机一般将工程车停到库房外升弓充电。充电过程中安排人员巡视。充电时间上午到下午，6～8 h 可充至85%以上电量。

2.2 使用率

长沙、北京、宁波、苏州、上海等地工程车目前大多数用于段内调车。由于段内调车作业任务量不大，且作业线路平直，对电力蓄电池工程车牵引、制动、续航等性能要求不高，整车性能不能得到充分利用和发挥。其牵引速度一般不超过15 km/h，牵引力发挥不到60%，牵引蓄电池容量消耗约3%～10%。对国内外15 个项目进行调研，工程车使用情况如表1 所示。

表1 工程车使用情况

蓄电池工程车的使用情况主要有以下两个特点：

2.2.1 使用频率高，但行驶千米数少

以北京7 号线焦化段电力蓄电池工程车为例，其车辆段有12 名内燃车司机，均通过公司的培训并获得操作证，全员都能操作驾驶电力蓄电池工程车。当接到调车任务时，优先选择采用电力蓄电池工程车完成任务。北京地铁7 号线仅采购了一台电力蓄电池工程车，车辆仅用于段内调车，平均每天执行2 次调车任务，每次任务行驶1.3 km，月行驶千米数约80 km。

2.2.2 使用频率低，行驶千米数少

以长沙地铁2 号线蓄电池工程车为例，其目前仅用于段内调车，平均每星期使用一次，平均每次调车任务大约耗时1 h，平均每月运行为30 km，使用率较低。

以成都地铁4 号线电力蓄电池工程车为例，为保障调车作业的冗余性，每次作业同时安排两台工程车，但月平均千米数也只有55.3 km。

2.3 故障及维修保养模式

以北京地铁7 号线和长沙地铁2 号线为例，车辆到段后主要故障如下：

2.3.1 北京地铁7 号线电力蓄电池工程车

（1）压缩机油出现过一次油量过低，补油后至今再未出现过油量过低的现象。

（2）牵引蓄电池容量较低时，在充电初期的恒流充电阶段，充电机声音比较大。分析为充电初期为大电流充电，斩波器大功率运行，存在一定噪声，属于正常现象。

（3）交车调试阶段出现过牵引电机异音现象，更换电机后故障排除。

2.3.2 长沙地铁2 号线电力蓄电池工程车

（1）由于使用率不高，电力蓄电池工程车长期存放也存在以下问题，如压缩机油乳化、司机室长期封闭存在刺鼻异味。

（2）司机室风扇出风量少，司机头部位置感觉不到有风。增加回风口并对风扇叶片进行换型后，风量增大可满足使用要求。

（3）中间继电器=21-A11-K04 辅助触点烧结，更换后未再出现同类故障。

目前工程车售后模式比较简单，由于工程车采购数量不大，且分布于全国各城市，故各车辆段未配置专属售后服务人员。用户根据产品的维修手册编制了机车月检、半年检、年检规程，并按时对蓄电池工程车做了相应的月检、半年检和年检工作。

长沙地铁2 号线司机及配置维护人员均为内燃工程车原班人员，与前期推荐方案工程车司机及维护人员与地铁车辆通用存在偏差。这与地铁公司组织结构有关，工程车跟地铁车辆的管理不在同一个部门，跨部门间的资源调配和管理实施难度大。

成都地区工程车售后服务工作主要由成都机务段电力机车售后队员承担，截至2021年6月，成都地铁系统共开通十二条运营线路（后续还有多条地铁线路开通），每条线路配备了蓄电池工程车2～4 台。工程车数量较多，车辆段之间距离较远，加大了售后工作开展的难度。

3 产品使用体验

3.1 用户体验

以北京地铁7 号线项目为例，电力蓄电池工程车的主要优势如下：

（1）相对于内燃车所采用的设备更高端，体验更舒适，如空调、座椅、操作台面对比较明显等。内燃工程车采用王牌空调（民用空调），如图1（a）所示。电力蓄电池工程车采用铁路系统专用空调，如图1（b）所示。

图1 工程车用空调设备

（2）车辆启动时，内燃机车窜动较大，推背感明显。电力蓄电池工程车启动平稳，无明显推背感，

（3）内燃车的司机室与柴油机之间虽然采用了双层门隔离，但启动柴油机后司机室还是有比较大的刺鼻气味，且震动大，噪声强。电力蓄电池工程车车内外相对舒适得多，噪声震动较小，且无异味，司机工作环境相对优良。

（4）北京工程车每天消耗电池容量3%，约10 度电，相对内燃机车耗油量成本更低。

3.2 制动机操作习惯

司机均为原班内燃车司机。内燃车采用JZ-7 制动机[如图2（a）所示]，其小闸为位置闸，即设置缓解位后，实施制动缓解，操作简单。电力蓄电池工程车采用的是DK-1 制动机[如图2（b）所示]，其小闸为时间闸，制动缓解靠减压时间操作内燃车司机习惯JZ-7 的操作方式，对DK-1 制动机操作不熟练。在精准停车制动时，由于操作不习惯易造成碰撞，该现象已在部分交车车辆段出现。

图2 制动机

3.3 车钩选型

北京地铁7 号线电力蓄电池工程车采用的是与地铁车辆一致的密接式车钩[见图3（a）]。地铁车辆二系簧采用的是空气簧，由于车辆进段后无网压停放一段时间后空气簧高度下降，导致地铁车辆的车钩高度下降，从而导致工程车的车钩高度与地铁车辆的车钩高度存在高度差。对钩时密接式车钩高度差调节能力差，致上述情况下对钩困难，如采用13 号车钩通过过渡车钩[见图3（b）]，牵引地铁车辆可解决上述问题。

图3 车钩型号

4 车辆选型

目前ZER3、ZER4 为国内主推电力蓄电池工程推广平台，通过调研及技术交流情况了解到国内地铁用户更中意ZER4 型双司机室电力蓄电池工程车。从用户使用角度，ZER4 相对于ZER3 车型具备以下优势：

（1）ZER3 型车重联整备时端部制动柜门大而且笨重，需要2 个人以上才能拆卸或安装，且耗费时间长。ZER4 型车制动柜设置在机械间内，操作方便简单。

（2）ZER3 司机室载员能力差，司机室不能容纳8个人。ZER4 采用双端司机室，且司机室空间大，可容纳20 人左右。

（3）ZER3 设备集成能力差，检修维护时操作空间有限。ZER4 型车机械间采用双层布置，设备集成能力更强，检修维护操作空间更大。

（4）蓄电池维护方式不一致，ZER3 型车整箱蓄电池检修更换时需打开端部的机械间顶盖，用吊机吊出。ZER4 型车可用叉车从车体侧墙将整箱蓄电池取出。

（5）ZER3 型工程车受温度限制更大，其蓄电池装在车端部的机械间内，外界环境高温或低温时直接影响蓄电池温度。ZER4 型车蓄电池安装在中间司机室，低温时可加装加热装置，高温时可有效通风。

5 结语

经过多年的技术优化、平台建设、谱系完善，电力蓄电池工程车作为成熟的铁路工程机械产品取得了较好的市场效益，其市场占有率逐步提高，国内每条地铁线路基本配备1 台以上电力蓄电池工程车，但基本仅用于段内调车。

车辆在运营过程中依然会出现各种故障，工程车技术平台以及产品质量应持续提升和优化。工程车所在的城市及线路比较分散，数量比较少，难以组织现场售后服务队。车辆出故障时，维护时间相对较长，需抽调城轨或机车售后服务队员进行处理。

基于电力蓄电池工程车市场运用情况，提出以下建议：

（1）设计师与各地铁公司以及设计院进行充分广泛地沟通和交流，有效引导用户对工程车辆的选型。

（2）实时掌握用户对车辆以及新技术应用等需求情况，并结合工程车运用情况，继续完善工程车产品质量及技术平台。

（3）建议组建专业的电力蓄电池工程车维保队，采用流动服务的方式及时解决没有现场售后服务队城市的工程车产品售后问题。