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第89章 城市軌道交通車輛構(gòu)造及供電技術(shù)

城市軌道交通車輛車型主要分為:A型車、B型車、C型車。A型車的車輛基本寬度為3米,B型車的車輛基本寬度為2.8米,C型車的車輛基本寬度為2.6米。

A型車和B型車的最高運(yùn)行速度大于等于80km/h,C型車的最高運(yùn)行速度大于等于70km/h。A型車和B型車的啟動(dòng)平均加速度大于等于0.9m/s2,C型車的啟動(dòng)平均加速度大于等于0.85m/s2。A型車和B型車的常用制動(dòng)減速度為1m/s2,C型車的常用制動(dòng)減速度為1.1m/s2。A型車和B型車的緊急制動(dòng)減速度為1.2m/s2,C型車的緊急制動(dòng)減速度為1.3m/s2。

在一列車組中,有些城市軌道交通車輛按照歐系車輛的習(xí)慣,依據(jù)車輛所在的設(shè)備不同分為A車、B車、C車三種類型。A車:為帶有駕駛室的拖車。本身無動(dòng)力,依靠有動(dòng)力的車輛拖動(dòng)。B車:為無駕駛室的動(dòng)車,其轉(zhuǎn)向架上帶有牽引電動(dòng)機(jī),車頂安裝有受電弓或車下裝有受電靴。C車:為無駕駛室的動(dòng)車,其轉(zhuǎn)向架上帶有牽引電動(dòng)機(jī),車底裝有空氣壓縮機(jī)的動(dòng)車。我國輕軌電動(dòng)車輛有三種形式:4軸動(dòng)車、6軸單鉸接式和8軸雙鉸接式車輛。6軸鉸接式是雙向運(yùn)行的動(dòng)車,車長23m或28m,寬2.65m; 8軸鉸接式,車長26m,車寬2.4m。

轉(zhuǎn)向架是車輛走行裝置,又稱走行部,用來牽引和引導(dǎo)車輛沿軌道行駛,承受并傳遞來自車體及線路的各種荷載,緩和其動(dòng)力,是城市軌道交通車輛最重要的組成部件之一;它是保障車輛運(yùn)行品質(zhì)、動(dòng)力性能和安全行車的關(guān)鍵部件,其性能決定了列車運(yùn)行速度、載重量、乘坐舒適性和安全性。通常車輛在大修和架修中需要對(duì)轉(zhuǎn)向架進(jìn)行重點(diǎn)檢查和維修。

車輛限界是車輛在正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)形成的最大動(dòng)態(tài)包絡(luò)線,也就是限制車輛橫斷面最大允許尺寸的輪廓圖形。無論在空車或重車在直線地段運(yùn)行時(shí),所有突出和懸掛部分都應(yīng)容納在限界之內(nèi)。規(guī)定限界主要是防止車輛在直線或曲線上運(yùn)行時(shí)與各種建筑物及設(shè)備發(fā)生接觸,以保證車輛安全通行。車輛限界與建筑物或設(shè)備之間,必須留出一定的、為確保行車安全所需的空間。

轉(zhuǎn)向架為滿足其主要功能,必須具備以下基本要求:轉(zhuǎn)向架是車輛的一個(gè)獨(dú)立的部件,在轉(zhuǎn)向架與車體之間的連接部件要盡可能少,以方便拆卸維修。對(duì)于動(dòng)車轉(zhuǎn)向架來說,還要便于安裝牽引電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置,以提供驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行的動(dòng)力。轉(zhuǎn)向架要便于安裝彈簧減振元件,以滿足其平穩(wěn)性的要求。每節(jié)動(dòng)車(A車和C車)均配有兩個(gè)動(dòng)車轉(zhuǎn)向架,而每節(jié)拖車(B車)則配有兩個(gè)拖車轉(zhuǎn)向架。動(dòng)車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架在設(shè)計(jì)上基本相同。動(dòng)車轉(zhuǎn)向架配有牽引驅(qū)動(dòng)裝置和相應(yīng)的設(shè)備。

總的來說,不同轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)差別比較大,很多部件也不一樣,但其基本作用和基本組成部分是一樣的。一般轉(zhuǎn)向架的組成部分可以分為以下幾個(gè)部分:構(gòu)架,輪對(duì),軸箱裝置,彈簧減振裝置,牽引驅(qū)動(dòng)裝置(動(dòng)車),牽引連接裝置,制動(dòng)裝置(主要指制動(dòng)單元及其氣管),輔助裝置(主要指軸端接地炭刷、速度傳感器等)。

按照不同的標(biāo)準(zhǔn),城市軌道交通(簡稱城軌)可以劃分成不同的類別。如按軌道空間位置劃分,可分為地下鐵道、地面鐵路和高架鐵路;按軌道形式劃分,可分為重軌鐵路、輕軌鐵路和獨(dú)軌鐵路;按服務(wù)區(qū)域劃分,可分為市郊鐵路、市內(nèi)鐵路和區(qū)域快速鐵路等。

地下鐵道交通(簡稱地鐵)是一種在城市中修建的快速、大運(yùn)量的軌道交通,通常以電力牽引,其單向高峰小時(shí)客運(yùn)能力可達(dá)3萬人次/h以上,它的線路通常設(shè)在地下隧道內(nèi),也有的在城市中心以外地區(qū)從地下轉(zhuǎn)到地面或高架橋上。地鐵供電的制式主要有直流750V第三軌受電或直流1500V架空線受電弓受電。

城市輕軌鐵路(簡稱輕軌)泛指高峰時(shí)單向客運(yùn)量在1萬到3萬人次/h的中等運(yùn)量的軌道交通系統(tǒng)。輕軌的供電制式以直流750V架空線(或第三軌)供電為主,也有部分采用直流1500V和直流600V供電。

外部供電系統(tǒng):為減少線路的電壓損失和能量損耗,發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,要先經(jīng)過升壓變壓器升高電壓,然后以110KV或220KV的高壓,通過三相傳輸線輸送到區(qū)域變電站。

在區(qū)域變電站中,電能先經(jīng)過降壓變壓器把110KV或220KV的高壓降低電壓等級(jí)(如10KV或35KV),再經(jīng)過三相輸電線輸送給本區(qū)域內(nèi)的各用電中心。城市軌道交通牽引用電既可從區(qū)域變電所高壓線路得電,也可以從下一級(jí)電壓的城市地方電網(wǎng)得電,這取決于系統(tǒng)和城市地方電網(wǎng)的具體情況以及牽引用電容量的大小。

對(duì)于直接從系統(tǒng)高壓電網(wǎng)獲得電力的城市軌道交通系統(tǒng),往往需要再設(shè)置一級(jí)主降壓變電站,將系統(tǒng)輸電電壓如110KV或220KV降低到10KV或35KV以適應(yīng)直流牽引變電所的需要。從管理的角度上看,主降壓變電站可以由電力系統(tǒng)(電業(yè)部門)直接管理,也可以歸屬于城市軌道交通部門管理。

迷流是迷失的電流、雜散電流,是從回流軌經(jīng)道床泄漏到大地的電流,其中有一部分最終會(huì)流到牽引變電所的負(fù)極。如果這種電腐蝕長期存在,將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞地鐵附近的各種結(jié)構(gòu)鋼和地下金屬管線,從而破壞結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度,縮短其使用壽命。迷流的防護(hù)原則:以堵為準(zhǔn),以排為輔,防排結(jié)合,加強(qiáng)監(jiān)測。

由非線性設(shè)備產(chǎn)生的頻率為基波頻率整數(shù)倍(n>1)的電流(電壓)波形叫諧波。諧波對(duì)供電線路產(chǎn)生了附加損耗,影響各種電氣設(shè)備的正常工作,會(huì)使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振。

諧波的治理可以采用等效24脈波整流機(jī)組、安裝立波裝置或諧波補(bǔ)償裝置、安裝熒光燈等諧波補(bǔ)償裝置。等效24脈波整流由兩臺(tái)整流器構(gòu)成,它們可以并聯(lián)工作,也可以串聯(lián)工作。兩臺(tái)變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組采用延邊三角形移相的方法,相對(duì)于交流線電壓,一臺(tái)變壓器網(wǎng)側(cè)星形繞組移相+7.5°,另一條移相-7.5°。則兩臺(tái)變壓器網(wǎng)側(cè)電壓相位差為15°,而合成后其次邊星形和三角形繞組的線電壓差為15°,經(jīng)整流后輸出24脈波電壓。

城市軌道交通實(shí)際中運(yùn)用的整流電路由兩臺(tái)12脈波整流機(jī)組串聯(lián)或并聯(lián)組成。12脈波整流機(jī)組,原邊線圈為三相△接線,副邊線圈由一組“三相Y”全波整流電路與另一組三相△全波整流電路并聯(lián)而成。

主變電所的作用是將城市電網(wǎng)的高壓(110KV或220KV)電能降壓后以相應(yīng)的電壓等級(jí)(3KV或10KV)分別供給牽引變電所和降壓變電所。為保證供電的可靠性,一般設(shè)置兩座或兩座以上主變電所。主變電所由兩路獨(dú)立的電源進(jìn)線供電,內(nèi)部設(shè)置兩臺(tái)相同的主變壓器。根據(jù)牽引負(fù)荷容量和動(dòng)力負(fù)荷容量大小情況的不同,主變壓器可采用三相三繞組的有載調(diào)壓變壓器,也可采用雙繞組的變壓器,使35KV電壓和10KV電壓來自不同的變壓器。采用有載調(diào)壓變壓器使得電源進(jìn)線電壓波動(dòng)時(shí)二次側(cè)電壓維持在正常值范圍內(nèi)。

對(duì)一次設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)的輔助電氣設(shè)備稱為二次設(shè)備。二次設(shè)備通常由電流互感器、電壓互感器、測量儀表、繼電保護(hù)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、蓄電池組成、采用低壓電源供電,它們互相間所連接的電路稱為二次回路或二次接線。

接觸網(wǎng)分為剛性接觸網(wǎng)和柔性接觸網(wǎng)。剛性接觸網(wǎng)分為:架空剛性接觸網(wǎng),第三軌式接觸網(wǎng),跨坐式接觸網(wǎng)。柔性接觸網(wǎng)分為:簡單懸掛和鏈形懸掛。鏈形懸掛又分為:單鏈形懸掛,雙鏈形懸掛,多鏈形懸掛。

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