首都機(jī)場線風(fēng)源裝置國產(chǎn)化研制

焦建龍

摘 要：首都機(jī)場線是北京首次采用直線電機(jī)車輛制式，采用4編組L型地鐵車輛，自2008年投入運行到至今已經(jīng)接近12年時間。車輛風(fēng)源裝置為龐巴迪產(chǎn)品，相關(guān)零部件均為進(jìn)口產(chǎn)品，進(jìn)口部件價格較為昂貴，對于產(chǎn)品的日常維護(hù)、檢修、更換同樣價格不菲。同時，在產(chǎn)品運營過程中，發(fā)現(xiàn)存在一定的有乳化問題、空壓機(jī)加油口機(jī)殼螺紋損壞、風(fēng)源控制信號不完善等弊端。為解決上述問題，有必要對原車風(fēng)源裝置進(jìn)行國產(chǎn)化替代研制，即可以促進(jìn)自主知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)源裝置的發(fā)展，又可以規(guī)避相關(guān)弊端、降低后期維護(hù)成本。

關(guān)鍵詞：北京機(jī)場線;滑片式空壓機(jī);國產(chǎn)化

本文主要從國產(chǎn)化設(shè)計方案、系統(tǒng)性創(chuàng)新、試驗驗證和結(jié)論四部分闡述。

一 國產(chǎn)化設(shè)計

國產(chǎn)化風(fēng)源裝置由四大主要部件構(gòu)成（如圖1所示）：即框架、空壓機(jī)總成、空氣處理系統(tǒng)和電控箱總成，如圖1所示。車輛用為意大利瑪泰品牌滑片式空壓機(jī)，國產(chǎn)化方案采用同種型式。

國產(chǎn)化風(fēng)源裝置框架是由具有高性能的低合金高強(qiáng)度鋼組成，充分保證了其強(qiáng)度和可靠性的要求;四個安裝點位通過橡膠減振器連接于車體上。

空壓機(jī)總成由滑片式空壓機(jī)、油冷卻器、離心風(fēng)扇、聯(lián)軸器、三相交流電機(jī)等組成一個整體。由聯(lián)軸器將機(jī)頭和電機(jī)連接起來，中間安裝風(fēng)扇和冷卻器而成。這樣的設(shè)計使機(jī)器更加緊湊，節(jié)約空間。風(fēng)扇給冷卻器提供冷卻風(fēng)。

空氣處理系統(tǒng)包含：氣冷卻器、過濾器、吸附式干燥器、壓力維持閥、出口塊、壓力開關(guān)等。工作循環(huán)是由經(jīng)過氣冷卻器冷卻后的壓縮空氣進(jìn)入過濾器，再經(jīng)吸附式干燥器處理，由出口塊將干燥清潔的空氣供給機(jī)車。

電控箱總成主要由電控箱體、接觸器、熱繼電器、中間繼電器、時間繼電器、計時器、計數(shù)器、接線端子、電連接器等組成。集中管控各電器件的動作，通過電連接器將車輛的動力電引入風(fēng)源裝置，并由控制連接器引入車輛控制電及給車輛反饋運行狀態(tài)信號。

二 系統(tǒng)性創(chuàng)新

a）滑片式空壓機(jī)國產(chǎn)化

滑片式空氣壓縮機(jī)的壓縮單元由轉(zhuǎn)子、定子、滑片等構(gòu)成，按加壓輸送原理工作。滑片空氣壓縮機(jī)的壓縮單元轉(zhuǎn)子在定子中偏心安置，定子旋轉(zhuǎn)并與定子內(nèi)切。轉(zhuǎn)子上開有縱向的滑槽，滑片在離心力的作用下與定子內(nèi)壁間就形成一個密閉的空氣腔-壓縮腔。空氣經(jīng)由過濾器被吸入壓縮腔 ，并與潤滑油混合，隨著壓縮腔體積的縮小，油氣混合物被壓縮。進(jìn)入機(jī)械分離腔和油氣分離器，油經(jīng)過冷卻和過濾后又進(jìn)入另外一次循環(huán)，而壓縮空氣經(jīng)過冷卻和凈化后排出機(jī)外。

滑片式空壓機(jī)自主設(shè)計開發(fā)，具有完全的知識產(chǎn)權(quán)，其各項關(guān)鍵零部件均由自己加工制造，實現(xiàn)完全的國產(chǎn)化。

b）有油空壓機(jī)油乳化問題解決

空壓機(jī)配置運行溫度開關(guān)，空壓機(jī)運行時保證空壓機(jī)每次運行的油溫達(dá)到80℃后才會停機(jī)。

防乳化電氣控制原理：當(dāng)空壓機(jī)壓力開關(guān)閉合或網(wǎng)絡(luò)控制信號輸入時，接觸器得電，空壓機(jī)啟動，風(fēng)壓到達(dá)10bar后，若空壓機(jī)油溫未達(dá)到80℃，壓力開關(guān)回路斷開，油溫回路扔閉合，空壓機(jī)繼續(xù)運行，此時空壓機(jī)內(nèi)部的伺服閥動作，關(guān)閉進(jìn)氣口，空壓機(jī)不再輸出壓縮空氣，直至油溫達(dá)到80℃后空壓機(jī)停機(jī)。

c）加油口機(jī)殼螺紋損壞

原車空壓機(jī)加油、換油等日常維護(hù)及檢修拆卸，機(jī)殼加油口螺紋亂扣平面度損壞，產(chǎn)生漏油現(xiàn)象，由于機(jī)殼為空壓機(jī)的多零件的承載體，維修難度大，更換成本高。

現(xiàn)采用加油閥進(jìn)行加油，該零件為獨立零件，方便加油、換油及維護(hù)。

d）空壓機(jī)的控制策略改進(jìn)：

現(xiàn)車空壓機(jī)的控制信號部分有多路信號未使用，依據(jù)軌道行業(yè)風(fēng)源控制策略優(yōu)化控制方式。

據(jù)不完全了解現(xiàn)車輛對空壓機(jī)的控制方案為：車輛運行時一空壓機(jī)為主空壓機(jī)，車輛采用雙止回閥進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)及隔離，另一臺空壓機(jī)為輔助空壓機(jī)，對補(bǔ)風(fēng)后的差值進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。可根據(jù)目前國內(nèi)地鐵線路控制策略進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化空壓機(jī)的控制策略。

三 試驗驗證

國產(chǎn)化風(fēng)源取得了第三方型式試驗報告，風(fēng)源裝置在完成型式試驗后，正線進(jìn)行了空載考核和載客考核，充分驗證了國產(chǎn)化風(fēng)源的性能和功能，風(fēng)源裝置與原車風(fēng)源的電氣接口、機(jī)械接口、控制接口及技術(shù)參數(shù)等完全一致，滿足車輛的運營要求，同時優(yōu)化了原車風(fēng)源的相關(guān)問題，國產(chǎn)化產(chǎn)品可靠性更高。

四 結(jié)論

北京機(jī)場線風(fēng)源裝置的國產(chǎn)化，產(chǎn)品經(jīng)過試驗驗證、上車運營考核滿足原車輛的要求，提高了產(chǎn)品的可維護(hù)性，增強(qiáng)了風(fēng)源裝置的可靠性，降低了整車故障率，降低了產(chǎn)品的維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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