青島地鐵1號線東郭莊試車線投用方式研究

杜廣林 白清盼 王培文 鮑新娜

摘 要：試車線用于對車輛進行動態性能試驗，新車調試、年檢車輛及部分車輛故障修復后等都需在試車線上完成，使用較為頻繁。本文將研討東郭莊試車線設置參數、標準，為青島地鐵1號線正式開通后試車線使用起到一定的參考價值。

關鍵詞：試車線;青島地鐵;1號線;東郭莊

1 研究背景

地鐵運營由于行車密度大、事故救援困難等原因，對列車的安全性與可靠性要求非常高。車輛段試車線為車輛定修、架修、大修等定期檢修和重大臨修后的列車或新購列車驗收時進行全面動態性能檢測而設[1]，對保證列車運營的安全性和可靠性具有十分重要的作用，日常使用較為頻繁。青島市地鐵1號線（以下簡稱1號線）是青島市軌道交通規劃中的一條地鐵線路，是一條南北向的骨干線路。其中北段東郭莊車輛段設置一條試車線與規劃中的青島地鐵7號線共用。

2 東郭莊試車線參數

2.1 設計施工方案

東郭莊試車線位于東郭莊車輛段東北方向，貫穿整個車輛段。試車線橋設計起點為SDK0+000，設計終點為SDK1+683.773，并在里程段SDK1+336～SDK1+547跨越墨水河。該試車線全長1.7km（直線段913.3m+曲線段531.8m+直線段256.3m=全長1701.4m），全部為高架線路，未設置檢查坑。該試車線配套設置一座試車機具間，內設有試車工作室、設備機具室等，滿足日常試車工作中地面試驗人員對線路供斷電、信號調整以及相關工器具存放等需求。

2.2 主要技術指標

（1）設計速度：試車線正線最大設計時速100km/h，聯絡線設計速度為25km/h。

（2）試車線縱坡：0.0‰，道岔梁在試車線正線為直線上;聯絡線：縱坡：3.5%，曲線最小半徑：150m。

（3）供電方式：接觸軌供電。

（4）列車荷載：B型車。

3 電客車參數及試驗項目

3.1 電客車參數

1號線電客車為中車四方制造的B1車型，采用4動2拖、6輛編組方式，劃分為2個動力單元，采用DC1500V接觸軌供電。車輛設計滿足中華人民共和國國家標準《地鐵設計規范》（GB50157-2013、車輛限界參照GB50157-2003）中關于城市軌道交通B1型車限界標準。主要技術參數見表1。

3.2 理論長度計算

設計試車線長度應盡可能滿足高速試車需求，按照東郭莊試車線及1號線電客車設計時速100km/h的標準，從理論上計算東郭莊試車線理論長度。

電客車在動車試驗過程中，基本的運行方式為啟動、加速、到達目標速度后惰行、制動，直至列車停穩[5]。可設：L-試車線長度，L1-電客車長度，L2-啟動加速距離，L3-惰行距離，L4-制動距離，L5-安全距離。

其中，L2啟動加速距離分為S1和S2兩段距離。S1為車輛從0km/h加速至40km/h的啟動距離;S2為車輛從40km/h加速至100km/h的啟動距離。這是因為根據電客車牽引特性曲線，其加速過程中速度和加速度時刻都在發生變化。其中車輛從0km/h加速至40km/h的加速度斜率，接近于牽引特性曲線斜率，可單獨計算得出接近實際啟動距離。從40km/h加速至100km/h，可視為勻加速運動，雖存在一定誤差，但S1和S2兩部分相加后，綜合誤差小于從0km/h加速至100km/h直接計算得出的啟動距離。

由表1可知，B1型車每節車體長度為19m，最高運行速度為100km/h。0-40km/h平均啟動加速度a1=1.0m/s2，0-100km/h平均啟動加速度a2=0.6m/s2，40-100km/h時的加速度a3為變量。平均減速度（最大常用制動）a3為1.0m/s2。

（1）電客車長度：L1=19*6+車鉤長度≈120（m）。

（2）啟動加速距離：分兩部分計算，0-40km/h所啟動距離S1由公式直接計算得出。由表1得知，從0加速到40km/h按a1=1.0m/s2計，啟動時間t1=V/a1=（40/3.6）/1=11.11s。

根據公式（1）計算：

40-100km/h啟動距離需間接得出。由表1得知，從0加速到100km/h按a2=0.6m/s2計，啟動時間t2=V/a2=（100/3.6）/0.6=46.30s;40-100km/h時的運行時間t3=t2-t1=35.19s。則40-100km/h啟動距離為：

綜上，總啟動距離L2=S1+S2=684.25+62≈747m。

（3）惰行距離（按5秒計算）。

（4）制動距離。

根據系統特性，制動距離增加兩秒遲滯時間。

（5）安全距離L6定為150m。

綜上，理論上東郭莊試車線安全長度為：L=L1+L2+L3+L4+L5=120+747+139+448+150=1604m，均小于設計長度1701m及有效長度1633m。

3.3 試驗項目

新建試車線應滿足電客車半年檢、年檢及新車動調中的測試項目條件，從而最大可能減少正線試車情況。表2為部分半年檢/年檢動態測試項目（以青島地鐵13號線為例），表3為部分1號線電客車動調項目：

4.4動態測試內容

4.4.5試驗列車“洗車”、“向前限速”、“退行”模式正常，限速值分別為3-4km/h、25km/h、10km/h。

4.4.6進行制動試驗，AW0工況下，初速度90km/h最大常用制動、快速制動、緊急制動距離分別是≤320m、≤270m、≤246m。

4.4.7測試應急運行模式下列車牽引、制動功能正常，列車限速80km/h。

由表2可知，理論上東郭莊試車線可滿足半年檢/年檢項目中速度要求。

二、牽引性能試驗

1.啟動加速試驗。

2.沖動測試。

3.最高運行速度試驗。

列控系統試驗

可結合牽引/制動性能試驗進行。

列車速度至98km/h，TCMS屏幕聲光報警;列車速度至100km/h，列車和TCMS屏幕封鎖牽引;列車速度至102km/h，列車施加緊急制動。

載數據記錄儀ERM數據，使用PTU進行解析，確認ERM能否記錄該操作信息。

空轉、滑行保護試驗

一、牽引系統空轉保護試驗

（1）通過向軌道灑水和洗滌劑混合的減摩液模擬濕滑的軌道。

（2）列車以100%牽引力加速，在列車出現空轉現象，牽引系統能迅速降低輸出轉矩恢復粘著，保護過程列車平穩無故障產生。

（3）牽引系統采集運行數據（包括母線電壓、電流、列車速度、電機電流等）。

二、制動系統滑行保護試驗

（1）車輛以滿級牽引至50km/h、100km/h等速度，手柄回零惰性3秒，最大常用制動停車，上下行各3次，確認列車粘著性能。

（2）列車以100%牽引至最大速度，手柄回零惰性3秒，最大常用制動停車，制動系統發生滑行并有效抑制滑行。

（3）列車以100%牽引至最大速度，手柄回零惰性3秒，緊急制動停車，制動系統發生滑行并有效抑制滑行。

靜態、動態噪聲測試

一、靜態噪聲：測試車輛在靜止工況下，距離軌道中心7.5m，軌面高度上方1.5m處的車外噪聲

二、動態噪聲：測試車輛0km/h～40km/h時加速;30km/h時惰行、制動;75km/h、100km/h時勻速工況下的車外噪聲

由表3可知，牽引/制動性能試驗、列控系統試驗、車內動態噪聲測試等試驗速度要求，理論上動車調試項目可以在東郭莊試車線完成。

4 總結

本文通過調研東郭莊試車線設計標準、參數以及1號線電客車性能指標，綜合研究該試車線的使用限度及承載能力。通過前期相關數據收集和計算得知，東郭莊試車線作為青島地鐵1號線、7號線共用試車線，理論上可滿足1號線電客車速度等級及長度要求，達到盡量少占用正線試車的目的。

參考文獻：

[1]地鐵設計規范：GB50157-2013[S].北京：中國計劃出版社，2003：50-55.

[2]城市軌道交通工程項目建設標準：建標104-2008.[S].北京：中國計劃出版社，2008：100-101.

[3]張雄.論地鐵車輛段試車線的功能及設計要求[J].鐵道工程學報，2008，（06）：101-105，111.

[4]楊金虎.深圳地鐵機場快線試車線長度計算[J].市政建設，2013，（04）：118-120.

[5]薄海青.地鐵車輛段試車線長度精確計算[Z].2015中國（天津）區域軌道交通發展及裝備關鍵技術論壇，373-380.

作者簡介：杜廣林（1987-），男，漢族，山東青島人，碩士，工程師，研究方向：軌道交通;白清盼（1986-），男，漢族，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：軌道交通;王培文（1992-），女，漢族，山東昌邑人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通;鮑新娜（1989-），女，蒙古族，內蒙古赤峰人，本科，工程師，研究方向：電氣工程與自動化。