廣州地鐵蓄電池電力工程車續航能力研究及應用建議

梁家輝

（廣州地鐵集團有限公司運營事業總部，廣州 510000）

目前，廣州地鐵14號線、14號支線（知識城線）、21號線三條線路共有11臺蓄電池工程車，按現有出車模式，鎮龍段場需承接14號支線及部分21號線的正線作業放置了4臺機車，導致部分段場無法放置機車，無法做到均衡出車。根據目前工程列車的使用情況，以最常用的一臺機車連掛兩個平板車并裝有貨物取值（116t）為例展開分析。

1 單機續航能力計算

1.1 基本參數

1.1.1 車輛參數

翻閱技術文件，所采用蓄電池電力工程車的牽引蓄電池容量為400Ah，機車在第三軌模式比蓄電池模式的最高可運行速度要高，貨物負載方面本次計算取一個中等偏上的數值13t，詳情見表1。

表1 車輛基礎參數

1.1.2 線路參數

通過對線路數據分析，14號支線的線路平均坡道為9.67‰，21號線的平均坡道分別為9.64‰，14號線的平均坡道為7.29‰。為此，本次計算以14號支線的9.67‰作為本次計算的標準。

1.2 校算過程

單機牽引兩平板車并裝有貨物（約116t）時，平均坡度取值9.67‰，作業期間不斷動車，車速≤10km/h，作業過程不停機，剔除作業過程中停車人員下線路作業、聯控排路與回站消點等時間，實際作業動車時間約為2.5h。

根據《列車牽引計算規程》（TB/T 1407—1998），相關計算如下。

機車單位基本運行阻力：

貨車單位基本阻力：

列車在平直道上的阻力：

列車的坡道阻力：

列車阻力：

機車的輪周功率：

考慮牽引電機及逆變器的工作效率，牽引蓄電池需輸出功率：

輔助設備消耗功率為14.4kW

為避免牽引蓄電蓄電池容量消耗過大影響設備的壽命，因此蓄電池容量下降至40%時不建議繼續作業，因此在校算單機續航能力時，蓄電池容量取值60%（即0.6），在相對嚴苛的條件下也能滿足在真實的作業過程中不可能連續在9.67‰的坡道上持續運行的。

2 單機牽引平板車作業的試驗情況

（1）一臺蓄電池電力工程車連掛兩個護欄平板車自重90t，92%電量時使用三軌模式出廠，98%電量開始裝料，作業過程中以及回廠使用蓄電池模式，回廠電量72%，在蓄電池模式下的運行里程約25km。

（2）一臺蓄電工程車連掛兩個護欄平板車自重90t，全程采用蓄電池模式，電量97%出廠作業，到達嘉禾望崗站蓄電池電量降至88%（出廠運行里程約10km，損耗9%），作業結束蓄電池電量82%（作業運行里程約5km，損耗6%）回到廠電量70%（回廠運行里程約10km，損耗12%）。

通過對比發現：①采用第三軌模式出廠，列車運行的里程增加較大且作業時電量較高有利于作業；②全程采用蓄電池模式運行時，列車從出廠至嘉禾望崗站（請點站）的電量下降較快，遇到在作業過程中運行里程較大時電量將進一步下降，回廠時電量較低不利于車輛沖坡；③兩次作業中牽引蓄電池電量的損耗在運行里程相同的情況下較接近。

3 蓄電池工程車的應用建議

3.1 線路條件分析

14號線與21號線正線均采用接觸軌供電，為保證蓄電池電力工程車在蓄電池工作模式下（即不考慮受流器通電情況）能順利地完成出段/場及正線作業，在鎮龍車輛段配置工程車3部，水西停車場2部，象嶺1部用于21號線與14號支線的作業；在鄧村車輛段配置工程車3部，石湖停車場2部用于14號線的作業。

21號線增城廣場至鎮龍站約23km，鎮龍至水西站約18km，鎮龍至新和站約22km（14號支線），14號線鄧村至石湖約37km。根據不同的作業地點工程車作業范圍劃定參照圖1進行分配可從不同的車廠進行發車，即增城廣場與鎮龍區間可安排鎮龍或象嶺段場出車、14號支線由鎮龍段場發車、鎮龍至水西區間可安排鎮龍或水西段場出車、水西-員村區間由水西段場發車等。

圖1 工程車作業范圍及數量配置圖

4 結論

根據上述的校算，蓄電池電力工程車能滿足在作業區域采用蓄電池模式完成作業，結合現在施工優化的情況，如工程車在出廠時采用第三軌模式，因涉及第三軌停電將對線網的總體施工時間有影響，根據現場試驗結果兩次作業中牽引蓄電池電量的損耗在運行里程相同的情況下較接近[1]。

綜上所述，蓄電池電力工程車按要求放置車輛，根據不同的作業地點在不同的段/場進行發車，蓄電池電力工程車靠蓄電池模式開行至作業區間并作業，作業完畢后等待送電后再回廠，更符合現場作業需求。