昆明長水機(jī)場捷運(yùn)系統(tǒng)車輛設(shè)計(jì)

李達(dá) 聶文斌 吳平景

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代有軌電車;自動駕駛;100%低地板

昆明市長水國際機(jī)場捷運(yùn)系統(tǒng)線路長度1.96km，設(shè)車站3座，在國內(nèi)首次采用應(yīng)用于機(jī)場、ATO駕駛的儲能式有軌電車。車輛是由中車株洲電力機(jī)車有限公司自主研制7模塊浮車型100%低地板儲能式現(xiàn)代有軌電車，采用高能量型儲能電容供電，最高時(shí)速70km，最大載客量500人。車輛能夠無接觸網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能量的高效循環(huán)利用，綠色節(jié)能。

1車輛主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）續(xù)航里程翻倍：列車采用的60000F高能量型儲能電容是目前國內(nèi)容量最大的儲能電容單體，三組電容最多可以儲存80度電量。車輛進(jìn)站和出站的同時(shí)，利用乘客上下車的時(shí)間即可充滿電，一次充電可運(yùn)行5km以上。

（2）自動駕駛：列車是我國首個(gè)采用自動駕駛模式的儲能式有軌電車，既節(jié)省人力資源、減少操作失誤，又能提高運(yùn)行效率，可滿足機(jī)場全天候運(yùn)行需求。

（3）綠色環(huán)保：列車采用純超級電容作為動力源，在制動過程中回收能量利用率達(dá)到80%，達(dá)到綠色節(jié)能的雙重目標(biāo)。

（4）人性化設(shè)計(jì)：針對機(jī)場旅客的個(gè)性化需求，整車采用獨(dú)立車輪轉(zhuǎn)向架實(shí)現(xiàn)100%低地板設(shè)計(jì)：客室內(nèi)不設(shè)置縱向斜坡或臺階，擁有開闊的乘客站立區(qū)，設(shè)置了行李架，方便攜帶大件行李的乘客;車內(nèi)采用大面積側(cè)窗玻璃、寬幅燈帶照明，通透開闊、寬敞明亮，具有良好的舒適性，提升乘坐體驗(yàn)。

（5）富有“春城”特色：綠色腰帶突顯“四季如春”的昆明特色;車廂內(nèi)部天花板的長條LED燈自帶藍(lán)天白云圖案，猶如置身于春城美景中，令人心曠神怡;車頭造型酷似海豚微笑，展現(xiàn)笑迎八方來客的熱情。

2車輛總體方案

2.1車輛編組形式

車輛由七個(gè)模塊組成，包含3臺動車轉(zhuǎn)向架和1臺拖車轉(zhuǎn)向架，以及3個(gè)不帶轉(zhuǎn)向架的浮車模塊。

編組形式：=Mc2+F2+T+F3+M+F1+Mc1=，車輛編組如圖2所示。

（=：連掛車鉤，+：鉸接、貫通道及車間減振器）

2.2主要尺寸

2.3載客量

2.4主要性能

3車輛主要系統(tǒng)

3.1轉(zhuǎn)向架

車輛采用動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架，動力轉(zhuǎn)向架橫向耦合結(jié)構(gòu)，非動力轉(zhuǎn)向架采用獨(dú)立車輪結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)向架主要實(shí)現(xiàn)如下功能：

①承載車輛結(jié)構(gòu);

②執(zhí)行車輛在軌道上的導(dǎo)向;

③通過在車輛上配備適當(dāng)?shù)臏p震和懸掛裝置，獲得乘坐舒適性;

④車輛的加速與減速。

轉(zhuǎn)向架主要包括構(gòu)架、牽引制動、驅(qū)動單元、懸掛系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動裝置、磁軌制動器、軸橋裝置等。

3.2儲能電源

采用60000F超級電容器、6并264串的方式集成為儲能系統(tǒng)。

儲能系統(tǒng)包含3組完全一樣的功能完整的儲能電源，3組儲能電源并聯(lián)到車輛主電路母線;每組儲能電源設(shè)置有接觸器，儲能系統(tǒng)與車輛均可進(jìn)行接觸器的控制。

車輛在站臺區(qū)域時(shí)，整車通過受電器對三個(gè)并聯(lián)的儲能電源進(jìn)行充電。當(dāng)電量充滿后，站臺區(qū)域停止充電，車輛開始利用儲能電源的電能進(jìn)行牽引。直至牽引到下一充電站，重復(fù)充電牽引過程，實(shí)現(xiàn)了車輛的全線無接觸網(wǎng)運(yùn)營。

3.3牽引輔助系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)采用由VVVF牽引逆變器一異步電機(jī)構(gòu)成的交流傳動系統(tǒng)。其中牽引逆變器采用IGBT功率器件，冷卻方式為強(qiáng)迫風(fēng)冷，采用高性能的交流傳動控制策略，系統(tǒng)優(yōu)先使用電制動。

列車輔助電源系統(tǒng)由2臺DC24V充電機(jī)構(gòu)成，DC24V充電機(jī)額定輸出容量為18kW，為蓄電池及其他DC24V負(fù)載提供電源，DC24V充電機(jī)設(shè)置應(yīng)急啟動功能。

電氣牽引系統(tǒng)包括儲能電源、高壓箱、牽引逆變器（含傳動控制單元DCU、電抗器）和牽引電機(jī)等設(shè)備。各電氣設(shè)備箱均采用箱體式車頂固定結(jié)構(gòu)，材料為鋁合金。

受電器設(shè)置為常態(tài)升起，車輛正常運(yùn)營過程中不降下也無須相應(yīng)邏輯控制，當(dāng)車輛到站后直接和地面充電設(shè)備（供電軌）對接實(shí)現(xiàn)充電，該受電器在故障或是車輛被救援時(shí)人工手動降下。

3.4控制與列控系統(tǒng)

本項(xiàng)目列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式總線控制方式。

網(wǎng)絡(luò)通信總線分為兩級結(jié)構(gòu)：列車控制級、車輛模塊控制級。而列車控制級總線和車輛模塊控制級總線均采用了符合IEC 61375標(biāo)準(zhǔn)的多功能MVB車輛總線。車輛控制單元作為列車級和車輛級的總線管理器，中繼器作為列車級總線及車輛模塊級總線的網(wǎng)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)列車級總線至車輛模塊級總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

車輛MVB的電氣線路采用了目前廣泛應(yīng)用的雙線路物理冗余方式，以此提高可利用性。即使其中一條線路出現(xiàn)故障，需要傳遞的數(shù)據(jù)仍可通過完全獨(dú)立的另一條線路。

列車控制及監(jiān)控系統(tǒng)主要包括車載硬件、操作系統(tǒng)、控制軟件和便攜式維護(hù)工具。

3.5制動系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)用戶需求的制動模式和性能，本項(xiàng)目配備有四套相互獨(dú)立的制動系統(tǒng)：

動車轉(zhuǎn)向架的電制動系統(tǒng)（由牽引電機(jī)提供），包括再生制動和電阻制動;

動側(cè)轉(zhuǎn)向架設(shè)置被動式制動系統(tǒng);

拖車轉(zhuǎn)向架設(shè)置主動式制動系統(tǒng);

所有轉(zhuǎn)向架設(shè)置磁軌制動器，獨(dú)立于粘著提供制動力。

此外，每個(gè)動車模塊配置2套撒砂系統(tǒng)，通過改善輪軌關(guān)系來提高粘著，保證車輛可靠啟動與停車。

制動力分配的原則：由車輛控制單元進(jìn)行整車制動力管理。在司機(jī)采用常用制動模式時(shí)，車輛優(yōu)先使用電制動，在電制動故障或電制動不足時(shí)，由液壓摩擦制動進(jìn)行補(bǔ)充。

4結(jié)語

昆明長水國際機(jī)場捷運(yùn)系統(tǒng)項(xiàng)目為國內(nèi)首個(gè)基于AT0自動駕駛技術(shù)的七模塊浮車型有軌電車，也是國內(nèi)首個(gè)民航系統(tǒng)有軌電車項(xiàng)目。結(jié)合最大500人的載客量，滿足機(jī)場全天運(yùn)行的需求，提高機(jī)場捷運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)營效率。

本項(xiàng)目將為民航系統(tǒng)的捷運(yùn)車輛項(xiàng)目提供參考典范。