广珠城际轨道交通动车组选型分析

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/文章编号:100227602(2007)1120022204广珠城际轨道交通动车组选型分析王晓华1,陈文曙1,杨清林2(1.广东珠三角城际轨道交通有限公司 技术装备部,广东 广州510620;2.铁道第四勘察设计院 设备处,湖北 武汉430063)摘 要:介绍了广州到珠海城际轨道交通的总体情况,并对该线的160 km/h站站停动车组的主要参数选择依据进行了阐述。关键词:城际轨道交通;动车组;选型中图分类号:U270 文献标识码:B1 广珠城际轨道交通的总体概况珠三角地区是我国经济较发达的区域之一。为解决交通供求之间的矛盾,建设一个快速、舒适、环保、节能的区域性的交通网络显得日益紧迫。为此,广东省规划了珠三角城际快速轨道交通网。城际轨道交通网主要承担沿线各个主要城市和主要中心城镇之间的客流,它与兼顾客货运综合运输的铁路不同,主要穿越城市的中心区,发车的密度比较密集,接近“公交化”。广珠城际轨道交通是珠三角城际快速轨道交通网中位于西岸的主轴之一。主线是新广州到珠海拱北,收稿日期:2007207218作者简介:王晓华(19742),男,工程师。线长11412 km,设16个车站,平均站间距7126 km,最小站间距3144 km,最大站间距11168 km。支线从小榄(中山)至江门,线长2516 km,平均站间距5131km,最小站间距3113 km,最大站间距9189 km。广珠城际轨道交通将开行3种列车:第1种是200 km/h的直达列车,远期开行3对;第2种是160km/h的站站停列车,远期开行12对;第3种是从武广客运专线下行到本线的跨线列车,远期开行5对。发车时间最小间隔为3 min,最小停站时间为30 s,直达列车旅行时间为47 min,站站停列车为72 min。2 广珠城际轨道交通动车组的选型原则从广珠城际轨道交通的功能定位、技术指标和运输组织模式看,它既有干线铁路速度快、有越行、运输配套圆销等组成。通过对现有车辆的原理和结构的研究,把制动装置设在车体地板以下,这样可以解决跑铁时对空气制动装置的损坏问题。但由于车体地板以下的空间狭小,不易安装和检修,所以,通过改变原铁水车端部设计,把斜面变为平面,加大了空间。在控制方面,由于铁水车的中间凹型结构以及铁水罐底部的阻碍,无法实现与既有车辆(如C62A型车辆)间转向架基础制动装置的杠杆式机械连接。通过对多种方案的研究,最终采取了“一阀两缸”的控制方式,即整车由1个三通阀同时控制2个转向架各自的制动缸,再由制动缸分别控制各个转向架的基础制动装置,实现两转向架的制动作用。以空气连接达到机械连接无法达到的目的。4.3 新型缓冲器由于铁水车车长较短,牵引梁空间狭小,无法装入大容量缓冲器,导致现有缓冲器时常出现冲击断裂,所以,采用了适合于小空间的新型大容量橡胶缓冲器,可与现有缓冲器互换使用;同时,新车从板座也采用了铆接式结构,提高了抗冲击能力。5 结论(1)两用型铁水车采用了可拆卸型鱼腹梁,固定于支撑台上,可以快速方便地进行2种车型的转换,保证了铁水车的两用性。(2)新型转向架提高了铁水车的运行平稳性、结构稳定性,实现了免维护性。(3)空气制动装置的设计,有效地解决了车体短、空间小,容易被烧坏、碰损的难题。不仅满足了良好的制动性能,而且也满足了恶劣的铁水车运用环境对制动装置安装的特殊要求。(4)新型大容量、小体积橡胶缓冲器的成功应用和铆接式从板座的应用,彻底解决了现有铁水车缓冲装置容量不足的问题,避免了运行时冲击过大导致的缓冲簧断裂和冲击座脱落的现象。(编辑:郭 晖)22城市轨道车辆铁道车辆 第45卷第11期2007年11月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/组织较复杂的特点,又具有城市轨道交通运量大、开行密度大、公交化的特点。考虑广珠城际轨道交通的双重特性,车辆设备的选择也必须与之相适应。直达200 km/h动车组基本选择庞巴迪的CRH1型动车组。本文主要对160 km/h站站停的动车组进行选型分析。由于本线采用的是25 kV/50 Hz牵引供电系统,并考虑到国内技术引进的动车组均采用动力分散型动车组(直达200 km/h动车组也为动力分散型),为了日后维修方便,且降低轴重亦可减轻对线路的冲击,故本线的160 km/h站站停动车组选择为动力分散型电动车组。从1998年唐山机车车辆厂研制成功双层内燃动车组以来,长春轨道客车股份有限公司、南车四方机车车辆股份有限公司、南京浦镇车辆厂、株洲电力机车厂等单位先后研制成功了40多列动车组投入试验和运营。其中,动力分散型的电动车组以“春城号”、“中原之星”、“先锋号”、“长白山号”电动车组为代表,将此4种动车组的技术参数列于表1。表1 国内主要动力分散型动车组的参数序号参数内容春城号 先锋号 中原之星 长白山1编组方式3M3T4M2T3M3T6M3T2最高速度/(kmh-1)1202001602103启动加速度/(ms-2)0.330.480.50.444常用制动减速度/(ms-2)0.60.650.650.8从表1的数据可以看出,国内现有的动车组的最高运行速度能够达到本线的要求,但是无论是启动加速度还是制动减速度都比较小,经过模拟牵引计算,本线要求的动车组的加速度、减速度更类似于长间距地铁动车组的参数,启动加速度要求大于017 m/s2,常用制动减速度大于110 m/s2,紧急制动大于112 m/s2才能适应本线启停频繁、站间距小的特点。所以,国内目前没有能够满足本线需要的动车组,需要研制新的城际动车组。依据本线技术标准、停站间距及运行组织模式,本线的站站停动车组类似于中国香港及国外的郊区动车组、通勤动车组及停站间距较长的地铁。类似线路采用的动车组的参数列于表2。根据铁道部200 km/h动车组的引进和分布计划,南方的客运专线大部分采用的是BSP生产的CRH1型动车组,并在新广州设有CRH1型动车组的维修基地。本线的160 km/h站站停动车组如果直接选用BSP的CRH1型动车组有其优越性,因该动车组已经定型,购置周期可大大缩短,并且可与新广州动车段的维修设施相配套。但是直接采用CRH1型动车组也有很多弊端:表2 中国香港及国外类似线路采用的动车组的参数序号参数内容香港机场快线俄罗斯H3型电动车组芬兰通勤Sm4动车组法国地区铁路AGC系列动车组1编组方式4M3T2M3T2M3辆2最高速度/(kmh-1)1351301601603启动加速度/(ms-2)1.00.721.00.824常用制动减速度/(ms-2)1.10.721.06(1)CRH1型动车组的定员数不能满足广珠城际轨道交通的客流需要。8辆编组的CRH1型动车组额定载客量仅为716人,最大载客量为881人,属于中长途高档列车,其乘客面积设置不适合短途大运量的线路。而根据本线的客运量以及规划的行车密度和编组计算得出站站停动车组的额定载客量为1 690人,最大载客量为2 154人,故CRH1型动车组的定员数不能满足广珠城际轨道交通的客流需要。(2)CRH1型动车组加速度、减速度不能适应广珠城际轨道交通站间距短及较小追踪间隔的特点。(3)CRH1型动车组的车门数不能满足广珠城际轨道交通30 s停站时间要求。(4)采用CRH1型动车组并不能有效缩短运行时间。(5)CRH1型动车组的购置和运营成本较高。根据我国现有机车车辆的生产水平,160 km/h站站停动车组国产化率要求比较高,只是一些关键部件和系统需要进口。因此,CRH1型动车组不适合城际列车的使用。另外,根据国外经验,运用费用中能耗是最重要的影响因素,对160 km/h站站停动车组和CRH1型动车组在不考虑坡道、曲线附加阻力即在平直道上恒速运行的列车能耗计算得出:160 km/h站站停动车组的能耗是01014 kWh/(人 km),而CRH1型动车组是01039 9 kWh/(人 km),CRH1型动车组能耗是160 km/h站站停动车组的2185倍。3160 km/h站站停动车组的主要参数选择依据 因为国内没有160 km/h城际轨道交通的动车组,故在技术参数的选择过程中既参考了BSP公司的CRH1型动车组的参数,也参考了香港机场快线以及俄罗斯H3、芬兰Sm4、法国A GC系列动车组的参数。32 广珠城际轨道交通动车组选型分析 王晓华,陈文曙,杨清林 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/下面就一些主要参数的选择依据进行说明。3.1 启动加速度和制动减速度国内干线铁路动车组的站停距离一般在16 km以上,地铁的站停距离一般在5 km以下,而广珠城际轨道交通的站停距离为3113 km11168 km。故本线类似地铁频繁启停,站停距离短,需要的启动加速度和制动减速度都比干线铁路大。并且本线的动车组载荷比地铁车辆大,所以启动加速度和制动减速度都比地铁车辆小。我国内地干线铁路动车组的平均启动加速度大于或等于015 m/s2(036 km/h平直道上),香港135km/h地铁的最大启动加速度为110 m/s2;法国AGC系列动车组为0182 m/s2。综合考虑上述因素后,推荐本线动车组的平均启动加速度大于或等于017m/s2(055 km/h平直道上)。香港135 km/h地铁的最大常用制动减速度为111 m/s2,最大紧急制动减速度为1135 m/s2;法国AGC系列动车组的常用制动减速度为1106 m/s2。综合考虑后,推荐本线动车组的平均常用制动减速度为110 m/s2,最大紧急制动减速度为112 m/s2。3.2 车辆长度、宽度及转向架基本参数为了日后160 km/h站站停动车组在新广州动车段维修方便,并考虑铁路的限界,也考虑到武广客运专线动车跨线后站台设计问题,车辆长度、宽度和转向架的基本参数推荐采用BSP公司的CRH1型动车组的参数。3.3 车门、车内布置及轴重干线铁路动车组的停站时间较长(一般在1 min以上),疏散客流时间相对宽裕。该线动车组停站时间短(最小为30 s),为了及时疏散客流高峰时段的旅客,势必要增加车门数量,同时又要从车体的刚度、强度以及乘客乘坐舒适度考虑尽量少开车门,所以车门取3对对开的拉门。计算结果见表3(按小榄、中山站的高峰小时客流计算)。表3 车门数量计算站名编组/辆160 km/h高峰小时列车对数上下车人数停站时间/s开门时间/s上下车时间/(s 人-1)车门计算数量小榄站近期8128 0033060.62.78远期81913 3423060.62.93中山站近期886 1443560.62.65远期8139 4073560.62.50为了提高旅客乘坐的舒适性,车内布置应简约、明快、功能性强,推荐本线动车组的车内布置采用香港机场快线的车内布置方式。另外,为了旅客上下车方便,走廊应宽大,以增加运输量,推荐采用“2+2”的横向排列方案。每列车上还将设置1处小吧台及1处残疾人设施。本线的桥梁和线路设计均要满足武广客运专线列车跨线的需要,桥梁和线路按照轴重19 t设计。但为了减少动车组对线路的冲击,减少日后工务的维修量,推荐本线动车组的轴重小于或等于16 t。3.4 厕所对于该线的站站停列车来说,站停距离不长(最大站停距离11168 km),停车间隔时间短(最长5 min)。本线售票方式是一票制,乘客可以任意换乘下趟列车,所以推荐动车组上不设厕所,以节约车辆空间,减少地面相应的上水、排污设施,有利于节约运营成本。可以考虑在车站站厅内建厕所来满足旅客需要。3.5 车辆编组本线的车辆编组远期为8辆。对照国内外动车组的编组形式,并从运营的角度考虑,推荐采用4动4拖的编组形式。运营初期客流量少,可以采用4辆编组(2动2拖)运营,远期增加到8辆编组运营。站台及站台安全门的规划设计按照4动4拖的形式进行设计。4 本线推荐的160 km/h站站停动车组主要参数表(表4)表4160 km/h站站停动车组主要参数车辆类型电动车组(交流单相25 kV/50 Hz),架空受电最高运行速度/(kmh-1)160构造速度/(kmh-1)180列车编组 近期4辆(2动2拖)远期8辆(4动4拖)车辆长度/mm 头车26 950 中间车26 600车辆宽度/mm3 328车辆高度/mm4 040车辆定距/mm18 000定员(平均每列)/人 额定1 660 最大2 154(8辆编组)车门集中控制,每辆车每侧3个对开拉门,车门开度1 400 mm轮径/mm915轴距/mm2 700牵引功率/kW约4 800(8辆编组)车辆轴重/t1642铁道车辆 第45卷第11期2007年11月 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/启动加速度(055 km/h,额定载客情况下,平直道上)/(ms-2)0.7常用制动减速度(额定载客情况下,平直道上)/(ms-2)110紧急制动减速度/(ms-2)1.2一系悬挂螺旋弹簧二系悬挂空气弹簧减振一系垂向减振器;二系横向减振器和垂向减振器;抗侧滚装置制动电动再生制动;空气轮盘制动(微机控制直通式)防滑器有座位布置2+2横向布置空调通过输送冷却风厕所无5 结束语本文是在参考国内外与广珠城际轨道交通特点相符合的动车组的性能参数的基础上,根据国内动车组的制造和广珠城际轨道交通运营的现实情况,推荐的动车组的性能参数。经过模拟牵引计算可以看出,该动车组能够满足运行时间的要求,并能够充分发挥动车组的速度优势,达到城际轨道交通的效果。参考文献:1 马大炜.沪宁城际铁路动车组选型研究J.现代城市轨道交通,2005,(3):710.2Pascal VILLARD,Francis ANCELET,等(法).用于法国地区的AGC系列动车组(上)J.国外内燃机车,2005,(2):49.3Gervais GABORIT,等(法).法国ZTER型电动车组J.国外铁道车辆,2006,(3):511.4 范 燕,译.芬兰Sm4电动车组投入使用J.国外铁道车辆,2000,(5):37.5 韩雅杰,译.ADtranz向中国香港提供的旅客列车J.国外铁道车辆,1999,(2):3637.6 铁道第四勘察设计院.广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道交通工程动车组选型专题研究R.2005.(编辑:任 海)(上接第19页)箱弹簧采用两级刚度弹簧,以保证空重车均具有良好的动力学性能。轴箱体采用B级钢铸造。减振装置为单侧利诺尔摩擦减振器。2.5 弹性旁承组成采用双作用常接触滚子旁承,以提高车辆的运行稳定性。双作用常接触滚子旁承由弹性旁承、旁承座、调整垫板、滚子等零件组成。通过选取适当的回转阻力矩,提高了转向架的运行速度和运行平稳性。2.6 基础制动装置基础制动装置为单侧闸瓦制动,采用高摩合成闸瓦,主要由制动梁、固定杠杆、游动杠杆、下拉杆和闸瓦托吊等部件组成。转向架制动倍率为513,制动杠杆与水平方向夹角为40,整个制动系统安全可靠。2.7 空重车自动调整装置空重车自动调整装置阀体采用K4521521型VTA阀,通过阀吊安装在构架组成上。该装置能根据车辆承载情况自动调整制动力的大小,以满足车辆在空车和重车2种不同状态下对制动力的要求。3 试验及计算情况兰州交通大学结构强度试验中心按照TB/T13351996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范 的要求,对构架、轴箱、制动支座和闸瓦吊座进行了静强度试验和疲劳强度试验;按照TB/T 22111991机车车辆圆柱螺旋弹簧疲劳试验 的要求,对弹簧进行了疲劳试验,试验结果均符合相关要求。按转向架装于21 t轴重集装箱平车的工况进行了动力学计算。计算结果表明:(1)在新轮轨状况下,空车和不同装载工况时车辆的蛇行临界速度均能满足100 km/h的运行要求;(2)在空车和不同装载工况下,在100 km/h速度范围内,横向及垂向最大加速度均低于GB/T 55991985铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范 规定的015g或017g,横向及垂向平稳性指标均低于410,满足GB/T 55991985的要求;(3)在空车和不同装载工况下,通过半径为300 m、600m、800 m的圆曲线和由12号道岔组成的渡线时,其轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率均能满足GB/T55991985的要求。4 结束语该转向架结构简单,性能稳定,便于维护,符合委内瑞拉国情。与出口委内瑞拉4种货车车体落成时无需更换任何零部件,具有很好的通用性。参考文献:1 严隽耄,成建民.车辆工程M.北京:中国铁道出版社,1992.2 卜继玲,傅茂海.眉山车辆厂出口委内瑞拉铁路货车转向架有限元分析及结构优化研究报告R.2005.3 兰州交通大学.委内瑞拉焊接转向架强度试验报告R.2006.(编辑:李 萍)52 广珠城际轨道交通动车组选型分析 王晓华,陈文曙,杨清林 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/structure features and application of the convertiblesmelting2pot car.Key words:smelting2pot car;smelting pot bal2ance;technical parameter;structure featureModel Analysis of Multiple Units for GuangzhuInter2City Rail TransportationWAN G Xiao2hua,et al.(male,born in 1974,engineer,Technical E2quipment Section of Guangzhou Pearl River Delta In2ter2city Rail Transportation Co.,Ltd.,Guangzhou510620,China)Abstract:The overall conditions of the inter2cityrail transport fromGuangzhou to Zhuhai are de2scribed,and the basis for selecting the main parame2ters of the 160 km/h multiple units that stop at eachstation on the line is expounded.Key words:inter2city rail transportation;multi2ple units;model selectionGeneral Description of the Low2Floor Light RailHydraulic and Magnetic Rail Braking TechnologyLI Run2lin,et al.(male,born in 1976,graduate student for mas2ter of engineering,School of Mechanical&Electricalof Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,Chi2na)Abstract:The low2floor light rail hydraulic andmagnetic rail braking system at present is describedgenerally in this paper.In the mean time,the newconcepts such as“safe braking”are introduced,andthe braking mode for low2floor light rail car is putforward.Key words:low2floor light rail car;hydraulicbraking;magnetic rail brakingAnalysis of the Leaked Current in the DC 600 VPower Supply System for 25G Passenger Carsand the Scheme for SolutionLIU Wen2ping(male,born in 1964,senior engineer,TechnicalCenter of CSR Nanjing Puzhen Rolling Stock Works,Nanjing 210032,China)Abstract:The causes to the leaked current in theDC 600 V power supply system for present railwaypassenger cars are analyzed.A simple and reliablemethod to solve the false“current leakage”is de2scribed from the angle of controlling the commonmode interference.Key words:DC 600 V power supply system;leaked current;common mode interferenceAnalysis of Causes to Cracking and Dispersoidof the Overlay Board for New Passenger Carsand Measures for SolutionWU Ruo2peng(male,born in 1971,engineer,MOR Accept2ance Office of Nanjing Puzhen Rolling Stock Works,Nanjing 210031,China)Abstract:The main causes to cracking and dis2persoid of the overlay board are analyzed,and thecorresponding method for solution is given.Key words:overlay board;cracking;dispersoid;testAnalysis of Causes to Scotches on Freight CarWheels for Daqin LineRUAN Xiang2dong,et al.(male,born in 1962,assistant engineer,HudongDepot of Taiyuan Railway Bureau,Datong 037034,China)Abstract:In view of the features of complete cartypes,fixed trainset and fixed operation section of theDaqin Special Coal Transport Line,investigation andresearch are made on scotches on freight car wheels.And according to the regular distribution patterns ofwheel scotches on different types of cars,the maincauses to wheel scotches are found out.Key words:Daqin Line;freight car;wheel scotch;analysis of causesInvestigation and Research on Troubles of BrakeSeizure and Air Leakage in Emergency ValveSU Zhi2zong(male,born in 1966,senior engineer,RollingStock Section of Hohhot Railway Bureau,Hohhot010057,China)Abstract:The causes to troubles of brake seizureand air leakage in emergency valve are analyzed.Theproblems existing in field and measures for rectifica2tion are given out.Key words:brake;trouble;discussion下 期 要 目25 t轴重重载货车车轮强度分析 铁路软卧车不同运行速度下车内噪声分布规 律研究 客车通过曲线问题研究KF70VEN型自动倾翻车研制NHWH型澳大利亚煤漏斗车研制 新型提速120 t长大平车4D轴焊接构架式转向架 的研制DC 600 V逆变器输出可并联技术的可行性探讨 客车风挡连接处间隙产生原因分析