现代城市轨道交通车辆及其技术接口
摘 要 介绍现代城市轨道交通车辆的特点及其与其它相关专业的技术接口。从建设角度出发,根据各专业建设周期和技术接口的要求,提出应科学制定各专业的建设计划和技术接口的协调计划,为车辆设计、按时交货创造条件。
关键词 城市轨道交通,车辆技术接口,建设管理
城市轨道交通工程是一个庞大的系统工程,各专业之间,特别是现代城市轨道交通车辆与各专业之间存在着紧密的技术接口。
1 现代城市轨道交通车辆的特点
现代城市轨道交通车辆是城市轨道交通工程中重要的设备,也是各个专业的主要服务对象。作为汇集现代新科学技术以及涉及机械、电气(强电、弱电) 、计算机技术、声学与光学技术领域的机电一体化城市公共交通工具,它的主要特点体现在以下几个方面。
·现代的设计理念:轻量化、集成化、在讲究性能优良的同时,更注重安全、舒适、以人为本,尽力追求低生命周期成本(LCC) 。
·现代的设计、制造手段:计算机辅助设计及制造(CAD 、CAX 、CAE ?),三维立体设计、仿真计算、有限元应力分析等。
·现代的检测、试验手段:计算机技术、激光技术以及自动化技术的应用,全天候环境模拟试验、电磁兼容性(EMC) 试验等等手段。
·新材料、新工艺、新设备的应用:大型中空铝型材、薄型不锈钢板材、高强度玻璃钢、焊接铆接新工艺;大量采用CNC 加工中心机床设备等。
·严密的质量保证体系(RAMS) :满足可靠性、可使用性、可维护性、安全性。
现代城市轨道交通车辆的具体技术特点包括: 交流异步传动,变压变频控制,智能功率模块,封闭式牵引电动机,电制动与机械制动协调配合,大型中空铝合金型材或薄型不锈钢材料车体,钢板压型构架,结构简单的轻型转向架,计算机网络控制(如TNC 标准的WTB 、MVB 总线),具有高性能的空转与滑行保护,完善的故障诊断与显示及事件记录等功能,模块化集成化低噪声结构,适用A TC 信号系统中自动驾驶或无人驾驶等。
近年来,在日本和加拿大发展的线性电机车辆,采用非粘着驱动,可实现高加、减速度,并适用于大坡道;它还采用径向转向架,适用于小曲线半径,并能减少轮轨磨耗,噪声较低;其低地板、低车辆高度的特点,适用于小截面隧道,可减少土建投资。
2 现代城市轨道交通车辆与相关专业的技术接口
随着列车运行间隔的缩短,以及城轨交通系统自动化程度的提高,车辆与相关专业的技术接口范围更加广泛,技术要求更加复杂。车辆与相关专业的技术接口是相互的,涉及到相互接口的专业主要如图1 所示。
车辆需从相关专业获得技术接口的主要参数有:
·限界 有车辆限界、设备限界和建筑限界。车辆限界是一个限制车辆横断面的最大允许尺寸的轮廓图形。车辆及轨道各尺寸在最不利磨耗时, 以及各种要素引起车辆各部位的最大偏移后,车辆所有部分均应在限界设计的轮廓之内,以防车辆与各种建筑物和设备发生接触。
·接触网———电压值、高度、材料、拉出值、驰度、坡度、受侧向风的偏移量、拉力及最高允许温度,以及每公里的电感、电容和电阻值等电气机械技术参数。
·供电———整流器类型、功率、输出电压、断路器电压、电流镇定值、时间常数、变压器最大短路电流、重合闸时间、变电站电阻、电感等技术参数。
·土建、线路、轨道 隧道及高架桥的截面、站台的高度及边缘距线路中心的距离、线路平面曲线及竖曲线的半径及长度、线路坡度、轨距、曲线轨距加宽、超高及轨底坡、钢轨类型、轨道扭曲度、允许最大磨耗等技术参数。
图1 与车辆相关的专业技术
·信号 车-地信息传输、与车辆牵引及制动特性的控制等电气接口、广播报站与门控制信息、车载设备的安装条件接口等等电气与机械技术参数。
·通信———列车与地面数据传输( 如车载CCTV 的图像信号传输、故障信息传至OCC) 、与列车管理系统及乘客信息系统的接口,设备的安装条件接口等等电气与机械技术参数。此外还有车辆与屏蔽门之间的接口关系,特别是几乎涉及车辆与各个专业之间的电磁兼容(EMC) 接口。
3 车辆及其相关专业的建设周期
车辆和相关专业的建设周期对于同一城市的不同项目存在一些差异,特别是在建设第一个项目时,由于需要有一个熟悉的过程和技术积累的过程,因此用于技术交流、招投标和签订合同的时间会长一些。对于不同城市的项目还会有各自项目的特殊情况,导致建设周期的差异。表1 的“建设周期参考表是综合评估几条在建和已建项目得出的参考值,而且仅指各个专业本身建设的周期。城轨交通建设工程各专业相互间有密切的联系和制约。比如接触网架设,必须在轨道铺设后才能获得定位基准而施工,因此可能使接触网专业出现不能连续工作的现象,导致建设周期延长。
4 问题和建议
车辆与机电设备、土建、线路、轨道之间有着密切的技术接口关系。车辆从初步设计阶段开始,就需要获得相关专业的技术参数,随着设计的深入, 需要更为详细的技术接口参数。因此要求相关专业的设计与车辆设计同步进行。但是,评估已建或在建轨道交通工程,或多或少存在车辆生产与机电设备各相关专业及土建工程在建设进度上不尽协调的情况。如:在车辆设计时,往往不能及时得到需要的技术接口信息,造成设计进度的延误,甚至影响车辆交货期;最终可能导致出现土建线路基本建成、供电系统竣工,具备了试运营条件,但是由于车辆尚未供货或尚未完成调试而导致无法如期通车。究其原因主要有:
·轨道交通建设一般较重视土建,在安排建设计划时,十分抓紧土建开工,对盾构的日推进环数指标环环紧扣,对车站的施工周期也安排得十分周密。而对车辆、机电设备的招投标和合同谈判计划,由于种种原因有时会安排得迟一些。
·机电设备特别是车辆,由于技术复杂,与各专业之间还有密切的技术接口关系,从技术交流到合同谈判完成,持续时间较长。而车辆的供货周期, 国际上通常在合同生效后24 个月,加上运输、现场调试到投入使用,一般要28 个月左右。
·车辆、机电设备目前尚需要进口一部分部件
和子系统,融外资的时间较长,对外合同谈判涉及面广,比国内合同谈判更为复杂,有时还牵涉到一些国际关系等等的不定因素,使建设周期无法控制。
国家计委(现国家发改委) 在总结轨道交通工程建设经验的同时,也看到了目前存在的一些问题,下达了计产业[ 2001 ]564 号文。文件指出:
“ 项目业主要尽早进行设备招标工作,不得滞后于土建进度,在线路开始试运行26 个月以前车辆和信号系统的采购合同要生效”。2003 年工作,科学制定车辆、机电、土建等专业的建设计划和技术接口的协调计划,保证车辆能适时地、准确地获得与相关机电专业及土建专业的技术接口信息,为车辆能顺利地进行设计和按时供货创造条件。对于表1 提出的参考建设周期评估,笔者以为车辆与机电设备的各项工作和土建施工同步启动是比较恰当的。这样能使建设项目的各个专业在进度上得以协调,避免或减少各专业之间在建设进度上的影响,使建设项目尽快建成,从而尽早产生目前城市轨道交通建设有着良好的发展机遇。
参 考 文 献
1 董向阳. 地铁建设中的技术接口管理. 城市轨道交通研究,2003 , (3) :16
