简述南京地铁车辆牵引系统和电气系统

1南京地铁车辆概述

南京地铁目前所运营的线路都使用了南京铺镇城轨车辆有限公司和阿尔斯通联合生产的A型6节编组电客车。列车动力是受电弓在1500V接触网上滑行接触受电;1号线(含南延线)列车45列270节，2号线(含东延线)列车35列210节。地铁车辆主要由车辆结构、转向架和悬挂装置、信息系统、CCTV系统、高压集电/配电、制动/牵引系统、辅助电气系统、列车控制系统、门系统、空调系统、空气制动系统。

南京地铁电客车编组方式为下列方式:A一B一C一C一B一A。（如图1——列车组配置）

1.1车体、转向架部分：

①南京地铁车辆车体结构由底架、侧墙、端墙和车顶组成，采用整体承载的铝合金结构，模块化生产。

侧墙内衬和窗密封（图2）

车体底架采用上拱结构，即使在满载情况下车体也不会产生下扰度。南京地铁车辆司机室采用框架结构，司机室具体组成部分见（图4）：挡风玻璃（1和2）、侧窗（3）、司机车门窗（4）、天线（5）/遮阳帘（5）、扶手（6）、挡风玻璃刮雨器（7和8）、外部照明（9）、亮度检测器（10）、外部可视指示灯（11）、司机室门（12）、车门开关按钮（13）、驾驶员台（14）、无线电设备（15）、110/24dc-dc转换器（16）、司机室座椅（17）、通向轨面的扶梯（18）、司机室灭火器（19）、紧急逃生门（20）

2 牵引性能

在额定载荷(AW2)和半磨耗轮的情况下, 列车在额定电压下，在平直和与主线路相切的线路上的牵引特性如下。加速度从 0 到35 km/h 列车平均初始加速度 1.0 m/s2从 0 到80 km/h列车平均加速度 ≥0.4 m/s2冲击极限 0.75 m/s

2计算用牵引粘着系数 0.17最大运行速度 80 km/h设计/构造速度 90 km/h联挂速度 3 km/h反向运行最大速度 10 km/h车辆段最大速度 25 km/h列车在额

定载荷(AW2)、所有动车都正常工作时，能够以约35 km/h 的速度连续行驶。

2.2 制动性能① 电制动（包括再生制动和电阻制动）是与可控制的踏面制动混合使用的。再生制动和电阻制动能连续交替使用。如果网压上升到DC 1 800 V，再生制动能平滑转换到电阻制动。一旦再生制动出现故障，仅电阻制动也能够满足常用制动的要求。② 停车制动采用弹簧制动，通过压缩空气来缓解。③ 常用制动冲击率0.75 m/s2；计算用粘着系数0.14 ~ 0.175；电制动渐退点 3 ~ 6 km/h (可调整)；平均减速度 (对所有的从AW0到AW3的负载而言)从80km/h 到停车为 1.0 m/s2。④ 当负载为AW0到AW2，电压高于直流1 500 V时，列车仅采用电制动。当负载从AW2到AW3且电压高于直流1 500 V时，附加空气制动。空气制动力大小取决于各车的载荷。当载荷从AW0到AW3，电压低于1 500 V至1 000 V时，需要附加空气制动。列车上的空气制动力可以按照电压的降低大小，连续地进行补充，因此列车减速度将不受电网电压高低的影响。⑤ 每节车的ECU(电制动控制单元)根据每节车的重量(动车与拖车之间的差异)向本车提供100%的制动力。2 个DCU(驱动控制单元)为每一个牵引单元提供300%的制动力。每个DCU（驱动控制单元）需通过牵引回路为常用制动提供150%的制动力。为了清洁轮对踏面，使轮轨之间的摩擦力达到最大值，并减少机械制动的响应时间，制动闸瓦向轮对踏面施加一个接近于零的制动力(制动缸压力约为0.3~0.5 bar)。⑥ 制动应用是通过车辆控制系统来实现的，前端拖车的VTCU（车辆及列车控制单元）提供所需的制动力信号，它是根据单车车重和整列车的制动和牵引状况而计算出来的。即使在最差的条件下( 电压低于DC 1 500 V、受打滑的影响及AW3载荷情况下)，DCU和EBCU之间的信号交换也可以向每车提供100%的制动力(DCU的实际制动力)。⑦ 从紧急制动输入指令信号到停车(包括响应时间)，下列制动距离都有效：对于AW0～AW2 载荷条件，制动距离小于等于190 m，即紧急制动初始速度为80 km/h，a ≤1.2 m/s2；对于AW3载荷条件，制动距离小于等于215 m。⑧ 停放制动能使超载（AW3）的列车在40‰坡道上制动停车。

⑨ 当一辆动车不工作时，额定载荷(AW2)情况下，列车可以往返一个全程，如果超载严重时，必须降低列车速度从而避免车轮过热；当２辆动车不工作时，超员载荷(AW3)的情况下，列车可以在35‰的坡道上启动，到达下一站时乘客必须下车，然后把列车拖回到车辆段。

3 车辆电气系统中牵引系统部件的主要特点

牵引系统包括：受电弓，高速断路器（HSCB），线路滤波元件，牵引逆变器模块（MCM），过压/制动斩波，接地—故障检测，机械驱动系统（包括牵引电机）等，见图3。

图 3 单个牵引单元的牵引系统总图

4 车辆电气系统中辅助系统的特点

辅助系统主要用于产生三相交流电压以及110 V电

源，它包括DC/AC逆变器（辅助逆变器）和DC/DC变换

器（蓄电池充电器），见图4。

4.1 辅助逆变器（DC/AC 逆变器）

在每个牵引单元车中的 C 车配备 1 台容量为220 kVA的辅助逆变器。辅助逆变器与牵引逆变器一起集成在PA箱中，PA箱安装在C车的底架上，为6辆编组列车的一个单元供电。

辅助逆变器从架空接触网上受电用作辅助电源。输出三相 AC 380/220 V 50 Hz正弦电压，为风扇电机、空气压缩机、空调装置和车内其他所有交流负载供电。输入与输出隔离用变压器的作用是：降压和隔离；同时减低对负载的干扰。辅助逆变器的工作原理与MCM相同。整列车的辅助系统采用冗余设计，安装了2个DC/AC 逆变器以使运行时有足够的余量，为整列车的辅助交流系统提供工频交流220/380 V电压。其主要负载有空调系统、空压机、PH/PA箱冷却风扇、制动电阻风扇及电源插座。一个辅助逆变器给每台车的一个空调单元供电，当一个辅助逆变器出现故障时，保持50％的空调仍正常工作。关键部件（如空压机）可以从2个辅助电源供电，保证在一个辅助系统故障时不影响列车的运营。在列车解编运行时间，可以通过在C 车的中端模块的按钮把列车单元AC 380 V系统连接，形成一个回路，实现列车单元的独立运行。

4.2 蓄电池充电器（DC/DC 变换器）

列车上并联安装2台蓄电池充电器。蓄电池充电器用作车载直流供电。从输入到输出有直流电的隔离。如果一个蓄电池充电器故障，将由另外一个给全部6辆车供电，列车可继续运行。在每个A车安装1台蓄电池充电器，其输入为DC 1 000～1 800 V，输出电源为110～126 V，其额定功率为25 kW。正常运营时，蓄电池充电器通过受电弓从接触网获得电源，也连接到直流1 500 V列车母线上，此列车母线同时也把逆变器连接到受电弓上。当列车在车辆段时，通过车上直流1 500 V车间电源插座把DC 1 500 V电源供给蓄电池充电器和辅助逆变器。蓄电池充电器给全部的110 V负载供电，其中包括蓄电池、列车照明(车外信号灯，客室照明)、门控、列车通信(车载无线电台，广播)、列车控制(门控，制动控制单元，VTCU)、雨刷，作为控制和照明电源。

4.3 蓄电池组

每辆A车中安装2个蓄电池箱，有80个镍—镉电池单元，类型为FNC232MR。每个电池单元的额定电压是1.2 V，并且当放电率为5 h时，容量为140 A·h。蓄电池以恒定电流浮充并且由蓄电池充电器限制电压。对蓄电池的保护有：①蓄电池分断接触器,使蓄电池同负载隔离。②使蓄电池同充电器相隔离。

5结语：随着轨道交通的不断发展，地铁车辆的检维修工作量也是不断增多，而电气系统是车辆的重要环节，也是日常检修的难点，这就需要我们不断的去了解和增加对地铁车辆各个系统的知识和丰富我们的技术技能。