青島地鐵1號(hào)線東郭莊試車線投用方式研究

杜廣林 白清盼 王培文 鮑新娜

摘 要：試車線用于對車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)，新車調(diào)試、年檢車輛及部分車輛故障修復(fù)后等都需在試車線上完成，使用較為頻繁。本文將研討東郭莊試車線設(shè)置參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，為青島地鐵1號(hào)線正式開通后試車線使用起到一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：試車線;青島地鐵;1號(hào)線;東郭莊

1 研究背景

地鐵運(yùn)營由于行車密度大、事故救援困難等原因，對列車的安全性與可靠性要求非常高。車輛段試車線為車輛定修、架修、大修等定期檢修和重大臨修后的列車或新購列車驗(yàn)收時(shí)進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)性能檢測而設(shè)[1]，對保證列車運(yùn)營的安全性和可靠性具有十分重要的作用，日常使用較為頻繁。青島市地鐵1號(hào)線（以下簡稱1號(hào)線）是青島市軌道交通規(guī)劃中的一條地鐵線路，是一條南北向的骨干線路。其中北段東郭莊車輛段設(shè)置一條試車線與規(guī)劃中的青島地鐵7號(hào)線共用。

2 東郭莊試車線參數(shù)

2.1 設(shè)計(jì)施工方案

東郭莊試車線位于東郭莊車輛段東北方向，貫穿整個(gè)車輛段。試車線橋設(shè)計(jì)起點(diǎn)為SDK0+000，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為SDK1+683.773，并在里程段SDK1+336～SDK1+547跨越墨水河。該試車線全長1.7km（直線段913.3m+曲線段531.8m+直線段256.3m=全長1701.4m），全部為高架線路，未設(shè)置檢查坑。該試車線配套設(shè)置一座試車機(jī)具間，內(nèi)設(shè)有試車工作室、設(shè)備機(jī)具室等，滿足日常試車工作中地面試驗(yàn)人員對線路供斷電、信號(hào)調(diào)整以及相關(guān)工器具存放等需求。

2.2 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）設(shè)計(jì)速度：試車線正線最大設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h，聯(lián)絡(luò)線設(shè)計(jì)速度為25km/h。

（2）試車線縱坡：0.0‰，道岔梁在試車線正線為直線上;聯(lián)絡(luò)線：縱坡：3.5%，曲線最小半徑：150m。

（3）供電方式：接觸軌供電。

（4）列車荷載：B型車。

3 電客車參數(shù)及試驗(yàn)項(xiàng)目

3.1 電客車參數(shù)

1號(hào)線電客車為中車四方制造的B1車型，采用4動(dòng)2拖、6輛編組方式，劃分為2個(gè)動(dòng)力單元，采用DC1500V接觸軌供電。車輛設(shè)計(jì)滿足中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2013、車輛限界參照GB50157-2003）中關(guān)于城市軌道交通B1型車限界標(biāo)準(zhǔn)。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3.2 理論長度計(jì)算

設(shè)計(jì)試車線長度應(yīng)盡可能滿足高速試車需求，按照東郭莊試車線及1號(hào)線電客車設(shè)計(jì)時(shí)速100km/h的標(biāo)準(zhǔn)，從理論上計(jì)算東郭莊試車線理論長度。

電客車在動(dòng)車試驗(yàn)過程中，基本的運(yùn)行方式為啟動(dòng)、加速、到達(dá)目標(biāo)速度后惰行、制動(dòng)，直至列車停穩(wěn)[5]。可設(shè)：L-試車線長度，L1-電客車長度，L2-啟動(dòng)加速距離，L3-惰行距離，L4-制動(dòng)距離，L5-安全距離。

其中，L2啟動(dòng)加速距離分為S1和S2兩段距離。S1為車輛從0km/h加速至40km/h的啟動(dòng)距離;S2為車輛從40km/h加速至100km/h的啟動(dòng)距離。這是因?yàn)楦鶕?jù)電客車牽引特性曲線，其加速過程中速度和加速度時(shí)刻都在發(fā)生變化。其中車輛從0km/h加速至40km/h的加速度斜率，接近于牽引特性曲線斜率，可單獨(dú)計(jì)算得出接近實(shí)際啟動(dòng)距離。從40km/h加速至100km/h，可視為勻加速運(yùn)動(dòng)，雖存在一定誤差，但S1和S2兩部分相加后，綜合誤差小于從0km/h加速至100km/h直接計(jì)算得出的啟動(dòng)距離。

由表1可知，B1型車每節(jié)車體長度為19m，最高運(yùn)行速度為100km/h。0-40km/h平均啟動(dòng)加速度a1=1.0m/s2，0-100km/h平均啟動(dòng)加速度a2=0.6m/s2，40-100km/h時(shí)的加速度a3為變量。平均減速度（最大常用制動(dòng)）a3為1.0m/s2。

（1）電客車長度：L1=19*6+車鉤長度≈120（m）。

（2）啟動(dòng)加速距離：分兩部分計(jì)算，0-40km/h所啟動(dòng)距離S1由公式直接計(jì)算得出。由表1得知，從0加速到40km/h按a1=1.0m/s2計(jì)，啟動(dòng)時(shí)間t1=V/a1=（40/3.6）/1=11.11s。

根據(jù)公式（1）計(jì)算：

40-100km/h啟動(dòng)距離需間接得出。由表1得知，從0加速到100km/h按a2=0.6m/s2計(jì)，啟動(dòng)時(shí)間t2=V/a2=（100/3.6）/0.6=46.30s;40-100km/h時(shí)的運(yùn)行時(shí)間t3=t2-t1=35.19s。則40-100km/h啟動(dòng)距離為：

綜上，總啟動(dòng)距離L2=S1+S2=684.25+62≈747m。

（3）惰行距離（按5秒計(jì)算）。

（4）制動(dòng)距離。

根據(jù)系統(tǒng)特性，制動(dòng)距離增加兩秒遲滯時(shí)間。

（5）安全距離L6定為150m。

綜上，理論上東郭莊試車線安全長度為：L=L1+L2+L3+L4+L5=120+747+139+448+150=1604m，均小于設(shè)計(jì)長度1701m及有效長度1633m。

3.3 試驗(yàn)項(xiàng)目

新建試車線應(yīng)滿足電客車半年檢、年檢及新車動(dòng)調(diào)中的測試項(xiàng)目條件，從而最大可能減少正線試車情況。表2為部分半年檢/年檢動(dòng)態(tài)測試項(xiàng)目（以青島地鐵13號(hào)線為例），表3為部分1號(hào)線電客車動(dòng)調(diào)項(xiàng)目：

4.4動(dòng)態(tài)測試內(nèi)容

4.4.5試驗(yàn)列車“洗車”、“向前限速”、“退行”模式正常，限速值分別為3-4km/h、25km/h、10km/h。

4.4.6進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，AW0工況下，初速度90km/h最大常用制動(dòng)、快速制動(dòng)、緊急制動(dòng)距離分別是≤320m、≤270m、≤246m。

4.4.7測試應(yīng)急運(yùn)行模式下列車牽引、制動(dòng)功能正常，列車限速80km/h。

由表2可知，理論上東郭莊試車線可滿足半年檢/年檢項(xiàng)目中速度要求。

二、牽引性能試驗(yàn)

1.啟動(dòng)加速試驗(yàn)。

2.沖動(dòng)測試。

3.最高運(yùn)行速度試驗(yàn)。

列控系統(tǒng)試驗(yàn)

可結(jié)合牽引/制動(dòng)性能試驗(yàn)進(jìn)行。

列車速度至98km/h，TCMS屏幕聲光報(bào)警;列車速度至100km/h，列車和TCMS屏幕封鎖牽引;列車速度至102km/h，列車施加緊急制動(dòng)。

載數(shù)據(jù)記錄儀ERM數(shù)據(jù)，使用PTU進(jìn)行解析，確認(rèn)ERM能否記錄該操作信息。

空轉(zhuǎn)、滑行保護(hù)試驗(yàn)

一、牽引系統(tǒng)空轉(zhuǎn)保護(hù)試驗(yàn)

（1）通過向軌道灑水和洗滌劑混合的減摩液模擬濕滑的軌道。

（2）列車以100%牽引力加速，在列車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，牽引系統(tǒng)能迅速降低輸出轉(zhuǎn)矩恢復(fù)粘著，保護(hù)過程列車平穩(wěn)無故障產(chǎn)生。

（3）牽引系統(tǒng)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括母線電壓、電流、列車速度、電機(jī)電流等）。

二、制動(dòng)系統(tǒng)滑行保護(hù)試驗(yàn)

（1）車輛以滿級牽引至50km/h、100km/h等速度，手柄回零惰性3秒，最大常用制動(dòng)停車，上下行各3次，確認(rèn)列車粘著性能。

（2）列車以100%牽引至最大速度，手柄回零惰性3秒，最大常用制動(dòng)停車，制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生滑行并有效抑制滑行。

（3）列車以100%牽引至最大速度，手柄回零惰性3秒，緊急制動(dòng)停車，制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生滑行并有效抑制滑行。

靜態(tài)、動(dòng)態(tài)噪聲測試

一、靜態(tài)噪聲：測試車輛在靜止工況下，距離軌道中心7.5m，軌面高度上方1.5m處的車外噪聲

二、動(dòng)態(tài)噪聲：測試車輛0km/h～40km/h時(shí)加速;30km/h時(shí)惰行、制動(dòng);75km/h、100km/h時(shí)勻速工況下的車外噪聲

由表3可知，牽引/制動(dòng)性能試驗(yàn)、列控系統(tǒng)試驗(yàn)、車內(nèi)動(dòng)態(tài)噪聲測試等試驗(yàn)速度要求，理論上動(dòng)車調(diào)試項(xiàng)目可以在東郭莊試車線完成。

4 總結(jié)

本文通過調(diào)研東郭莊試車線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)以及1號(hào)線電客車性能指標(biāo)，綜合研究該試車線的使用限度及承載能力。通過前期相關(guān)數(shù)據(jù)收集和計(jì)算得知，東郭莊試車線作為青島地鐵1號(hào)線、7號(hào)線共用試車線，理論上可滿足1號(hào)線電客車速度等級及長度要求，達(dá)到盡量少占用正線試車的目的。

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作者簡介：杜廣林（1987-），男，漢族，山東青島人，碩士，工程師，研究方向：軌道交通;白清盼（1986-），男，漢族，山東菏澤人，本科，工程師，研究方向：軌道交通;王培文（1992-），女，漢族，山東昌邑人，本科，助理工程師，研究方向：軌道交通;鮑新娜（1989-），女，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，工程師，研究方向：電氣工程與自動(dòng)化。