孙闯 尹洪旭 王睿
中车大连机车车辆有限公司 辽宁 大连 116000
摘要：本文介绍了太原轨道交通2号线车辆的主要技术性能参数，总体布置，车辆主要系统车体、转向架、牵引系统、辅助供电系统、列车管理系统、制动系统、空调、广播系统、车门等主要系统的技术特点。
关键词：地铁车辆；技术性能；总体方案
引言：太原市轨道交通2号线一期工程车辆为A型不锈钢地铁车辆，采用四动两拖编组，最高运行速度80km/h，本项目车辆为全自动驾驶列车，车辆及所有子系统的功能和设计满足EN62290标准GOA4的相关要求，可满足无人值守全自动无人驾驶运营。
1 技术性能
1.1车型与列车编组
车辆采用四动两拖六节编组，编组形式：－Tc * Mp * M * M * Mp * Tc－。其中Tc为拖车（带紧急操作台）；Mp为动车（带受电弓）；M为动车；- 为全自动车钩；* 为半永久牵引杆。
1.2车辆主要结构尺寸
车辆长度（车钩连接面之间长度）
Tc车 24400mm
Mp、M车 22800mm
六节编组（包括车钩） 140m
车体外部最大宽度 3000mm
车辆高度（包括空调） 3855mm
轨面到地板面高度 1130mm
转向架中心距 15700mm
车辆固定轴距 2500mm
客室车门数 10对/辆
客室车门开宽度 1400mm
客室车门开启时门槛以上高度 1860mm
客室车门中心距 4560mm
1.3 供电系统
供电方式 架空接触网
供电电压 DC1500V
网压变化范围 DC1000V～1800V
1.4 载客量与列车重量
座位沿侧墙纵向布置
座席载客量AW1 56座/辆， 448人/列
定员载客量AW2（6人/m2） 310人/辆
超员载客量AW3（9人/m2） 410人/辆
轴重（AW3） ≤17t
1.5 牵引与制动性能
1.5.1 列车牵引性能
列车最大运行速度 80km/h
（在额定负荷（AW2），半磨耗轮（Φ805mm）情况下）
平均初始加速度（0—40km/h）≥1.0m/s2
平均加速度（0—80km/h）≥0.6m/s2
列车结构速度 90km/h
车钩连挂速度 5km/h
反向运行最大速度 10km/h
1.5.2 列车制动特性
常用制动平均减速度（80km/h—0，平直干燥轨道） ≧1.0m/s2
紧急制动平均减速度（80km/h—0，平直干燥轨道） ≧1.3m/s2
2 车辆总体布置
2.1 车辆型式和列车编组
列车由三种车型共六辆车编组，编组方式为－Tc * Mp * M * M * Mp * Tc－，列车全长（两端车钩连接面间长度） 140m。
贯通道、车钩及车端连接等充分考虑适应列车在各种线路条件下运行的要求。
2.2 带紧急操作台的拖车Tc
车体钢结构采用整体承载的轻量化焊接结构，由底架、侧墙、端墙、车顶和司机室(仅Tc车有)等五部分组成，能够承受垂直、纵向、扭动等动、静载荷。司机室端部设有能量吸收结构和防爬装置。在正常运用条件下，车体保证30年的设计寿命期限内不产生疲劳损伤，无腐蚀。流线型前端司机室采用整体玻璃钢结构，与车体钢结构采用粘接连接成一体，连接面之间缝隙采用密封胶密封。司机操纵台由主台、左边柜、右边柜三部分组成，台面上安装广播控制盒、司机控制器、各种万转开关、按钮和旋钮等，方便司机操作和使用，且不易疲劳；TMS 显示屏、信号屏，速度表、电测量仪表、双针压力表机和故障显示屏安装在操纵台斜面上；无线操作终端安在左侧立面上，右侧立面安装五孔插座和阅读灯。台面全部电器件不允许乘客触碰，设置玻璃钢盖板进行隔挡，盖板与司控器使用同一个锁系统。PIS 监控屏设置在盖板外，单独开门，并设置升降机构，控制其使用高度。
左边柜放置RIOM、LCU、继电器等设备。右边柜放置接触器、中继器、断路器、TMS 交换机、车载三层交换机、地面PIS播放控制器、车载台主机等设备
客室二位端设有1个空调控制柜和一个综合电气控制柜；10对电动塞拉门；客室内部设有纵向排布的座椅；座椅下设置灭火器；侧顶板设有10个扬声器；每个门上部机构罩上部均设有一个LCD显示屏，侧墙设8个LCD信息显示器；10个门内部紧急解锁装置；6个摄像头；车外侧左右各设有1个紧急解锁装置。车顶设有两台单元式空调机组和6个自然通风器。
客室照明距地面800mm处，平均照度不小于250Lux。列车前照灯位于司机室前端下方，左右对称布置，设有强光和弱光两种照明强度。紧急照明时所有灯具照度自动降低，离地板面800mm高度处的照度不低于100lux。车下设有两台拖车转向架和制动控制单元、风缸模块、辅助风缸、辅助充电箱、蓄电池箱、紧急通风逆变器等设备。
Tc车总体布置图见图1。
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2.3 带受电弓的动车Mp
车体钢结构采用整体承载的轻量化焊接结构，由底架、侧墙、端墙、车顶等四部分组成，能够承受垂直、纵向、扭动等动、静载荷。
客室I位端设有1个空调控制柜和一个综合电气控制柜；10对电动塞拉门；客室内部设纵向排布的不锈钢座椅；座椅下方设有灭火器；侧顶板设有10个扬声器；每个门上部机构罩上部均设有一个LCD显示屏，侧墙设有8个LCD实时新闻播放器；10个门内部紧急解锁装置；5个摄像头；车外左右两侧各设有1个紧急解锁装置；车下设有电动升弓装置，Mp车II位端设有升弓装置。
车顶设有一个受电弓、两个空调机组和6个自然通风器。
车下设有两台动车转向架（带有电机和齿轮箱）、牵引高压箱、制动电阻、风缸、风缸模块、辅助风缸等。
Mp车总体布置图见图2。
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2.4 动车M
车体钢结构采用整体承载的轻量化焊接结构，由底架、侧墙、端墙、车顶等四部分组成，能够承受垂直、纵向、扭动等动、静载荷。
客室I位端设有1个空调控制柜和一个综合电气控制柜；10对电动塞拉门；客室内部设纵向排布的玻璃钢座椅；座椅下设置灭火器；侧顶板设有10个扬声器；每个门上部机构罩上部均设有一个LCD显示屏，侧墙设有8个LCD实时新闻播放器；10个门内部紧急解锁装置；5个摄像头；车外左右两侧各设有1个紧急解锁装置。车顶设有两台单元式空调机组和6个自然通风器。车下设有两台动车转向架（带有电机和齿轮箱）、牵引辅助箱、制动电阻、风缸、风缸模块、辅助风缸等。
M车总体布置图见图3。
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3主要系统及部件
3.1 车体
车体采用A型不锈钢整体承载的轻量化结构。车体钢结构采用直斜梯形断面，上部角度5°。车体除底架装配中的枕梁装配、牵引梁装配、端底架部分采用碳钢外，其余全部采用高强度不锈钢。车体结构在承受各种规定的正常载荷时，30 年内不产生永久变形和疲劳损伤。强度、刚度、模态及稳定性满足EN12663《铁路车辆 铁路车辆车体结构要求》要求，并经过有限元分析验证。车体承受径向压缩载荷1200KN，径向拉伸载荷960KN。
头车司机室设计带有防爬的吸能结构，满足EN15227《铁路应用 铁路车体的防撞性要求》中C-II类车辆25公里碰撞的要求。
3.2 转向架
转向架为无摇枕两轴转向架，分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架。最高运营速度80 km/h、构造速度90 km/h。动车转向架配备有牵引驱动装置和相应设备。构架采用横梁为无缝钢管的箱形钢板焊接构架。另外本项目装有走行部检测装置，不仅能检测轴承温升，还能检测轴承的振动和冲击，可实现走行部关键部件的车载在线实时诊断，实现故障早期预警和分级报警，准确指导车辆的运用和维修。能保证车辆的运行安全，提高车辆的可靠性。
3.3 牵引系统
电气牵引系统采用VVVF逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统，主电路采用双功率模块架控方式，并配置3000V/1200A大容量IGBT，采用无速度传感器失量控制技术，采用强迫风冷散热方式。系统设置完善的检测、保护功能，具有完备的防空转/滑行控制功能。采用电制动优先、空气制动补充的电空联合制动方式；牵引、制动均设有紧急控制模式。
3.4 辅助系统
列车装有4台辅助逆变模块，单台的容量为150kVA，分别装在第Tc、M车车下，辅助逆变器输出交流电压AC380V/220V/50Hz，输出的直流电压为110V和24V，AC380V输出采用并联供电技术，具有冗余度高、可用性高的特点，在任一台辅助逆变模块故障时，剩余的三台辅助逆变模块仍能满足列车负载供电需求。
3.5 列车管理系统（TCMS）
太原地铁2号线列车控制及监视系统（TCMS）均采用MVB总线作为列车网络传输总线，满足IEC61375标准要求。
TCMS用于监视车载牵引系统、制动系统和列车内各主要设备的状态,实现车辆的管理、监视和诊断功能。该TCMS采用当前轨道交通行业技术成熟的TCN总线，其中中央控制单元具有热备冗余的功能，最大程度的确保系统安全。同时通过使用专用事件记录仪，将车辆运行过程中一些重要的行车数据与故障数据记录下来，便于车辆的维护保养，车辆配置智能运维系统，车辆故障及运行数据通过无线通道发送到地面云平台，用于实时的数据显示及PHM分析等。
3.6 制动系统
制动系统采用架控方式的微机控制模拟式直通电空系统，具有常用制动、紧急制动、快速制动、保持制动、停放制动和滑行控制功能等。常用制动中以电制动为主，制动力不足部分由空气制动补充，通过制动控制单元形成分布式制动控制网络，将常用制动力要求分配至列车装有的所有制动系统，以达到车辆要求的制动力。
基础制动采用踏面制动形式，每轴安装两套踏面制动装置，其中一套具有停放制动功能。
3.7 空调系统
每节车安装2 台独立的顶置式空调机组，制冷功率44kw，分别位于列车车顶的1/4 和3/4 位置，采用下送风、下回风方式，每台空调机组由蒸发单元、压缩机和冷凝单元等构成，具有预制冷、制冷、预制热、制热、正常通风、紧急通风等功能，压缩机采用谷轮全封闭卧式涡旋压缩机，具有噪声低、振动小、效率高，寿命长等特点。
3.8 广播系统
采用以太网传输的全数字列车广播系统，所有音频信息都是以数字形式通过以太网传输，系统中的功率放大器采用全数字D类功放，效率高达90%，同时系统满足冗余要求，任何一个单点故障不影响系统的正常运行，分别在列车两端的司机室配置两套控制设备，彼此相为冗余。
乘客紧急报警具有可视对讲功能，当客室出现紧急情况或突发事件时，乘客按下紧急报警器上的报警按键，可与OCC进行通话；同时OCC可显示该紧急报警器的视频图像，可以清晰地观察到报警人的状态，从而方便采取有效措施。
3.9 车门
整列车客室车门采用等间距布置方式，间距为4560mm；每辆车每测设置5套电动塞拉门。在客室内每套车门右上方设置有紧急解锁装置。每辆车外两侧各设1个车外解锁装置，使工作人员在紧急情况下可以通过方孔钥匙从车外打开车门。
结语：太原市轨道交通2号线一期工程车辆是我国首个A型不锈钢满足EN62290标准GOA4级别的地铁车辆，该车型的成功研制为无人驾驶技术的前行，为下一代智慧地铁技术发展奠定了基础。