第八十九章：城市轨道交通车辆构造及供电技术

    城市轨道交通车辆车型主要分为：A型车、B型车、C型车。A型车的车辆基本宽度为3米，B型车的车辆基本宽度为2.8米，C型车的车辆基本宽度为2.6米。

    A型车和B型车的最高运行速度大于等于80km/h，C型车的最高运行速度大于等于70km/h。A型车和B型车的启动平均加速度大于等于0.9m/s，C型车的启动平均加速度大于等于0.85m/s。A型车和B型车的常用制动减速度为1m/s，C型车的常用制动减速度为1.1m/s。A型车和B型车的紧急制动减速度为1.2m/s，C型车的紧急制动减速度为1.3m/s。

    在一列车组中，有些城市轨道交通车辆按照欧系车辆的习惯，依据车辆所在的设备不同分为A车、B车、C车三种类型。A车：为带有驾驶室的拖车。本身无动力，依靠有动力的车辆拖动。B车：为无驾驶室的动车，其转向架上带有牵引电动机，车顶安装有受电弓或车下装有受电靴。C车：为无驾驶室的动车，其转向架上带有牵引电动机，车底装有空气压缩机的动车。我国轻轨电动车辆有三种形式：4轴动车、6轴单铰接式和8轴双铰接式车辆。6轴铰接式是双向运行的动车，车长23m或28m，宽2.65m;8轴铰接式，车长26m，车宽2.4m。

    转向架是车辆走行装置，又称走行部，用来牵引和引导车辆沿轨道行驶，承受并传递来自车体及线路的各种荷载，缓和其动力，是城市轨道交通车辆最重要的组成部件之一；它是保障车辆运行品质、动力性能和安全行车的关键部件，其性能决定了列车运行速度、载重量、乘坐舒适性和安全性。通常车辆在大修和架修中需要对转向架进行重点检查和维修。

    车辆限界是车辆在正常运行状态下时形成的最大动态包络线，也就是限制车辆横断面最大允许尺寸的轮廓图形。无论在空车或重车在直线地段运行时，所有突出和悬挂部分都应容纳在限界之内。规定限界主要是防止车辆在直线或曲线上运行时与各种建筑物及设备发生接触，以保证车辆安全通行。车辆限界与建筑物或设备之间，必须留出一定的、为确保行车安全所需的空间。

    转向架为满足其主要功能，必须具备以下基本要求：转向架是车辆的一个独立的部件，在转向架与车体之间的连接部件要尽可能少，以方便拆卸维修。对于动车转向架来说，还要便于安装牵引电动机及传动装置，以提供驱动车辆运行的动力。转向架要便于安装弹簧减振元件，以满足其平稳性的要求。每节动车（A车和C车）均配有两个动车转向架，而每节拖车（B车）则配有两个拖车转向架。动车转向架和拖车转向架在设计上基本相同。动车转向架配有牵引驱动装置和相应的设备。

    总的来说，不同转向架的结构差别比较大，很多部件也不一样，但其基本作用和基本组成部分是一样的。一般转向架的组成部分可以分为以下几个部分：构架，轮对，轴箱装置，弹簧减振装置，牵引驱动装置（动车），牵引连接装置，制动装置（主要指制动单元及其气管），辅助装置（主要指轴端接地炭刷、速度传感器等）。

    按照不同的标准，城市轨道交通（简称城轨）可以划分成不同的类别。如按轨道空间位置划分，可分为地下铁道、地面铁路和高架铁路；按轨道形式划分，可分为重轨铁路、轻轨铁路和独轨铁路；按服务区域划分，可分为市郊铁路、市内铁路和区域快速铁路等。

    地下铁道交通（简称地铁）是一种在城市中修建的快速、大运量的轨道交通，通常以电力牵引，其单向高峰小时客运能力可达3万人次/h以上，它的线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。地铁供电的制式主要有直流750V第三轨受电或直流1500V架空线受电弓受电。

    城市轻轨铁路（简称轻轨）泛指高峰时单向客运量在1万到3万人次/h的中等运量的轨道交通系统。轻轨的供电制式以直流750V架空线（或第三轨）供电为主，也有部分采用直流1500V和直流600V供电。

    外部供电系统：为减少线路的电压损失和能量损耗，发电厂的发电机发出的电能，要先经过升压变压器升高电压，然后以110KV或220KV的高压，通过三相传输线输送到区域变电站。

    在区域变电站中，电能先经过降压变压器把110KV或220KV的高压降低电压等级（如10KV或35KV），再经过三相输电线输送给本区域内的各用电中心。城市轨道交通牵引用电既可从区域变电所高压线路得电，也可以从下一级电压的城市地方电网得电，这取决于系统和城市地方电网的具体情况以及牵引用电容量的大小。

    对于直接从系统高压电网获得电力的城市轨道交通系统，往往需要再设置一级主降压变电站，将系统输电电压如110KV或220KV降低到10KV或35KV以适应直流牵引变电所的需要。从管理的角度上看，主降压变电站可以由电力系统（电业部门）直接管理，也可以归属于城市轨道交通部门管理。

    迷流是迷失的电流、杂散电流，是从回流轨经道床泄漏到大地的电流，其中有一部分最终会流到牵引变电所的负极。如果这种电腐蚀长期存在，将会严重损坏地铁附近的各种结构钢和地下金属管线，从而破坏结构钢的强度，缩短其使用寿命。迷流的防护原则：以堵为准，以排为辅，防排结合，加强监测。

    由非线性设备产生的频率为基波频率整数倍（n＞1）的电流（电压）波形叫谐波。谐波对供电线路产生了附加损耗，影响各种电气设备的正常工作，会使电网中的电容器产生谐振。

    谐波的治理可以采用等效24脉波整流机组、安装立波装置或谐波补偿装置、安装荧光灯等谐波补偿装置。等效24脉波整流由两台整流器构成，它们可以并联工作，也可以串联工作。两台变压器的网侧绕组采用延边三角形移相的方法，相对于交流线电压，一台变压器网侧星形绕组移相＋7.5°，另一条移相-7.5°。则两台变压器网侧电压相位差为15°，而合成后其次边星形和三角形绕组的线电压差为15°，经整流后输出24脉波电压。

    城市轨道交通实际中运用的整流电路由两台12脉波整流机组串联或并联组成。12脉波整流机组，原边线圈为三相△接线，副边线圈由一组“三相Y”全波整流电路与另一组三相△全波整流电路并联而成。

    主变电所的作用是将城市电网的高压（110KV或220KV）电能降压后以相应的电压等级（3KV或10KV）分别供给牵引变电所和降压变电所。为保证供电的可靠性，一般设置两座或两座以上主变电所。主变电所由两路独立的电源进线供电，内部设置两台相同的主变压器。根据牵引负荷容量和动力负荷容量大小情况的不同，主变压器可采用三相三绕组的有载调压变压器，也可采用双绕组的变压器，使35KV电压和10KV电压来自不同的变压器。采用有载调压变压器使得电源进线电压波动时二次侧电压维持在正常值范围内。

    对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助电气设备称为二次设备。二次设备通常由电流互感器、电压互感器、测量仪表、继电保护装置、远动装置、蓄电池组成、采用低压电源供电，它们互相间所连接的电路称为二次回路或二次接线。

    接触网分为刚性接触网和柔性接触网。刚性接触网分为：架空刚性接触网，第三轨式接触网，跨坐式接触网。柔性接触网分为：简单悬挂和链形悬挂。链形悬挂又分为：单链形悬挂，双链形悬挂，多链形悬挂。