浅析苏州轨道交通一号线天平车辆段试车线试车能力

浅析苏州轨道交通一号线天平车辆段试车线试车能力
摘要：车辆段试车线是地铁电客车进行动态调试、预验收与试验的线路，新购车和检修后的电客车都要首先在试验线上进行一系列系统的调试及性能试验后才能上线运营。

关键词：试车线；要求；计算分析
1 概述
地铁运营由于行车密度大、事故救援困难等原因，对列车的安全性与可靠性要求非常高。

车辆段试车线是电客车进行动态调试、预验收与试验的线路，新购车及检修后的列车都要在试车线进行系统调试及相应的动态试验后方能上线运营。

因此对地铁车辆段试车线的功能和设计技术要求进行较为全面和系统的分析研究是对地铁车辆段的整体设计具有重要的意义。

同时可以对苏州轨道交通一号线天平车辆段既有试验线路是否满足一、二号线电客车进行动态调试、预验收与试验的试车功能要求提供合理科学的理论基础分析。

现行《地铁设计规范》（GB-T 50175-2003）对车辆段试车线设计规定如下：
1.1试车线为经定期检修后的列车和新购列车验收时进行全面动态性能检测而设，其长度主要与列车的性能，包括运行速度、制动性能和参数以及试车综合要求有关，各种参数应根据车辆厂商提供的数据为依据。

1.2试车线检查坑长度不小于1/2列车长度加5m，主要考虑节省投资。

列车进检车坑作业分两次进行，增加5 m长度为列车停车误差2m和检查坑两端阶梯踏步各1.5m的总和。

有条件时，为方便作业也可以按列车总长度加5m考虑。

1.3试车线通常为露天设计，应有良好的排水设施。

2 试车线设计技术要求分析
2.1 功能检查对试车线设计技术要求分析
针对功能检车来看，一号线电客车主要是对6个旁路开关、车门开关及保护、速度表、警惕按钮等控制功能进行动作检查；对车门与站台屏蔽门的配合进行模拟试验，对试车速度（≦60km/h）和线路条件的要求较低，不是试车线设计的控制因素。

2.2 牵引及制动性能试验对试车线设计技术要求分析
一号线电客车，最高运行速度80km/h的B型车，4辆编组，2动两拖，车辆载荷AW3，正常运行模式，网压 1500V，制动电压= 1800V。

根据牵引工况特性曲线，动车的牵引力、整列车的加速度在恒力矩区的最高速度点（即
进入恒功区的速度点，本示例中约为40km/h）达到最大，因此试车速度应达到恒功点，以测试牵引设备的最大负荷状态。

根据制动工况的特性曲线，电制动力同样在恒力矩区的最高速度点达到最大，此点速度比牵引模式下的恒力矩速度范围要广范，在本示例中约为80km/h~8km/h。

2.2.1 列车空气制动系统试验对试车线的技术要求
空气制动分为常用制动(制动减速度为 1.0m/s2)、快速制动(制动减速度为1.2m/s2)和紧急制动(制动减速度为1.2m/s2)，常用制动和快速制动一般为电控混合制动，紧急制动仅使用空气制动，以保证其可靠性。

从电制动的特性曲线可以看出，在速度小于约8km/h后，电制动不能发挥全部能力会以一定的斜率减少，同时空气制动力以相同斜率增加以保证整车制动力保持不变，使车上乘客觉察不出电空制动力交替的任何变化，最大程度的提高整车的舒适度。

在速度小于约5m/h后电制动完全退出至零，全部为空气制动力。

因此从空气制动系统的功能试验来看，应该进行最高速度的常用制动试验。

为了试验紧急制动的距离，也应该从最高运行速度作为制动初始速度，当试车线长度不能满足条件是，可以通过试验速度的制动距离推算最高速度的制动距离。

可以说当试车线满足最高速度的常用制动距离要求后，最高速度的紧急制动距离也一定会满足。

2.2.2 列车防滑、防空转系统试验对试车线的技术要求
由于轮轨间的粘着系数随速度的升高而降低，因此列车的防滑和防空转系统在列车高速运动时最为重要，从防滑、防空转系统的试验要求出发，列车也应在最高速度下进行试验。

3试车线设计长度的计算分析
3.1 决定试车线设计长度的基本要素
试车过程包括起动阶段、惰行阶段与制动阶段。

列车起动阶段距离和制动阶段距离可以根据牵引特性曲线和最高试车速度计算，惰行阶段走行距离根据当前速度和所用时间计算。

其中最高速度是影响试车线长度的主要因素，根据以上分析，计算AW3与AW2工况下，3档次试车速度下的试车线的长度。

由于不同的列车具有不同的特性曲线，此计算仅选取一号线电客车最高运行速度为80km/h 的1:1动拖比（二号线动拖比为3:2）一号线列车进行示例计算。

3.2 起动阶段长度L1的计算
根据列车牵引曲线计算不同载荷工况下的起动加速度距离如表1所示。

表1 起动阶段长度距离L1的计算
常用制动减速度按1.0m/s2计算。

列车制动距离如表2所示。

表2 制动距离L2计算表
惰行阶段列车走行距离如计算表3。

列车惰行时间经过查找与多方询问（铁四院、长春轨道客车股份有限公司、深圳地铁、株洲电力机车有限公司）得到结果为无标准可参考。

经验值可以概括为2秒、6秒、10秒、12秒。

据此试车线有效长度计算中列车惰行时间取值为10秒较为安全。

表3 惰行阶段列车走行距离L3计算表
3.5 滑动式车档安装距离L4
3.5.1 实际施工车档长度（含摩擦块）：3m。

3.5.2滑移距离（按25km/h撞击速度计算）：5m
合计：L4=（3+5）m×2
3.6 安全距离L5
列车试车时距离车档安全距离：L5=10m×2。

3.7 列车长度L6
一号线列车长度为80m;二号线列车长度为100m。

3.8 试车线总长度L
L = L1+ L2 +L3+ L4+ L5+ L6；
计算列车长度采用二号线的五辆编组L6=100m，在示例的牵引曲线下试车线的计算长度如表4所示。

表4 试车线长度计算表
4结论
苏州一号线天平车辆段试车线实际设计及施工长度现状为1199m，根据以上分析的3档次试验需求的试车线距离，得出结论一号线试车线完全满足一、二号线电客车各种状态下的试车要求。

地铁车辆段试车线对保证列车的安全性和可靠性具有十分重要的作用，因此，在有条件时，试车线设计应尽可能满足最高运行速度的试车需求。

但是当用地条件受限制时，可针对不同性质的地铁车辆段按满足不同层次的试车要求确定车辆段试车线的设计方案，而必须得高速试车可在正线上实现。

参考文献：
【1】GB50157-2003，地铁设计规范；
【2】孙章何宗华徐金祥《城市轨道交通概论》2002年1月第2版中国铁道出版社
【3】赵惠祥谭复兴叶霞飞《城市轨道交通土建工程》2002年1月第2版中国铁道出版社
【4】张振淼《城市轨道交通车辆》2002年1月第2版中国铁道出版社
【5】西门子牵引与电制动计算B1.1.09
【6】苏州轨道交通一号线电客车三月检规程（试行）Q/SZGY J 11.04.02.008—2010
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。