新能源空铁关键技术及试验线工程

  完成单位:城市轨道交通设计院

  鉴定证书:川科信(评)字[2017]第012号

  成果水平:国际先进、部分国际领先

  简要技术说明:

  新能源空铁作为一种中等运量的城市轨道交通新制式,具有智能化、绿色化、轻量化、投资少及运维费用低等特点,综合优势显著,属国内外首创。本课题是企业自选课题,开展了列车-轨道梁桥耦合振动研究,研制了动力锂离子电池、车辆、轨道梁及道岔、信号控制系统,在此基础上完成了试验线建设、系统性能测试,并基于测试结果完成了新能源空铁相关标准研究,取得了许多重大突破。主要创新点如下:

  1.空铁列车-轨道梁桥空间耦合动力分析模型

  基于通用有限元分析软件,应用参数化设计语言建立了空铁列车动力学模型、轨道梁桥结构精细有限元模型,并通过轮轨动态耦合关系构建了空铁列车-轨道梁桥空间耦合动力分析模型。通过采用显隐式混合数值积分方法,国内首次在同一软件平台实现了空铁车辆-轨道梁桥耦合动力学仿真分析,现场动力测试结果验证了空铁车辆-轨道梁桥耦合动力学模型的可靠性,为空铁轨道交通车辆及轨道梁桥设计方案动力学评估及参数优化设计奠定了基础。

  2.基于锂离子电池系统的新能源空铁

  新能源空铁国内首次采用动力锂离子电池系统作为电源系统,创新设计的电池小车在箱梁内随转向架同步运行,无需进行高压输变电系统布设。完全自主知识产权的磷酸铁锂大容量单体电池内阻低,大电流放电性能良好,全覆盖、全过程检测电压、温度,提前预警故障;研发的主动均衡技术有效均衡电池容量,电池能源使用效率、电池组寿命、续航里程均得到提升,电池组使用安全可靠,充放电曲线平稳,能量充沛、安全稳定。

  3.独立自主研发的新能源空铁车辆

  新能源空铁车辆全新设计了紧凑型胶轮系统悬挂式转向架;整车轻量化技术具备国际领先水平;开发了完全自主知识产权的高安全性中心悬吊机构;首创了小空间液压制动技术;独特的转向架与车体间接口及贯通道的设计使空铁车辆具备极小曲线通过能力,差速器的使用使得车辆通过30米曲线弯道时噪音和磨耗达到最低。

  4.全新轨道梁设计

  轨道梁直接悬挂于墩柱,省去桥梁支座,节省工程造价,减少运营维护工作量;通过预埋锚栓与墩柱相连,方便安装与拆卸;桥墩采用冷弯成型制造工艺,减少焊接工程量,大大提高加工效率,节省制造工期,降低了工程投资;研发的梁间走行面无缝伸缩装置,减小列车过缝冲击,列车行走更为平稳,提高了乘坐舒适度。

  5.整体式平移道岔研发

  国内首创的整体平移式道岔梁,实现了道岔梁整体悬挂、平移、锁定及连接,结构紧凑;独特的道岔接口锁定及翻转装置实现了道岔的可靠锁定、车辆过岔接缝的连续过渡,保证了车辆平稳安全运行。

  6.基于电池组实时充放电曲线参数控车的信号系统

  独特的ATO智能动态多模式控车算法与电池管理系统(BMS)实时获取的电池电量、温度、放电曲线、故障状况等参数,动态调整控车算法,实现新能源电池供电效率使用最大化,乘客安全舒适兼顾最优化;以区域控制器为主体的区域控制器联锁一体化,由区域控制器ZC实现联锁功能,具备系统结构简洁、节省设备投资的优点,符合信号系统集成化发展的趋势。

  推广应用情况:

  研究成果已整体应用于中唐新能源空铁试验线工程的设计、装备制造及施工建设中,通过了四川省科学技术信息研究所、四川省科技情报学会组织的专家评审。为试验线工程的成功建成、运行提供了技术支撑,取得了显著的社会、经济和技术效益;丰富了中运量轨道交通系统,为我国增加了一种全新的轨道交通制式。

  新能源空铁关键技术的研发成功及试验线工程的建成运行,引起了国内外城市的广泛关注,具有广阔的市场前景。

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