北京地铁新线新技术的应用

1. 北京市轨道交通建设管理有限公司 2005.6.13 北京地铁新线新技术的应用

2. 内 容 • 北京地铁建设概况 • 地铁车辆技术 • 线路技术 • 供电技术 • 信号系统 • 指挥中心、AFC清算管理系统 • 总结

3. 北京地铁建设概况 • 北京地铁四号线、五号线、十号线(含奥运支线)项目已正式获得国家发改委的立项批复。 • 目前，本市轨道交通总计运营里程已达114公里，在建地铁五号线、地铁四号线和地铁十号线，在建里程88.46公里。拟建首都机场线27公里。

4. 5号线的车辆新技术 • 5号线车辆系统生产厂家 • 车体： 长春客车工厂 • 电传动系统和空调：日本日立公司 • 制动： 德国克诺尔公司 • 重点介绍电气牵引和电气制动的新技术

5. 车辆新技术—主电动机（1） 最大特点：无速度传感器 国内地铁首次采用该项技术！ 优点： 1）电机的小型轻量化 2）提高系统可靠性 3）保养容易、降低保养费用 不用安装、拆卸传感器、 不用 确认传感器动作 5号线和13号线的主电动机

6. V c 车辆新技术—主电动机（2） 牵引后速度的推算 电机 速度传感器 电机 滑行 Iqp ,Iq Idp 有速度传感器的情况 没有速度传感器的情况 Fs 《速度推算方式》 逆变器频率 根据逆变器频率和实际转子频率的差值不同扭矩电流不同 Vc 磁通量 转子电流 (扭矩电流) Fr 电机 转子 在扭矩电流控制下能够同时实现速度推算和高速扭矩应答 30 40 50 时间[s] 实际扭矩频率 行车试验结果

7. 车辆新技术—主电动机（3） • 减轻维护负担 • 尘埃对策 （压入式风扇，将无滤网的冷却风压入产生正压来排除尘埃的构造） • 使用日立的新油脂RIMAKUSU HS2注入油箱盖，实现无加油运行 • 高可靠性 -由于使用铝转子防止逆变器高频共振 • 低噪音化 • 压入风扇周围隔音化构造 （专利编号：P3211826）

8. 车辆技术—逆变器 • 从13号线开始采用IGBT元件 -通过高开关频率降低电磁噪音 -模块结构可以实现小型轻量化 • 光纤反馈 -IGBT的故障防止，提高可靠性 IGBT 门驱动 逻辑部 光纤 指令信号 保护装置 （联锁）

9. E cf V I dp I q 1 I qp I F F q s inv i , i , i u v w 车辆技术—逆变器控制 • 从13号线开始采用矢量控制 -快速的控制反应 -提高低速区的扭矩控制 ＩＮＶ ＩＭ *1 励磁电流FF控制与 差频自动修正方式 自动弱磁场控制 门极 电流 矢量控制 信号 指令 电压矢量 演算 d 电流控制 脉宽 （ＡＣＲ） 调制 （ＰＷＭ） 差频 频率 演算 演算 *2 扭矩电流FB 补偿 常量波动修正 电流矢量 探测 *1 ：前馈 *2 ：反馈

10. 车辆新技术—全电气制动 （5号线） 电制动 速度 空气制动 检测停止信号 电气空气混合方式 下降变化率的控制使 扭矩冲击缓和 扭矩电流指令 混合 混合 车辆速度 只在电气制动下才 电制动 速度 真正停止 空气制动 全电气制动停止控制 维持一定的减速力量 混合 没有混合 行车试验结果 电气空气混合方式和全电气制动停止控制方式的比较 电气空气混合方式和全电气制动停止控制方式的比较 行车试验结果 • 提高乘坐舒适度 • 减低机械制动装置的磨耗 • 降低制动器产生的噪音

11. 车辆技术—5号线的列车监控装置（TMS装置） • 提高数据传输速度 -干线： 从13号线的19.2Kbps提高到5号线的2.4Mbps -设备： 从13号线的9.6Kbps提高到5号线的38.4Mbps 实现了监控信息量以及设备信息记录的相应改善！ • 追加了自我诊断画面

12. 车辆新技术—车体及内装 • 首次采用不锈钢车体 • 5号线192辆动车组，全部采用不锈钢车体 • 车辆轻量化，不用涂漆 • 内装 车辆制造厂聘请德国著名的专业设计公司对车辆的外观造型、内部 装饰进行设计，使得外部新颖别致、内部美观大方，体现了现代运 输工具的流行与时尚

13. 车辆技术—服务的改善 • 空调通风系统 • 首次国产全列车空调地铁车，填补了B型地铁车空调系统的空白 • 每车设2台25000Kcal/h空调机组，机组采用日立公司提供的薄型结构，采用环保型制冷剂R407C • 安装幅流风机，提高客室和司机室的微风速 • 具有客室应急通风功能 • 司机室设风量及风向可调的送风单元

14. 车辆新技术—安全运行 • 车门 • 采用电动内藏侧拉门，增加了门系统安全可靠性 • 能量吸收结构新型车钩缓冲装置 • 车辆前端采用能量吸收结构 • 全列配置带有可变形压溃管的国际知名品牌的车钩缓冲装置 • 乘客紧急疏散 头车前端设置紧急疏散门，车辆连接处设置大的贯通道

15. 线路技术—移动焊接和减振 • 钢轨洞内移动焊接技术 优点为焊接质量高、节约工期、不用设置较大的焊轨基地。 • 10～20dB减振技术研究应用 • 弹性支撑梯形轨枕技术，由梯形轨枕、弹性支墩、混凝土底座构成。其优点为减振降噪效果好、重量轻、易维修、施工简便等，符合本档次的减振要求。 • 新型蛋型减振器，可解决高架桥的振动和噪声问题，其动静比达到1.15，减振达到15dB。符合本档次的减振要求。

16. 线路技术—隔振支座 国内外首次应用钢弹簧隔振桥梁支座技术

17. 线路技术—无缝线路铺设 • 在地铁13号线采用一次铺设无缝线路技术 • 解决了夜间维修困难，运营初期轮轨振动与噪声振动大等问题 • 节省了初期投资

18. 供电技术－再生电能吸收装置 电容储能式变电所用再生电能吸收装置，有效的防止了再生失效，节约了电能，且含有稳定牵引网电压作用。

19. 供电技术－供电系统接线 • 10kV系统采用双环网接线方式 • 变电所10kV侧采用单母线分段接线，两段母线间设置母联开关；每座开闭所从城市电网引入两回相独立电源，两回电源分别接在该变电所的两个分段母线上；其它变电所从相邻变电所分别引入两回10kV电源。 • 特点 • 变电所出口设置越区隔离开关柜，在一牵引变电所解列时，可优先采用牵引网电压质量较好的大双边供电； • 系统可靠性高，除接触轨外，供电系统在任何两个一次单体设备故障下（n－2），仍可保证向地铁的正常供电。

20. 供电技术－采用钢铝复合接触轨 • 牵引网采用导电性能好、重量轻、安装方便、便于运营维护的钢铝复合轨；优点是重量轻，单位电阻较小，牵引网的压损和电能损耗均明显降低。 • 减少了变电所数量； • 减少了整个供电系统的运营维护工作量，节约了运营成本。。 • 新型接触轨防护系统研究应用 研制新型复合材料绝缘体及配套防护系统，确定了三种型式的组合安装系统，并进行了试验段的试验 。

21. 供电技术－750V系统杂散电流防护 • 杂散电流监测系统采用集中式综合测试系统，测试及数据处理装置与变电所综合自动化系统接口，并将处理和统计后的数据经通信通道传至监控中心，并可转发至相关运营维护部门。

22. 指挥中心、AFC清算管理中心网络化应用 • 指挥中心的功能 • 集中信息 • 协调各线 • 应急指挥 • 统一接口 • AFC清算管理中心的功能 • 数据管理 • 清算对帐 • 票务中心 • 运营管理 北京地铁将很快结束人工售票、检票的历史！

23. 北京市轨道交通指挥控制体系结构图

24. 自动售检票系统总体框架示意图

25. 总结 • 以上我们简单介绍了将在北京市地铁新线中各种新技术的应用，通过采用这些新技术，使得北京地铁新线在各个方面都体现了前所未有的改变，当然，其中还存在着一些问题，这就需要我们地铁工作者再接再厉，我相信在08年奥运会到来之际，北京地铁会以一个崭新的姿态为世界人民服务。

26. 谢 谢！