IN地鐵時刻?番外番V03C：天津地鐵1號線一期列車牽引及輔助系統(tǒng)的演變史

2023-09-07 19:23 作者:BIT0865 0人讀過 | 我要投稿

【內(nèi)容來源】

[1]?李毅, 甲波. 天津地鐵1號線地鐵列車[J]. 機車電傳動, 2006(3): 54-58.

[2]?李思睿. 天津地鐵1號線LB接觸器故障處理[J]. 山東工業(yè)技術(shù), 2018(8): 137.

[3]?戴源廷, 余澤軍, 賀麗偉, 肖彥君. 天津地鐵1號線列車編組4輛擴編為6輛工程[J]. 鐵道機車車輛, 2012, 32(3): 93-96.

[4]?李玉山, 李思睿, 薛江,?王江峰,?安泊晨,?祖紹鵬. 城市軌道交通車輛牽引系統(tǒng)自主化改造技術(shù)方案研究[J]. 現(xiàn)代城市軌道交通, 2022(10): 30-36.

天津1號線一期列車于2005年8月起陸續(xù)運往雙林車輛段，于2006年6月12日起（1號線改造工程完工后）陸續(xù)投入運營。注意：

1號線一期列車的制造商型號目前有爭議。雖然廣為流傳的說法是 DKZ9，但是《天津地鐵一號線車輛運營、維護(hù)和修理手冊》記載“天津地鐵車輛電氣線路原理圖圖號為 DKZ12A-00-00-000DY”，up 傾向于認(rèn)為 DKZ9 和 DKZ12 都有（與幾節(jié)編組相關(guān)）。
現(xiàn)時1號線使用的列車均采用三菱電機制異步牽引電機（一期列車既有車廂 MB-5114-A、擴編車廂 MB-5114-A2，東延線列車 MB-5114-A3），電機的額定功率 180 kW、額定輸入電壓 550 V、額定輸入電流 240 A。以下的“三菱機器”和“縱橫機器”均指牽引逆變器和輔助電源。

三菱機器時期

1號線一期列車制造當(dāng)時，101~117為4節(jié)編組（2M2T，Tc-M-M-Tc），118~125為6節(jié)編組（3M3T，Tc-M-T-M-M-Tc），牽引逆變器和輔助電源均為自然風(fēng)冷機器，由三菱電機原設(shè)計（少數(shù)為日本原產(chǎn)，多數(shù)為株洲時菱交通設(shè)備代工生產(chǎn)），為三菱電機在中國大陸的第三個交流傳動系統(tǒng)應(yīng)用案例（前兩個分別為NJ1型柴油機車和DJF2型動車組）。

牽引逆變器（MAP-164-75VD138）采用1C2M2群方式控制，每臺牽引逆變器箱設(shè)有兩組IGBT變流模塊（分別布置在箱體兩側(cè)），每組模塊獨立驅(qū)動一臺轉(zhuǎn)向架上的兩臺牽引電機。

牽引逆變器箱正面蓋板，其左上角為銘牌，右側(cè)為其中一個變流模塊（以上兩張圖來自 @西直門站二層站臺）

牽引系統(tǒng)采用矢量控制技術(shù)，以在車輪空轉(zhuǎn)（牽引）或滑行（電制動）時實現(xiàn)快速、精確的實時控制，并可在輸入過電流、控制電壓過低、相間不平衡、通信故障、門極電壓過低、輸出過電流、濾波電容欠壓等情況下進(jìn)行故障保護(hù)。
輔助電源（NC-EBT145A）同樣采用IGBT變流模塊，由輔助隔離開關(guān)、輔助熔斷器、輔助逆變器及高速斷路器等組成，整機總?cè)萘?145 kVA，可為車載設(shè)備提供 3AC 380V、AC 220V、DC 110V、DC 24V 四種電壓。

現(xiàn)時1號線所有的4節(jié)編組列車均已擴編為6節(jié)編組，擴編后一期列車（未更新車）的牽引及輔助系統(tǒng)配置如下：

解釋一下擴編車廂使用的 NC-EBT145AA。如果新加拖車車廂不設(shè)置輔助電源（SIV），只通過既有的兩臺SIV對整列車供電，則SIV的容量與整列車夏季最大負(fù)載大小基本相當(dāng)，沒有余量，無法應(yīng)對車輛啟動瞬間的瞬時過載。北京13號線的 DKZ5/6 擴編沒有額外增加SIV，但其SIV（SVI-H113A）容量較大（180 kVA），天津要想效仿北京這么做，既有的SIV也要相應(yīng)更換為大容量的新機器，從而導(dǎo)致成本增加、工期延長、改裝十分繁瑣，因此天津1號線的擴編采用原有“一臺SIV給兩節(jié)車廂供電”的方案不變。不過有了這一教訓(xùn)，后續(xù)天津2號線一期列車的 NC-EBT185A、3號線一期列車的 NC-EBT185B 把整機總?cè)萘刻嵘搅?185 kVA。

擴編列車的SIV擴展供電示意圖，任意SIV出現(xiàn)故障時，均可通過閉合RFK斷路器進(jìn)行擴展供電

縱橫機器時期

1號線一期列車目前面臨運營能耗大、控制精度差、牽引系統(tǒng)及配件停產(chǎn)斷供等諸多問題，目前已啟動牽引及輔助系統(tǒng)的國產(chǎn)化改造工程。首列改造完成的列車為123號車組，未來所有一期列車都會接受改造。

改造工程不更換牽引電機（但調(diào)整其電氣接口），通過取消和替換有關(guān)機器，每列車可實現(xiàn)減重約 8000 kg、每年省電約 4897200 kWh。

改造工程的亮點包括：

原有列車雖然具備高壓母線，但是它是互不相連的三根母線（每個 T-M 動力單元各一根）；改造后列車使用一根整列貫通的高壓母線，其通過母線熔斷器箱（BF）和母線斷路器箱（BHB）進(jìn)行分段過流保護(hù)，提升母線故障時的車輛可用性。另外，改造后列車取消了獨立的電抗器箱，將電抗器集成在新的牽引逆變器（TKQ509SA-2000）內(nèi)，牽引逆變器的控制方式也改為1C4M1群方式。
新的輔助電源（TKQ527SA-2000 或 TKQ528SA-2000，待確認(rèn)）為高頻隔離、并網(wǎng)供電機器，通過TCMS系統(tǒng)對內(nèi)部的并網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行控制。三臺輔助電源為整列車的負(fù)載同時供電，當(dāng)出現(xiàn)母線短路故障時可實現(xiàn)分段供電，提高了列車供電系統(tǒng)的冗余性。