智軌電車多功能救援車的設(shè)計與研究

李醒煜 蔣小晴 劉 瀏 楊 勇 龐潔明 陳超錄

（1.中車株洲電力機車研究所有限公司，湖南株洲 412007；2.韶關(guān)市交通投資建設(shè)有限公司，廣東韶關(guān) 512023；3.株洲中車時代電氣股份有限公司，湖南株洲 412001）

在城市不斷發(fā)展的當(dāng)前，城市軌道交通發(fā)展應(yīng)用越來越廣泛[1]。軌道車輛的救援車作為軌道交通系統(tǒng)里重要組成部分，為車輛的運行提供安全保障。

智軌電車是一種采用全軸轉(zhuǎn)向技術(shù)、軌跡跟隨控制技術(shù)，通過主動安全、車載信號、機器視覺控制等對車輛行駛進行電子約束的全電力驅(qū)動、沿虛擬軌道運行的鉸接式膠輪車輛[2]。智軌電車作為一種新型的城市軌道交通工具，不需要物理軌道承載，只需要在路面上的虛擬軌道標線即可行駛[3]。智軌電車需要占用道路資源，智軌電車在線路運行中出現(xiàn)故障時會嚴重影響運營并造成交通擁堵。

目前傳統(tǒng)軌道交通救援車輛僅能滿足牽引功能，無法滿足給故障車輛提供電源、氣源、液壓源等功能，只能做到牽引回庫，救援時間長、救援效率低。本文提出的針對智軌電車的專用多功能救援車，在智軌電車需要補氣、補液、補電的情況下，可以快速趕到現(xiàn)場對智軌電車對氣源、液壓源、電力源進行快速補充，使其可以在短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行，最大限度降低對運營的影響。如果出現(xiàn)重大故障無法繼續(xù)運行或運行會產(chǎn)生重大安全隱患，救援車也能牽引（硬拉）故障智軌電車快速回到車輛基地。在救援過程中，被救援車仍可實現(xiàn)轉(zhuǎn)向操作，在道路上行駛更方便和安全。

2019年12月，宜賓智軌T1線的順利開通，標志著ART在合規(guī)性、城市適應(yīng)性、產(chǎn)品可靠性等方面通過了全方位的實踐和檢驗[4]。智軌電車的專用多功能救援車也在宜賓T1線路的實際運用中驗證了設(shè)計的合理性和可行性，為后續(xù)應(yīng)用提供了有效參考。

1 救援車與智軌電車的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)

智軌電車的專用多功能救援車專門針對智軌電車的實際運行進行現(xiàn)場救援工作，與智軌電車的各個系統(tǒng)進行相關(guān)聯(lián)動。

救援車與智軌電車的關(guān)聯(lián)示如圖1所示。

圖1 救援車與智軌電車的關(guān)聯(lián)

智軌救援車包含充電裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、風(fēng)源系統(tǒng)、托舉系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，可與智軌電車對應(yīng)的系統(tǒng)進行連接，滿足智軌電車救援要求。

智軌電車包含動力電池、蓄電池、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、車輛連接系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、車體系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等，是一種以膠輪承載虛擬軌跡導(dǎo)向儲能式100%低地板的新型公共交通新制式。

2 救援車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

障車或事故車的拖牽、托舉作業(yè)，控制系統(tǒng)除了保證動作可靠、平穩(wěn)外，需要設(shè)置各種安全保護功能，保證產(chǎn)品的操作安全性。車輛牽引鉤可與智軌電車的車鉤通過硬牽引桿牽引，便于連接。

救援車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智軌快運系統(tǒng)快速充電系統(tǒng)拓撲

救援車的硬牽引桿安裝位置需設(shè)在車輛尾部的左右對稱中心位置，安裝位置的水平高度與智軌車輛的牽引桿安裝位置保持匹配。安裝牽引桿時可調(diào)節(jié)托臂變幅，實現(xiàn)小范圍牽引桿調(diào)動，方便安裝。

移動充電裝置需具備供電功能，可同時滿足給智軌電車的動力電池、輔助電源、助力轉(zhuǎn)向電機、低壓蓄電池供電。

3 救援車主要系統(tǒng)

救援車的充電系統(tǒng)由機柜、人機界面、配電單元、監(jiān)控模塊和充電整流模組成。充電機采用模塊化設(shè)計，具備安裝調(diào)試方便、運行維護簡單、性能穩(wěn)定、實用性強等特點，滿足長時間車載移動的震動要求，觸摸式操作顯示屏可實現(xiàn)交互式人機界面。在充電階段，智軌電車的BMS實時監(jiān)測智軌電車電池電壓、電流和溫度等參數(shù)，并與充救援車的充電系統(tǒng)進行通信，以供充電系統(tǒng)及時調(diào)整輸出電壓、電流[5-6]。

車載充電系統(tǒng)的具體參數(shù)如表1所示。

表1 車載充電系統(tǒng)參數(shù)

救援車充電系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 智軌快運系統(tǒng)快速充電系統(tǒng)輸出電流

4 救援模式

智軌電車發(fā)生故障時，智軌電車的應(yīng)急救援過程由控制中心根據(jù)現(xiàn)場實際情況和故障的程度進行決策，確定是否進行救援以及救援的方式，并對整個救援過程進行控制。司機進行故障初步故障判斷、車輛狀態(tài)評估以及救援準備等工作[7-8]。

智軌電車救援車主要提供兩種救援模式，即靜態(tài)救援和動態(tài)救援。

4.1 靜態(tài)救援

靜態(tài)救援指智軌車輛在發(fā)生故障或事故以后，需要通過智軌救援車輛到達事故現(xiàn)場對故障智軌車輛的高低壓系統(tǒng)、風(fēng)源系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供接口進行修復(fù)，修復(fù)完成后不需要救援車將智軌車牽引回庫，智軌車可以繼續(xù)正常運行[9]。

救援車靜態(tài)救援流程如圖4所示。

圖4 救援車靜態(tài)救援流程

4.2 動態(tài)救援

動態(tài)救援指車輛在發(fā)生故障、事故后，無法在現(xiàn)場通過調(diào)整、更換故障部件恢復(fù)車輛，需要將故障的智軌車輛通過救援車牽引至維保場進行維修的救援模式[10-12]。

救援車動態(tài)救援流程如圖5所示。

圖5 救援車動態(tài)救援流程

5 結(jié)語

智軌快運系統(tǒng)作為一種新型中運量軌道交通制式，為解決城市公共交通問題提供了一種新選擇。本文針對智軌電車運行方式特點，提出了針對智軌電車的多功能專用救援車，可以快速趕到現(xiàn)場對智軌電車對氣源、液壓源、電力源進行快速補充，使其可以短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行，最大限度降低對運營的影響，提高智軌快運系統(tǒng)線路運營效率。該救援車的設(shè)計效果在宜賓的實際運用中得到了驗證。