1地鐵電力工程車(chē)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)的概述
 

內(nèi)燃機(jī)車(chē)，是將內(nèi)燃機(jī)作為原動(dòng)力并借助傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的機(jī)車(chē)，通常包括柴油機(jī)車(chē)與燃?xì)廨啓C(jī)車(chē)，由于燃?xì)廨啓C(jī)車(chē)相較于柴油機(jī)車(chē)而言，具有效率低、成本高、噪音大等缺陷，因此其發(fā)展要相對(duì)落后。我國(guó)地鐵當(dāng)中所采取的內(nèi)燃機(jī)基本上都是柴油機(jī)，將氣缸內(nèi)燃油燃燒的熱能通過(guò)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)車(chē)牽引特性所需要的機(jī)械能，并由柴油曲軸輸出，而后再借助走行部來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。作為建筑工程的主干力量，工程車(chē)的出現(xiàn)使得建筑工程的進(jìn)度大大增加，有效地節(jié)約了人力，被廣泛地應(yīng)用在工程運(yùn)載、搶修、挖掘等環(huán)節(jié)當(dāng)中。所謂電力工程車(chē)，便是以電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的工程車(chē)，其所需電能通常是由電化氣鐵路供電系統(tǒng)的接觸網(wǎng)、第三軌所供給的[1]。電力工程車(chē)是地鐵的建設(shè)階段、運(yùn)營(yíng)籌備階段、試運(yùn)營(yíng)階段以及正式運(yùn)營(yíng)階段等各個(gè)階段當(dāng)中的不可或缺的一個(gè)軌道工程運(yùn)輸工具。
 

2地鐵電力工程車(chē)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)的對(duì)比
 

在將地鐵電力工程車(chē)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，我們主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)作出分析：
 

（1）能量汲取形式的對(duì)比。內(nèi)燃機(jī)車(chē)的能量來(lái)源于機(jī)車(chē)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的燃燒柴油，并利用四沖程做功；而電力工程車(chē)的能量則是從外部所汲取的，利用車(chē)輛頂部的受電弓來(lái)與電氣化鐵路上方的電力牽引線相碰接，以驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)的運(yùn)作。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，前者是以燃油為燃料，后者是以電流來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)行駛。
 

（2）所用能量特征的對(duì)比。內(nèi)燃機(jī)車(chē)在給出標(biāo)準(zhǔn)軌道的前提下，能夠自身攜帶水和燃料，因此在任何時(shí)候都能夠運(yùn)行，受到的影響因素少。而電力工程車(chē)借助電動(dòng)機(jī)來(lái)做功，要求地鐵上方必須有相應(yīng)的電力牽引線且必須在工程車(chē)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中與車(chē)頂電弓相接觸，因此，在接觸網(wǎng)發(fā)生問(wèn)題的情況下，電力工程車(chē)往往只能困在路上等待救援[2]。

（3）運(yùn)用方面的對(duì)比。由于內(nèi)燃機(jī)車(chē)可以作為調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)與干線機(jī)車(chē)來(lái)使用，目前內(nèi)燃機(jī)車(chē)在我國(guó)地鐵當(dāng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。而電力工程車(chē)受到自身能量汲取方式的局限，并且其牽引力大、可重載，故主要被用作為干線機(jī)車(chē)。
 

（4）慣性的對(duì)比。內(nèi)燃機(jī)車(chē)借助高溫膨脹燃?xì)鈦?lái)給車(chē)輛的運(yùn)行提供驅(qū)動(dòng)，是一種熱機(jī)機(jī)車(chē)，其慣性是后拉前沖的直沖動(dòng)力，利用一貫前沖的動(dòng)力來(lái)在牽引車(chē)輛時(shí)拉動(dòng)車(chē)輛運(yùn)行[3]。電力工程車(chē)是一種電動(dòng)工程車(chē)，它將直流點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，因此運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)，借助平穩(wěn)均衡的動(dòng)力來(lái)牽引車(chē)輛。通過(guò)多方面的對(duì)比我們可以看出，內(nèi)燃機(jī)車(chē)具有適應(yīng)性強(qiáng)、動(dòng)力強(qiáng)勁且拉力大的優(yōu)勢(shì)，相比較電力工程車(chē)來(lái)說(shuō)更加可靠與靈活；電力工程車(chē)則具有功率大、不需隨時(shí)補(bǔ)充燃料、方便集中整治等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)噪音污染小，且以電力驅(qū)動(dòng)的方式大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，我們應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情況，在綜合考慮電力工程車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)各自的優(yōu)勢(shì)與不足的基礎(chǔ)上來(lái)進(jìn)行選用，從而有效地減輕地鐵工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障城市交通軌道系統(tǒng)的良好運(yùn)作[4]。
 

3電力+內(nèi)燃雙能源工程車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
 

3.1概述
 

南京地鐵3、10號(hào)線電力+內(nèi)燃雙能源工程車(chē)的控制系統(tǒng)，主要沿用了株機(jī)公司當(dāng)前研制生產(chǎn)的多款電力工程車(chē)的成熟完善的總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。同時(shí)，兼容柴油發(fā)電機(jī)組的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。
 

3.2網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方案
 

（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如（圖1）所示；

（2）方案說(shuō)明機(jī)車(chē)重聯(lián)總線（Trainbus）采用WTB總線。通過(guò)初始化，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)的重聯(lián)編組。主控車(chē)通過(guò)WTB總線把牽引制動(dòng)命令傳送給從動(dòng)車(chē)，從動(dòng)車(chē)的狀態(tài)數(shù)據(jù)等信號(hào)通過(guò)WTB總線反饋給主控車(chē)。車(chē)輛總線（Vehiclebus）采用MVB圖1總線。車(chē)輛控制單元CCU作為總線的主控制器，通過(guò)MVB總線與牽引控制單元DCU、司機(jī)室輸入輸出CIO、低壓柜輸入輸出模塊MIO、司機(jī)顯示器VDU、輔助逆變控制單元SIV等部分進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。RS485局域網(wǎng)。設(shè)備級(jí)：主司控器的級(jí)位信號(hào)通過(guò)硬線輸入給MIO/CIO模塊

（3）各部件主要功能。
①中央控制單元CCU。CCU包括2個(gè)VCM模塊、1個(gè)GWM模塊、1個(gè)ERM模塊組成。
②網(wǎng)關(guān)模塊GWM每臺(tái)機(jī)車(chē)裝有1個(gè)WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM，位于司機(jī)室內(nèi)，WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM通過(guò)多功能車(chē)輛總線MVB與車(chē)輛控制模塊VCM通信。WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM是TCMS實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)重聯(lián)運(yùn)行的核心模塊，具備如下功能：列車(chē)級(jí)過(guò)程控制：執(zhí)行諸如牽引/制動(dòng)控制等一系列與機(jī)車(chē)重聯(lián)運(yùn)行有關(guān)的控制功能；列車(chē)總線管理：具有絞線式列車(chē)總線WTB的管理能力；列車(chē)級(jí)數(shù)據(jù)通信：與TCMS系統(tǒng)的車(chē)輛控制模塊VCM進(jìn)行與機(jī)車(chē)重聯(lián)運(yùn)行有關(guān)的數(shù)據(jù)交換。
③車(chē)輛控制模塊VCM每臺(tái)機(jī)車(chē)裝有2個(gè)車(chē)輛控制模塊VCM，互為冗余，位于司機(jī)室內(nèi)，車(chē)輛控制模塊VCM通過(guò)多功能車(chē)輛總線MVB與其他設(shè)備通信。車(chē)輛控制模塊VCM是TCMS的核心模塊，具備如下功能：機(jī)車(chē)邏輯控制：執(zhí)行諸如牽引/制動(dòng)控制、空電聯(lián)合控制、超速保護(hù)和輔機(jī)控制等一系列邏輯控制功能；車(chē)輛總線管理：具有多功能車(chē)輛總線MVB的管理能力，并且能夠進(jìn)行主權(quán)轉(zhuǎn)移；數(shù)據(jù)通信：與TCMS系統(tǒng)的其他設(shè)備及非TCMS的智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。
④記錄存儲(chǔ)模塊ERM。每臺(tái)機(jī)車(chē)裝有1個(gè)事件記錄模塊ERM，位于司機(jī)室內(nèi)，事件記錄模塊ERM通過(guò)多功能車(chē)輛總線MVB獲取完整其功能的所有數(shù)據(jù)。事件記錄模塊ERM是TCMS完成故障診斷、數(shù)據(jù)記錄與轉(zhuǎn)儲(chǔ)的核心模塊，具備如下功能：故障診斷：完成車(chē)載的故障診斷功能，并通過(guò)VDU報(bào)告給司機(jī)；數(shù)據(jù)記錄：司機(jī)操作數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)的記錄，將車(chē)輛控制模塊VCM的故障數(shù)據(jù)具體化；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)：將記錄的數(shù)據(jù)下載，供便攜式維護(hù)工具分析。
⑤司機(jī)顯示器VDU（外形圖等）VDU的主要功能是顯示機(jī)車(chē)的列車(chē)級(jí)、機(jī)車(chē)級(jí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障信息，顯示柴油發(fā)電機(jī)組、制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)部分參數(shù)的設(shè)定和集成部分機(jī)車(chē)控制按鈕，并具有觸摸功能。⑥CIO/MIO模塊負(fù)責(zé)采集司機(jī)命令和輸出相關(guān)顯示信息（通過(guò)儀表、顯示燈實(shí)現(xiàn)），以及機(jī)車(chē)的大部分開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)的輸入和輸出。
 

4結(jié)束語(yǔ)
 

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷提高這一背景下，城市軌道交通系統(tǒng)也有了越來(lái)越好的完善。伴隨著先進(jìn)科技逐漸被引入到地鐵系統(tǒng)當(dāng)中，地鐵電力工程車(chē)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車(chē)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)的不足，使得地鐵的安全性與可靠性有了進(jìn)一步提升。通過(guò)對(duì)地鐵電力工程車(chē)與內(nèi)燃機(jī)車(chē)的比較分析，我們可以更好地具體運(yùn)行工作當(dāng)中結(jié)合實(shí)際情況來(lái)選擇最佳的車(chē)輛。
 

作者：楊陽(yáng) 單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司