1地鐵電力工程車與內(nèi)燃機(jī)車的概述
 

內(nèi)燃機(jī)車，是將內(nèi)燃機(jī)作為原動力并借助傳動裝置來驅(qū)動車輪的機(jī)車，通常包括柴油機(jī)車與燃?xì)廨啓C(jī)車，由于燃?xì)廨啓C(jī)車相較于柴油機(jī)車而言，具有效率低、成本高、噪音大等缺陷，因此其發(fā)展要相對落后。我國地鐵當(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傳動裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)車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驅(qū)動機(jī)車動輪的轉(zhuǎn)動。作為建筑工程的主干力量，工程車的出現(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)用在工程運載、搶修、挖掘等環(huán)節(jié)當(dāng)中。所謂電力工程車，便是以電動機(jī)來驅(qū)動車輪的工程車，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]。電力工程車是地鐵的建設(shè)階段、運營籌備階段、試運營階段以及正式運營階段等各個階段當(dāng)中的不可或缺的一個軌道工程運輸工具。
 

2地鐵電力工程車與內(nèi)燃機(jī)車的對比
 

在將地鐵電力工程車與內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行對比時，我們主要可以從以下幾個方面來作出分析：
 

（1）能量汲取形式的對比。內(nèi)燃機(jī)車的能量來源于機(jī)車發(fā)電機(jī)內(nèi)部的燃燒柴油，并利用四沖程做功；而電力工程車的能量則是從外部所汲取的，利用車輛頂部的受電弓來與電氣化鐵路上方的電力牽引線相碰接，以驅(qū)動機(jī)車的運作。從本質(zhì)上來說，前者是以燃油為燃料，后者是以電流來驅(qū)動機(jī)車行駛。
 

（2）所用能量特征的對比。內(nèi)燃機(jī)車在給出標(biāo)準(zhǔn)軌道的前提下，能夠自身攜帶水和燃料，因此在任何時候都能夠運行，受到的影響因素少。而電力工程車借助電動機(jī)來做功，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運行過程當(dāng)中與車頂電弓相接觸，因此，在接觸網(wǎng)發(fā)生問題的情況下，電力工程車往往只能困在路上等待救援[2]。

（3）運用方面的對比。由于內(nèi)燃機(jī)車可以作為調(diào)車機(jī)車與干線機(jī)車來使用，目前內(nèi)燃機(jī)車在我國地鐵當(dāng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。而電力工程車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。
 

（4）慣性的對比。內(nèi)燃機(jī)車借助高溫膨脹燃?xì)鈦斫o車輛的運行提供驅(qū)動，是一種熱機(jī)機(jī)車，其慣性是后拉前沖的直沖動力，利用一貫前沖的動力來在牽引車輛時拉動車輛運行[3]。電力工程車是一種電動工程車，它將直流點作為驅(qū)動動力，因此運行相對平穩(wěn)，借助平穩(wěn)均衡的動力來牽引車輛。通過多方面的對比我們可以看出，內(nèi)燃機(jī)車具有適應(yīng)性強(qiáng)、動力強(qiáng)勁且拉力大的優(yōu)勢，相比較電力工程車來說更加可靠與靈活；電力工程車則具有功率大、不需隨時補(bǔ)充燃料、方便集中整治等優(yōu)點，同時噪音污染小，且以電力驅(qū)動的方式大大減少了對環(huán)境的污染。在實際應(yīng)用過程當(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、內(nèi)燃機(jī)車各自的優(yōu)勢與不足的基礎(chǔ)上來進(jìn)行選用，從而有效地減輕地鐵工作人員的勞動強(qiáng)度，保障城市交通軌道系統(tǒng)的良好運作[4]。
 

3電力+內(nèi)燃雙能源工程車系統(tǒng)設(shè)計
 

3.1概述
 

南京地鐵3、10號線電力+內(nèi)燃雙能源工程車的控制系統(tǒng)，主要沿用了株機(jī)公司當(dāng)前研制生產(chǎn)的多款電力工程車的成熟完善的總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。同時，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）方案說明機(jī)車重聯(lián)總線（Trainbus）采用WTB總線。通過初始化，實現(xiàn)機(jī)車的重聯(lián)編組。主控車通過WTB總線把牽引制動命令傳送給從動車，從動車的狀態(tài)數(shù)據(jù)等信號通過WTB總線反饋給主控車。車輛總線（Vehiclebus）采用MVB圖1總線。車輛控制單元CCU作為總線的主控制器，通過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：主司控器的級位信號通過硬線輸入給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VCM模塊、1個GWM模塊、1個ERM模塊組成。
②網(wǎng)關(guān)模塊GWM每臺機(jī)車裝有1個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通過多功能車輛總線MVB與車輛控制模塊VCM通信。WTB/MVB網(wǎng)關(guān)模塊GWM是TCMS實現(xiàn)機(jī)車重聯(lián)運行的核心模塊，具備如下功能：列車級過程控制：執(zhí)行諸如牽引/制動控制等一系列與機(jī)車重聯(lián)運行有關(guān)的控制功能；列車總線管理：具有絞線式列車總線WTB的管理能力；列車級數(shù)據(jù)通信：與TCMS系統(tǒng)的車輛控制模塊VCM進(jìn)行與機(jī)車重聯(lián)運行有關(guān)的數(shù)據(jù)交換。
③車輛控制模塊VCM每臺機(jī)車裝有2個車輛控制模塊VCM，互為冗余，位于司機(jī)室內(nèi)，車輛控制模塊VCM通過多功能車輛總線MVB與其他設(shè)備通信。車輛控制模塊VCM是TCMS的核心模塊，具備如下功能：機(jī)車邏輯控制：執(zhí)行諸如牽引/制動控制、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；車輛總線管理：具有多功能車輛總線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記錄存儲模塊ERM。每臺機(jī)車裝有1個事件記錄模塊ERM，位于司機(jī)室內(nèi)，事件記錄模塊ERM通過多功能車輛總線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)儲的核心模塊，具備如下功能：故障診斷：完成車載的故障診斷功能，并通過VDU報告給司機(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，將車輛控制模塊VCM的故障數(shù)據(jù)具體化；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲：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)車的列車級、機(jī)車級運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障信息，顯示柴油發(fā)電機(jī)組、制動系統(tǒng)的相關(guān)信息，實現(xiàn)機(jī)車部分參數(shù)的設(shè)定和集成部分機(jī)車控制按鈕，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（通過儀表、顯示燈實現(xiàn)），以及機(jī)車的大部分開關(guān)量信號、模擬量信號的輸入和輸出。
 

4結(jié)束語
 

在我國經(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，地鐵電力工程車的出現(xiàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車與內(nèi)燃機(jī)車的不足，使得地鐵的安全性與可靠性有了進(jìn)一步提升。通過對地鐵電力工程車與內(nèi)燃機(jī)車的比較分析，我們可以更好地具體運行工作當(dāng)中結(jié)合實際情況來選擇最佳的車輛。
 

作者：楊陽 單位：南京地鐵運營有限責(zé)任公司