地铁电力工程车与内燃机车对比研究

1地铁电力工程车与内燃机车的概述

内燃机车，是将内燃机作为原动力并借助传动装置来驱动车轮的机车，通常包括柴油机车与燃气轮机车，由于燃气轮机车相较于柴油机车而言，具有效率低、成本高、噪音大等缺陷，因此其发展要相对落后。我国地铁当中所采取的内燃机基本上都是柴油机，将气缸内燃油燃烧的热能通过传动装置转化为机车牵引特性所需要的机械能，并由柴油曲轴输出，而后再借助走行部来驱动机车动轮的转动。作为建筑工程的主干力量，工程车的出现使得建筑工程的进度大大增加，有效地节约了人力，被广泛地应用在工程运载、抢修、挖掘等环节当中。所谓电力工程车，便是以电动机来驱动车轮的工程车，其所需电能通常是由电化气铁路供电系统的接触网、第三轨所供给的[1]。电力工程车是地铁的建设阶段、运营筹备阶段、试运营阶段以及正式运营阶段等各个阶段当中的不可或缺的一个轨道工程运输工具。

2地铁电力工程车与内燃机车的对比

在将地铁电力工程车与内燃机车进行对比时，我们主要可以从以下几个方面来作出分析：

（1）能量汲取形式的对比。内燃机车的能量来源于机车发电机内部的燃烧柴油，并利用四冲程做功；而电力工程车的能量则是从外部所汲取的，利用车辆顶部的受电弓来与电气化铁路上方的电力牵引线相碰接，以驱动机车的运作。从本质上来说，前者是以燃油为燃料，后者是以电流来驱动机车行驶。

（2）所用能量特征的对比。内燃机车在给出标准轨道的前提下，能够自身携带水和燃料，因此在任何时候都能够运行，受到的影响因素少。而电力工程车借助电动机来做功，要求地铁上方必须有相应的电力牵引线且必须在工程车运行过程当中与车顶电弓相接触，因此，在接触网发生问题的情况下，电力工程车往往只能困在路上等待救援[2]。

（3）运用方面的对比。由于内燃机车可以作为调车机车与干线机车来使用，目前内燃机车在我国地铁当中得到了较为广泛的应用。而电力工程车受到自身能量汲取方式的局限，并且其牵引力大、可重载，故主要被用作为干线机车。

（4）惯性的对比。内燃机车借助高温膨胀燃气来给车辆的运行提供驱动，是一种热机机车，其惯性是后拉前冲的直冲动力，利用一贯前冲的动力来在牵引车辆时拉动车辆运行[3]。电力工程车是一种电动工程车，它将直流点作为驱动动力，因此运行相对平稳，借助平稳均衡的动力来牵引车辆。通过多方面的对比我们可以看出，内燃机车具有适应性强、动力强劲且拉力大的优势，相比较电力工程车来说更加可靠与灵活；电力工程车则具有功率大、不需随时补充燃料、方便集中整治等优点，同时噪音污染小，且以电力驱动的方式大大减少了对环境的污染。在实际应用过程当中，我们应当结合具体情况，在综合考虑电力工程车、内燃机车各自的优势与不足的基础上来进行选用，从而有效地减轻地铁工作人员的劳动强度，保障城市交通轨道系统的良好运作[4]。

3电力+内燃双能源工程车系统设计

3.1概述

南京地铁3、10号线电力+内燃双能源工程车的控制系统，主要沿用了株机公司当前研制生产的多款电力工程车的成熟完善的总线控制系统结构和功能。同时，兼容柴油发电机组的网络信息系统。

3.2网络控制系统方案

（1）网络拓扑。网络拓扑图如（图1）所示；（2）方案说明机车重联总线（Trainbus）采用WTB总线。通过初始化，实现机车的重联编组。主控车通过WTB总线把牵引制动命令传送给从动车，从动车的状态数据等信号通过WTB总线反馈给主控车。车辆总线（Vehiclebus）采用MVB图1总线。车辆控制单元CCU作为总线的主控制器，通过MVB总线与牵引控制单元DCU、司机室输入输出CIO、低压柜输入输出模块MIO、司机显示器VDU、辅助逆变控制单元SIV等部分进行网络通信。RS485局域网。设备级：主司控器的级位信号通过硬线输入给MIO/CIO模块（3）各部件主要功能。①中央控制单元CCU。CCU包括2个VCM模块、1个GWM模块、1个ERM模块组成。②网关模块GWM每台机车装有1个WTB/MVB网关模块GWM，位于司机室内，WTB/MVB网关模块GWM通过多功能车辆总线MVB与车辆控制模块VCM通信。WTB/MVB网关模块GWM是TCMS实现机车重联运行的核心模块，具备如下功能：列车级过程控制：执行诸如牵引/制动控制等一系列与机车重联运行有关的控制功能；列车总线管理：具有绞线式列车总线WTB的管理能力；列车级数据通信：与TCMS系统的车辆控制模块VCM进行与机车重联运行有关的数据交换。③车辆控制模块VCM每台机车装有2个车辆控制模块VCM，互为冗余，位于司机室内，车辆控制模块VCM通过多功能车辆总线MVB与其他设备通信。车辆控制模块VCM是TCMS的核心模块，具备如下功能：机车逻辑控制：执行诸如牵引/制动控制、空电联合控制、超速保护和辅机控制等一系列逻辑控制功能；车辆总线管理：具有多功能车辆总线MVB的管理能力，并且能够进行主权转移；数据通信：与TCMS系统的其他设备及非TCMS的智能设备的数据交换。④记录存储模块ERM。每台机车装有1个事件记录模块ERM，位于司机室内，事件记录模块ERM通过多功能车辆总线MVB获取完整其功能的所有数据。事件记录模块ERM是TCMS完成故障诊断、数据记录与转储的核心模块，具备如下功能：故障诊断：完成车载的故障诊断功能，并通过VDU报告给司机；数据记录：司机操作数据、故障数据、事件数据的记录，将车辆控制模块VCM的故障数据具体化；数据转储：将记录的数据下载，供便携式维护工具分析。⑤司机显示器VDU（外形图等）VDU的主要功能是显示机车的列车级、机车级运行状态数据和故障信息，显示柴油发电机组、制动系统的相关信息，实现机车部分参数的设定和集成部分机车控制按钮，并具有触摸功能。⑥CIO/MIO模块负责采集司机命令和输出相关显示信息（通过仪表、显示灯实现），以及机车的大部分开关量信号、模拟量信号的输入和输出。

4结束语

在我国经济的发展和科技水平的不断提高这一背景下，城市轨道交通系统也有了越来越好的完善。伴随着先进科技逐渐被引入到地铁系统当中，地铁电力工程车的出现弥补了传统的蒸汽机车与内燃机车的不足，使得地铁的安全性与可靠性有了进一步提升。通过对地铁电力工程车与内燃机车的比较分析，我们可以更好地具体运行工作当中结合实际情况来选择最佳的车辆。

作者：杨阳 单位：南京地铁运营有限责任公司

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