摘要：簡要介紹了地鐵車輛干線鐵路運輸需要解決的3個主要技術問題，著重介紹了上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運輸的解決方案，為今后地鐵車輛干線鐵路運輸方案的設計提供參考。

關鍵詞：地鐵車輛; 運輸單元; 過渡車輛; /P裝置; 車輛控制單元; 制動 1概述 地鐵車輛鐵路運輸是指地鐵車輛制造完成后，從制造廠家通過干線鐵路運輸到用戶的過程。由于地鐵車輛與干線鐵路車輛的結構以及制動控制原理不同，因此，地鐵車輛的運輸需解決以下3個主要技術問題: (1)地鐵車輛與干線鐵路車輛的車鉤型式和高度不同，需要解決地鐵車輛與干線鐵路車輛的聯掛問題; (2)根據中國《鐵路技術管理規程》對“關門車”的要求，地鐵車輛在運輸過程中需要有制動力，由于地鐵車輛的制動系統與干線鐵路車輛的制動系統不同，需要解決地鐵車輛的制動問題; (3)地鐵車輛的構造速度為90km/h，實際運行最高速度為80km/h，因此地鐵車輛必須在80km/h以下的速度進行運輸。 本文以上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運輸為例，著重介紹地鐵車輛干線鐵路運輸的解決方案。 2運輸方案的實現 為了減少運輸過程中對地鐵車輛的沖擊，以及地鐵車輛與干線列車的聯掛，解決地鐵車輛制動系統所需的風源和110V直流電源等問題，我們在整列地鐵車輛的兩端各增加一輛過渡車輛。 2.1過渡車輛的主要配置 過渡車輛上主要配置以下設備:2臺柴油發電機組和油箱、2臺空氣壓縮機組和空氣干燥器、水箱、蓄電池組和充電機以及供押運人員工作和休息的一些必備設施。 由于地鐵車輛的110V控制電源和制動用風風源全部來自過渡車輛，為了安全起見，過渡車輛上的柴油發電機和空氣壓縮機組都是進行冗余設計的，如果一組壓縮機或柴油發電機出現故障，另外一組能夠及時投入使用，不需要停車處理。 過渡車輛的Ⅰ位端車鉤采用干線鐵路客車通用的15#車鉤，Ⅱ位端車鉤采用地鐵車輛的半自動車鉤(密接式車鉤)，過渡車輛的其他結構和要求基本與干線鐵路客車相同。 2.2運輸聯掛的實現 過渡車輛Ⅰ位端的15#車鉤高度為880mm，能與干線車輛進行聯掛，Ⅱ位端的半自動車鉤高720mm，能與地鐵車輛聯掛。在地鐵車輛運輸過程中，兩輛過渡車與一列地鐵車輛或兩列地鐵車輛組成一個運輸單元，該運輸單元作為一個整體不能分開，聯掛在干線列車的尾部，地鐵運輸單元編組形式如圖1所示。

這樣，地鐵車輛運輸單元兩端都為15#車鉤，可以在任意一端與干線車輛進行聯掛。同時，運輸結束后，兩輛過渡車的半自動車鉤聯掛在一起，組成一個回送單元，便于將過渡車輛回送到地鐵制造廠家。 由于過渡車輛與地鐵車輛是通過密接式車鉤連接的，在運輸過程中能有效減輕對地鐵車輛的沖擊，起到保護地鐵車輛的作用。 2.3地鐵車輛運輸過程中制動和緩解的實現 2.3.1地鐵車輛風源和110V供電 過渡車輛上的空氣壓縮機為地鐵車輛提供總風和制動用風風源。總風是通過地鐵車輛和過渡車輛之間的總風軟管提供的，總風壓力控制范圍是750~900kPa，與地鐵車輛正常工作時總風壓力相同。 過渡車上的110V充電機和蓄電池能夠向地鐵車輛的控制和監控系統提供所需的110V直流電源。該電源通過車端連接器直接接到地鐵車輛的低壓箱，通過地鐵車輛的內部連線將電源供給其控制和監控系統，這樣就無須額外增加和改造地鐵車輛的布線。 2.3.2地鐵運輸裝置(E/P裝置) 地鐵車輛上加裝有列車管(連接到運輸裝置)，貫通整個地鐵車輛。加裝的列車管通過車端列車軟管與干線車輛(過渡車)的列車管相連，列車管的定壓為500kPa。地鐵車輛的每個司機室內各安裝一個運輸裝置(E/P裝置)，這樣的冗余設計，防止在運輸過程中某個運輸裝置故障后地鐵車輛的制動功能喪失，確保了運輸過程的安全。 地鐵運輸裝置是將干線列車的列車管壓力轉換成電信號的裝置。該裝置將電信號傳送給地鐵車輛的車輛控制單元(VCU)，VCU根據列車管的壓力變化產生相應的制動或緩解指令。該指令被地鐵車輛的制動系統識別，從而使地鐵車輛產生與干線列車相應的制動或緩解動作。地鐵運輸裝置管路原理見圖2，電氣原理見圖3。

考慮到中國鐵路制動機的穩定性、安定性和靈敏度的要求，結合地鐵車輛的制動控制要求，圖5給出了運輸過程中地鐵車輛VCU軟件定義的制動穩定性和安定性的取值[1]。

2.3.4制動目標曲線 考慮到地鐵車輛運輸時，運輸單元是掛在貨物列車的尾部，因此軟件設定列車管的定壓為500kPa。為了保證運輸過程中地鐵車輛與貨物列車的制動力匹配，減少制動時的沖動，地鐵車輛的最大常用制動減速度取值為0.6m/s2，該減速度值對應列車管的最大有效減壓量為140kPa。制動目標曲線見圖6。

2.3.5緊急制動 由于地鐵車輛本身的緊急制動減速度為1.3m/s2(通過緊急電磁閥失電實現)，在運輸過程中，為了避免緊急制動時減速度過大，產生劇烈的沖動，地鐵車輛的緊急制動減速度分兩階段施加(見圖7)。

當列車管的減壓速率達到如圖5中所示的緊急制動的減壓速率時，地鐵車輛首先將按照0.75m/s2減速度施加緊急制動;然后，在經過運輸裝置中的延時風缸(見圖2)延時6～8s后，地鐵車輛的緊急制動減速度最終達到1.3m/s2，直至列車停下。 地鐵車輛施加緊急制動時有兩種情況: (1)E/P裝置檢測到列車管的減壓速率在70～80kPa/s(見圖5，該值可調)，此時前面的貨物列車施加緊急制動，同時地鐵車輛也會施加緊急制動; (2)當緊急情況出現時(如地鐵車輛在運輸過程中發生火災或產生重大破壞時)，押運人員按壓司機室內的緊急按鈕，導致列車管快速排風(見圖2和3)，地鐵車輛施加緊急制動，同時前面的貨物列車也會施加緊急制動。該種情況下操作緊急制動是十分必要的。 2.4制動強迫緩解 運輸過程中地鐵制動系統的機械或電器設備可能發生故障，為了確保運輸過程中地鐵車輛的制動能夠得到快速緩解，不至于“帶閘”運行，運輸裝置中設有一個強迫緩解按鈕。當故障發生時，地鐵車輛司機室內的押運人員將通過操作強迫緩解按鈕，使地鐵制動得到強迫緩解，直到下一站停車時再進行故障處理。 3運輸速度限制 考慮到地鐵車輛的結構特點，地鐵車輛在干線鐵路上的最高限速為80km/h，因此，在地鐵車輛的承運單上要注明限速80km/h。 當超速(≥88km/h)時，地鐵車輛的VCU將會導致運輸裝置中的緊急放風閥急劇排放列車管的風，此時地鐵車輛和貨物列車同時產生緊急制動，以保護地鐵車輛的運行安全。 4空氣彈簧狀態 為了保證地鐵車輛的運輸安全和提高運輸速度，在運輸過程中，地鐵車輛的空氣彈簧處于正常充氣工作狀態。空氣彈簧的狀態能夠被地鐵車輛的制動系統監控和司機室顯示屏顯示。 5運輸試驗 地鐵車輛在出廠前，需要按照相關的運輸出廠試驗規程進行地鐵車輛出廠運輸試驗。試驗分靜止試驗和運行試驗。 5.1試驗前的準備 靜止試驗前，地鐵車輛與過渡車輛需要編組成一個完整的運輸單元，過渡車輛上的總風管和列車管要與地鐵車輛上的總風管及額外加上的列車管聯接好，過渡車上的110V直流電源通過車端電連接器與地鐵車輛上的低壓箱連接好。 為了達到《鐵路技術管理規程》要求，地鐵運輸單元靜止試驗前還需進行140m的彎道模擬試驗。考慮到地鐵車輛比干線車輛的限界小，地鐵車輛出廠前僅需進行地鐵車輛的限界試驗即可，無需再進行干線車輛的限界試驗。 5.2靜止試驗 靜止試驗的試驗機車采用干線機車，通過試驗機車進行列車管減壓，對運輸單元施加制動和緩解，同時在地鐵車輛上測量制動缸壓力及制動壓力上升和緩解的時間。 對于地鐵車輛的制動力大小(根據列車管減壓量大小決定)、制動缸壓力上升和緩解時間等參數可通過地鐵車輛VCU中的運輸軟件進行調整，最終滿足運輸試驗規程的要求。 運輸軟件作為VCU的獨立子程序固化在VCU控制軟件中的，該軟件不會影響地鐵車輛到達用戶后的正常運營。在運輸過程中，只有通過激活運輸模式(檢測到E/P裝置的列車管壓力信號)，VCU才能調用運輸軟件。當地鐵車輛被交付給用戶后正常運行時，不需要重新對VCU軟件進行更新和修改。 5.3運行試驗[2] 在靜止試驗滿足試驗規程的要求后，需要進行運行試驗。運行試驗在制造廠家的試驗線上進行。試驗機車為干線機車，運行速度分別為30，60，80km/h。試驗項目為常用制動和緊急制動，測量各速度段的緊急制動距離是否滿足《鐵路技術管理規程》的要求，同時檢查地鐵車輛和過渡車輛的車鉤和緩沖器行程，是否滿足車鉤的技術規范。 首次運行試驗時，在試驗機車和運輸單元之間還額外加掛了5節干線鐵路貨物車輛，完全模擬在干線鐵路上運行的實際工況進行試驗。運行試驗結果完全滿足試驗規程的要求和線路運輸所應達到的標準。 6結論 上海明珠線二期地鐵車輛干線鐵路運輸方案經過了廠內的靜止和運行試驗，且運行試驗的結果得到了駐廠驗收室和運輸部門人員的同意和認可，該運輸方案完全滿足上線運輸的要求。 到目前為止，運用該運輸方案和運輸裝置已經成功地運輸了7列地鐵車輛到達上海，運輸狀況良好;而且該種運輸方式經濟、快捷、方便，可以為今后的地鐵車輛運輸提供很好的借鑒。