2021年11月12日,上海地铁16号线“3+3”在线解编联挂作业驶出了第一班列车。作为国内首条实现在线解编联挂作业地铁线路,在国家大力倡导节能减排大背景下,这无疑为地铁交通行业开创了一种全新运营模式,同时也让“在线解编联挂”技术成为行业内争相探讨的热门话题。
上篇中,我们简单探讨了在线解编联挂运营新模式为地铁运营及节能减排带来的各类收益。
本篇中,我们将剖析在线解编联挂场景与传统运营模式的差异,及其对车钩整体设计包括其中机电仪控零部件带来的挑战。
我们知道,常规情况下地铁对车辆实施解编和联挂作业只有在列车需要救援时才会操作。而在线解编联挂作业的场景下会出现车钩频繁的撞击,这对车钩系统可靠性和安全性提出了哪些要求和挑战?常规的列车救援需要人为手动操作车钩来完成,而在线解编联挂作业是通过车钩来实现信号的传输,那么,车钩又是如何快速实现这些关键操作的?在驾驶室里,司机只用按下一个按钮,就可以实现瞬间的解编,这又是如何实现的?
带着这些疑问,我们采访了福伊特驱动技术系统(上海)有限公司车钩应用工程师虞晨和车钩设计经理吴晓隆。
虞晨表示,在线解编联挂场景下,假定每辆列车在每天的运营中在线解编联挂3次,一年就是1,095次。列车架修期一般是6年,那么每个架修期需要解编联挂6,570次。而在列车的12年大修期,列车需要解编联挂13,140次。一辆地铁列车的设计寿命是30年,就意味着在产品寿命耗尽前,车钩需要解编联挂约32,850次。而在传统运营模式下,首尾的车钩仅在列车发生故障需要救援时才会进行紧急联挂和解编,正常情况下1年仅会发生5-6次模拟连挂。因此,频繁解编与联挂对车钩各部件(尤其是机械钩头和电气车钩)的耐疲劳性、稳定性和使用寿命是一个极大的考验。
福伊特会在车钩设计阶段针对在线解编联挂对车钩耐疲劳性、稳定性和使用寿命提出的挑战进行能量模拟、有限元分析计算,并通过严格的型式试验验证,以确保设计和生产车钩能满足能量吸收及频繁联挂的要求。

福伊特夏芬博格密接式车钩
相较于传统列车运营模式,频繁在线解编联挂对电气车钩触点寿命是一项极大考验。虞晨为我们介绍了三种常用接触式电钩触点和福伊特独有非接触式激光传输触点。
经过试验实测数据,福伊特三种常规接触式电钩触点寿命均处于行业领先水平:福伊特镀银触点寿命高达10万次,镀金触点高达3-5万次,插针式百兆/千兆以太网触点高达5万次。其中福伊特插针式以太网触点从1999年开始应用,迄今为止已在国内外近100个项目上成熟应用。
福伊特独有非接触式百兆、千兆以太网激光传输触点,通过激光进行无接触信号传输,避免普通接触式触点金属磨损,在整个列车30年寿命期内无需进行更换,仅需要每6年进行一次功能性检查测试。从2006年该激光触点面世以来,已在国外多个项目700余套车钩上使用,效果良好。国内首个使用该触点的地铁项目也将于今年开通运营。
虞晨介绍说,一般车辆之间电气连接通常是通过车厢之间独立跨接线来实现的,因而解编和联挂作业需要人手动操作完成,耗费时间较长。而在线解编联挂考虑到列车灵活编组,为在短时间内实现车辆电气连接,福伊特设计了超大容量电气车钩承担两列车之间所有信号传输,实现两列列车信号系统快速自动连通。包括:
➣牵引系统
➣制动系统
➣辅助系统
➣受电弓
➣车门系统
➣空调系统
➣照明系统
上海地铁16号线在线联挂作业现场
在上海地铁16号线在线解编联挂作业现场,我们发现驾驶员在司机室内只需按下一个解钩按钮就可实现两列车快速解编。对此,虞晨对我们进行了解惑。由于福伊特全自动车钩配置的车钩控制装置可根据钩锁位置控制电钩推送机构,将电钩与机械车钩联动操作,从而实现列车间机械与电气车钩在极短时间内执行联挂和解编动作。同时福伊特车钩钩头上配置连接风管和解钩风管,实现联挂时列车主风管路快速自动连通和解编时司机在控制室内一键快速解编。
尽管福伊特车钩从产品设计角度满足频繁联挂功能需求,但要保障日常使用过程中车辆解编联挂可靠性和安全性依旧需要定期对车钩进行科学维护保养。车钩设计师吴晓隆说,车钩如果疏于保养或未按列车维保手册进行科学保养仍将影响车钩实际使用寿命。他为我们列举了几个常规维护保养小贴士:
必要时根据实际运营工况及产品状态调整维护时间间隔和频次,以保证车钩处于良好运用状态,从而确保车辆频繁联挂和解编可靠性。

