地铁电动车辆以压缩空气技术的浅析

　　地铁电动车辆以压缩空气作为制动机、电空控制装置、风动门及空气簧的工作介质。压缩空气的清洁程度对保障电动车辆的正常操纵、安全运行是至关重要的。北京地铁电动车辆大部分是我国80年代生产的，除新造的装有引进设备的VVVF交流车外，近400辆电动车辆基本上是每辆车装一台小型压缩机。压缩机打风产生压缩空气，经后冷却器、油水分离器送入总风缸，再经减压阀供全车设备工作，后冷却器和油水分离器均靠人工排放积水。该气源系统空气处理方式过于简单，空气含水量高，质量较差。而地铁行车站距短，启制动、开关门频繁，列车用风量较大。打风时间约占总运行时间20，因此产生以下几个问题：

　　（1）空气源系统器件设计简单陈旧，不能满足排污净化要求。

　　（2）人工排放积水的方式不可靠，不仅后冷却器和油水分离器内积液较多，连总风缸里也常常积存大量冷凝水和乳化油。有时甚至某些电磁阀内也出现析出水。

　　（3）空压机工艺质量差，与电动机速比配合不合适，转速偏高，机件损坏严重；油气环精度低、气密性不好，泄油严重，返修率高。

　　总之，由于压缩空气中油水及污物得不到有效的过滤排放，导致用风的阀类器件故障率增高，特别是制动机和风动门系统，一旦发生故障就会直接威胁行车安全。随着城市轨道交通向市郊的延伸，列车跑出隧道在地面行驶的线路要大大增加，当冬季气温低于冰点，气阀内如有积水冻结就会造成阀芯卡滞而失去制动，严重威胁行车及乘客的安全。

　　北京地铁在初步试验的基础上开始进行电动车辆风源系统的技术改造。改造的目的是有效地减少空压机损坏和油耗，实现自动排水排污，使处理后的压缩空气基本上消除冷凝水和污物，避免气阀和管路产生绣蚀，提高系统的可靠性、安全性，保证电动车辆的制动、控制系统、风动门系统正常稳定工作。由于原3W-018/9型压缩机故障较多，油耗指标较高，泄油多会导致除湿剂很快失效，所以技术改造的内容以除湿干燥器为主，增加了空压机装置改造、后冷却器与联动排污阀的研制。

　　通过对原来使用的压缩机状况的分析，我们认为造成空压机故障率高，耗油超标的主要原因是压缩机设计转速低，工艺质量差，在与辅助电动机同轴运转的条件下，无法保证在规定的使用期内正常运转。在国内压缩机加工水平不能满足需要的状况下，我们只能采取减速运转。为防止皮带打滑烧损直流电机，我们采用了圆弧齿同步带，同时选用了天津埃斯福林H-5型空压机。该机风扇轮缘较厚，可以铣成圆弧齿带轮；采用油环润滑，油耗指标低；而且加油口低，装于车下加油方便，并具有超载保护和自动排污功能。我们改变了电机与空压机的安装方式，重新设计了安装构架，使空压机转速降为80r/min左右。空压机改造后，耗油量低，一个月才加一次油，可运行一个修程不下车。而原来压缩机5个月就必须下车检修，因此很快在全线进行了推广，现已改造180辆车。由于地下铁道车辆下部吊装设备较多，空间狭小，且空压机为间歇工作，根据这样的安装特点和运用工况，采取以下设计原则：

　　（1）干燥器采用单塔型式。利用空压机打风与间歇的交替实现除湿与再生的转换。设再生风缸，用再生风缸里的干燥空气减压使吸附剂获得再生，同时将吸附剂中的水分排出干燥器。干燥剂采用了高性能分子筛吸附剂；

　　（2）干燥器悬挂在车下，为适合车辆改装，外型尺寸限制在650mm@350mm@650mm以内；

　　（3）除湿器的水分和油污由再生风缸中的压缩空气排到车下，在大气中挥发，排污阀须设电热套以防止冬季结冻。