氢能源有轨电车车辆段工艺设计探讨

　　摘 要：氢能源有轨电车是采用氢燃料电池作为动力源的有轨电车车辆，是未来发展的趋势。首先，从供电制式、修程修制方面分析氢能源有轨电车的特点;然后，针对这些特点，分析氢能源有轨电车车辆段的功能、运用检修工艺流程;最后，研究车辆段主要生产设施如停车列检库、月检库、定临修库和加氢站的任务及工作范围与配置，为类似项目工艺设计提供参考。

　　关键词：城市轨道交通;氢能源有轨电车;车辆段;工艺设计;修程修制;加氢站

　　《南方能源建设》是2014年6月经由国家新闻出版广电总局批准、由南方电网传媒有限公司主管、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司和南方电网传媒有限公司联合主办的能源行业科技类学术期刊。

　　1 概述

　　现代有轨电车是一种中低运量的轨道交通制式，具有转弯半径小、爬坡能力强、可与市政交通共享路权、车辆载客量大、节能环保等优势，近年来发展迅速。截至2019年6月，我国现代有轨电车已开通运营的线路长度为356.72 km，正在建设的线路长度约380 km，规划线路长度约700 km。

　　氢能源电池技术的日益成熟，目前已在有轨电车领域得到了应用。如佛山市高明现代有轨电车试验线已建成，氢能源有轨电车车辆已接车调试，佛山市里水有轨电车示范线工程已立项。氢能源有轨电车是采用氢燃料电池作为动力源的有轨电车车辆，具备续航里程长、零排放、无污染、噪声低、全线无网等优势。

　　由于采用氢燃料电池系统，车辆段的工艺流程、维修设施设置、维修设备配置都与其他有轨电车项目有较大的不同，因此需要对车辆段工艺进行研究。

　　2 特点

　　2.1 供电制式

　　氢能源有轨电车采用氢动力系统与钛酸锂电池供电，氢动力系统主要包括燃料电池子系统、储氢子系统、冷却子系统、DC-DC电源装置、动力电池和燃料电池能量控制系统等。其中，储氢子系统为燃料电池供应氢气，包含氢气的加注、储存和供给。目前，氢能源有轨电车储氢系统配置6个储氢气瓶，额定工作压力为35 MPa，额定充装体积为840 L，加满后共储存氢气20 kg，续航里程可达80～100 km。

　　为防止储氢瓶氢气泄漏，储氢系统具备超温检测、超压检测、温度压力检测、限流保护、低压放空、泄漏检测、紧急关断、防碰撞、防火灾、防氢气聚集等安全措施。

　　2.2 修程修制

　　目前尚无氢能源有轨电车的修程修制，那么根据氢能源有轨电车车辆的维修手册，建议的修程及检修周期如表1所示。

　　3 功能

　　氢能源有轨电车车辆段是有轨电车车辆日常维护和保养的场所，主要承担有轨电车车辆各修程的维修任务，另外还负责车辆段及全线的物资供应、综合维修、事故救援，并包含培训中心、控制中心等机构。

　　氢能源有轨电车车辆由于需要加氢作业，因此需要设置加氢站。目前，加氢站的设置有2种方式：①设置在车辆段内，因此车辆段还应具备加氢功能;②利用社会化的加氢站(即加氢站不在车辆段内)。2种方式均需要在加氢站设置加氢股道。

　　4 工艺流程

　　氢能源有轨电车车辆在运行过程中，需要根据运行里程和时间补充氢气。按目前45 MPa加氢站，加满1列车(储氢瓶容量840 L)需要10～15 min，远远大于系统发车间隔3 min。另外，虽然车辆动力系统采用钛酸锂电池作为辅助，可单独为列车提供牵引动力，维持列车运行至加氢站加氢，但是为了不影响第2天的正常运营，需要在当天列车退出运营回车辆段时，加满氢气后再入库停放。

　　车辆检修时，为保证检修作业安全，需要将储氢瓶的氢气用氮气置换，然后用公铁两用车牵引入库检修。

　　当加氢站设置在车辆段内时，车辆运用、检修作业流程如图1所示。

　　当加氢站设置在车辆段外时，车辆运用、检修作业流程如图2所示。

　　5 设备设施配置

　　氢能源有轨电车车辆段的主要设施包括生产设施、辅助生产设施和生活办公设施等。其中生产设施主要有停车列检库、月检库、定临修库、加砂库、洗车库、镟轮库、试车线、加氢站、综合维修、物资总库和辅跨车间等;辅助生产设施主要有牵引变电所、给水加压站、污水处理站和特种材料库;生活办公设施主要有综合办公楼、食堂和浴室等。由于生产设施的加砂、洗车、镟轮、试车线、综合维修、物资总库及辅助生产设施和生活办公设施与普通车辆段的差别不大，本文不再详细分析。大架修设施，除氢动力系统为特种装备须委外检修外，其他零部件检修设施与既有大架修设施相同。

　　5.1 停车列检库

　　5.1.1 任务及工作范围

　　(1)承担有轨电车车辆的停放、运用、整备作业。

　　(2)承担列车进、出库的技术交接、检查和测试工作。

　　(3)承担车辆段运用车辆司乘人员出、退勤技术交接工作。

　　(4)承担车辆段运用车辆的功能检查、技术检查和一般性临时故障的处理工作。

　　(5)承担车辆段运用车辆的内部清扫及定期消毒工作。

　　5.1.2 主要设备配置

　　(1)由于库内停放的都是充满氢气的有轨电车车辆，日检人员在进入库内作业前，需要进行静电消除，因此，在入库端需设置静电消除装置。

　　(2)为确保日检人员對车顶电气设备及氢动力系统的巡检，需要设置车顶作业平台及氢气检测仪。

　　(3)为防止一般人员上车顶，需要在平台上设置安全连锁系统。为方便工作人员上下列车，每列位首尾均设置固定式司机上车平台。

　　(4)检查坑内设带防爆功能的安全照明、安全电压照明插座及动力插座。

　　(5)库内设有线广播，以方便作业调度并利于列车出入库安全。库内适当位置设拖布池，以便于车内清扫及库内地面清洁作业。

　　5.2 月检库

　　5.2.1 任务及工作范围

　　月检库承担有轨电车车辆的双周、三月检工作。对车辆进行全面技术检查和必要的检测，主要对司机室电器、车载通信信号设备、转向架、控制系统、制动系统、辅助电源系统、牵引系统、客室设施、空调、氢动力系统进行全面检查、清洁，并对部分设备进行检测及更换易损件。

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文章名称： 氢能源有轨电车车辆段工艺设计探讨

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