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

　　《能源基地建设》创于198年，由中国能源基地研究主办，能源建设刊物。旨在宣传国家关于能源基地开发建设的方针、政策，对能源基地建设中的综合性、长远性、全局性重大理论与实践问题进行深入研究和探讨。

　　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。