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台北捷運核心機電系統簡介主講人：李文才101年3月5日2大綱•前言•高運量捷運電聯車•捷運號誌系統•捷運供電系統•捷運通信系統•捷運自動收費系統•捷運機廠設備3前言—捷運系統分類•高運量捷運(MRT，MassRapidTransit)-每小時單方向載客人數2萬5千人次以上。-列車車廂較寬，車廂節數較多，俗稱地鐵、重軌。-採用1,435mm標準軌距及重軌（60kg/m）。-臺北捷運的淡水線、新店線、高雄捷運的紅線、橘線等，均屬之。•中運量捷運(MCT，MidiumCapacityRapidTransit)-每小時單方向載客人數介於5千至2萬5千人次。-臺北捷運文湖線屬之。•輕軌捷運系統(LightRailRapidTransit)-使用每公尺重量37公斤的輕軌而得名。4前言—捷運工程分類•土建:車站、隧道、高架橋之土木、建築、裝修及軌道•水環:車站、隧道、高架橋之水電、環境控制(空調、通風等)、電梯及電扶梯•核心機電:電聯車、號誌、供電、通訊、自動收費系統及機廠設備土建水環核心機電5高運量捷運電聯車•概括而言，電聯車可分為：1.車體結構7.空調系統2.聯結器8.輔助電力系統3.轉向架9.照明系統4.推進系統10.車體內裝5.氣動煞車系統6.車門系統6高運量捷運電聯車電聯車尺寸:•每車長度:23.5m•每車寬度:3.2m•每車高度:3.6m•軌距:1,435mm•車廂地板高:1,150mm•每列車長:141m車輛設計容量:•370人/車列車編組:•捷運高運量電聯車係由二組『三車車組』所組成，該三車車組之編組為『DM1-T-M2』，其中DM1車為具駕駛室之動力車，T車為無動力之拖車，M2車為不具駕駛室之動力車。•不論尖峰或離峰時段均以六車固定編組方式營運，其編組為『DM1-T-M2-M2-T-DM1』。7高運量捷運電聯車車輛性能•最大設計速度:90km/h•最大行駛速度:80km/h•平直軌道上最大啟動加速度:1.0m/s2•最大常態煞車速度:1.0m/s2•最大緊急煞車速度:1.3m/s2•爬坡能力:≧3%•主線上之最小曲率半徑:200m•機廠內之最小曲率半徑:140m8高運量捷運電聯車車體材料•外殼:不銹鋼材•內裝:車廂底板構造能耐燃45分鐘，且車廂內裝襯版及座椅、窗框為難燃性材料，同時車體結構之內敷設玻璃纖維夾層以具防火耐熱之特性，並兼具防治車外噪音及太陽熱侵入車內之功能。旅客安全設備•每列車頭尾兩車在駕駛室端設有安全門及逃生滑道等安全措施。•個車間設有無門寬口式走道，寬度為1,100mm以上。9高運量捷運電聯車操作駕駛室•一個相當車體寬之操作駕駛室位於DM1車之1號端。•儀器裝配於駕駛室區域以控制列車運轉及停止、車門之操作並監控次系統及列車狀況。•大部份經常使用之控制設備及指示器係集中於控制台總成上，其設備放置位置係設計成方便於駕駛員之使用。•輔助駕駛台係安裝於對面側輔助駕駛室。10高運量捷運電聯車轉向架及懸吊系統•懸吊系統:一次懸吊採錐形橡皮彈簧，二次懸吊採氣墊彈簧，每車配備兩個轉向架。聯結器•每列車之前後兩端及兩車組間採自動式聯結器。•每車組各車間採半永久性機械式聯結器。集供電系統•供電系統:採第三軌供電(750V直流電源)。•集電系統:採底觸式集電靴集取電力。推進系統•採用交流電力馬達。•動力車每一車軸配備一個馬達(即每車四個馬達)。11高運量捷運電聯車煞車系統•採用「再生式電動煞車」及「氣動式機械煞車」聯合組成之安全煞車系統。•氣動式機械煞車為蝶式煞車，且每軸均具駐車煞車功能。空調系統•型式:上下分離式空調機，壓縮機及冷凝器等至於車底，而蒸發器則至於車頂。•數量:每車兩套獨立空調設備，前後端各一套。12高運量捷運電聯車車門系統•型式:兩扇式外側滑動型。•數量:每車八門，左右各四門。•尺寸:186cm高X150cm寬。•驅動方式:壓縮空氣鋼或電動馬達驅動。其他配備•旅客緊急通話器(每車四個)。•旅客資訊顯示器(每車八個)。•車內廣播系統。可攜式乾粉滅火器四具。13捷運號誌系統•號誌系統的功能是用來保護軌道上行駛的列車。•列車在軌道上行駛，須有號誌系統來規範列車的行駛速度及行進與停止。在軌道交接處(道岔)更須有一套規則，使號誌燈及轉轍器等相關設施在適當程序下成功的操作，以確保列車在安全情況下通過該軌道交接處。•號誌系統最主要的部分可分為閉塞區間及聯鎖部分。14捷運號誌系統號誌房車載號誌道旁號誌行控中心機廠號誌15捷運號誌系統電聯車輪未進入閉塞區間電聯車輪進入閉塞區間16捷運號誌系統—閉塞區間•閉塞區間顧名思義係將軌道區分為一段段的區間，其目的為提高運量及保持前後列車有一定之安全距離，即使於列車及路軌狀況最壞的條件下，仍能避免衝撞或追撞。•為便於列車能有安全距離及安全速度，利用電氣原理以電氣信號隔離特定長度之軌道區段，在其端點連接發射器，構成獨立之電路作為偵測列車及傳輸速度指令之區間單元，此單元即為閉塞電路。TOSERTOSERBLOCK1BLOCK2BLOCK3BLOCKN17捷運號誌系統—閉塞區間•速度碼是在號誌設備室利用電驛邏輯依據鄰近區段有無列車佔據的情況，並保持安全煞車距離，以決定列車當時允許之速度，使列車安全運轉。•安全煞車距離是決定閉塞區間長度的重要因素，其長度是由下列計算距離的總和來決定:(1)速度碼信號認知距離(2)超速偵測距離(3)煞車保證反應距離(4)緊急煞車反應距離(5)緊急煞車建立距離(6)緊急煞車距離(7)車輛突出部分18捷運號誌系統—閉塞區間及CBTCFixedBlockLogical(VIRTUAL)BlockMovingBlock19捷運號誌系統—聯鎖轉轍器轉轍器DNTrack橫渡線(CrossOver)NRUPTrack功能:移動轉轍軌以改變列車運行方向20捷運號誌系統—聯鎖•列車通過橫渡線時須先-建立路徑。-相關的轉轍器及號誌燈依設計之程序動作。-轉轍器被鎖定。-路徑入口號誌燈被設定為綠燈。•列車完全通過後，轉轍器解鎖。轉轍器鎖定灯21捷運號誌系統—聯鎖轉轍軌轉轍器捷運號誌系統•現代化的號誌控制系統是列車自動控制系統（ATC）。列車平時都是以自動模式運轉，但車頭駕駛室仍有駕駛員，駕駛室內同時提供人工駕駛所需之各種設備，再必要時仍可以手動模式運轉。•列車自動控制（ATC）系統包含：--列車自動保護（ATP）系統列車偵測及速度碼傳送--列車自動駕駛（ATO）系統自動速度調節功能位階調整及程式車站停車--列車自動監督（ATS）系統路逕設定23捷運號誌系統24捷運號誌系統25捷運號誌系統—程式化停車信標線圈配置行車方向車站月臺AA8MStationmarkerOuterMarkerMiddleMarker350m150(180)m25m7.125m26捷運號誌系統—列車自動監督行車控制中心(CCR)•行車控制中心系統設備功能為允許控制中心人員對捷運系統進行自動或手動監控。•正常情況下，列車調派是由行車控制中心設備自動控制，而各聯鎖區路徑之設定則由道旁控制設備自動設定。•然而在突發狀況或其他情形下，行車控制中心人員可以更改自動控制為手動操作並中斷所有自動化派車和自動路徑設定等功能，以因應狀況需要和維護系統之正常運轉。27捷運號誌系統—月台門高雄捷運台北文湖線台北捷運半罩式台北捷運全罩式28捷運供電系統•捷運供電系統負責提供捷運系統所有機電設備、廠站及行駛列車之電力來源。•供電方式是由台電以161kV雙回路供電至主變電站，再降壓至22kV送至各車站變電站及動力變電站，其中車站變電站提供車站內各項設備所需電力；動力變電站則將電源降壓整流變為直流750V電力，再送至鐵軌旁之第三軌，提供電聯車所需之電力。•系統另設置發電機以備台電停電時之緊急供電。•所有電力設備並可由行控中心遙控操作。29捷運供電系統車站變電站主變電站(BSS)主變電站(BSS)牽引動力變電站(TSS)牽引動力變電站(TSS)22kVAC電聯車電聯車第三軌第三軌750VDC車站設施變電站(SSS)車站設施變電站(SSS)車站低壓設備車站低壓設備380VAC中央監控系統(SCADA)中央監控系統(SCADA)發電機發電機機廠變電站(Depot)機廠變電站(Depot)機廠低壓設備機廠低壓設備161kVACTPC161kVGIS161/22kVTr.ATS主變電站(BSS)主變電站(BSS)牽引動力變電站(TSS)牽引動力變電站(TSS)22kVAC電聯車電聯車第三軌第三軌750VDC車站設施變電站(SSS)車站設施變電站(SSS)車站低壓設備車站低壓設備380VAC中央監控系統(SCADA)中央監控系統(SCADA)發電機發電機機廠變電站(Depot)機廠變電站(Depot)機廠低壓設備機廠低壓設備161kVACTPC161kVGIS161/22kVTr.ATS台電變電所161kV電源161kV電源備用161kV開關箱22kV/380V變壓器22kV配電盤至各車站變電站電扶梯電梯照明通訊建築物鋼軌導電軌負電回流電流牽引動力電流上下行軌搭接電纜上行軌軌道下行軌軌道IRJIRJ上行軌導電軌750V下行軌導電軌750V750V負電匯流排750V正電匯流排整流器整流變壓器22kV匯流排系統接地(二極體接地)380VAC匯流排ABCD主變電站牽引動力變電站供電軌G柴油發電機電力遙控系統E行控中心30捷運供電系統—主變電站•主變電站為提高電源之可靠度，均由台電公司引進雙迴路之161仟伏電源，以一經常、一備用之方式供電。•經氣体絕緣開關，將雙迴路之161仟伏電力分別引入兩台161/22仟伏變壓器。•當一迴路停電時，另一組迴路能立即供應所需之電力，又當一組變壓器發生故障時，另一組變壓器也能立即供應所需之電力，除非前述雙迴路同時停止供電或兩組變壓器同時故障，才會造成一組主變電站停止運轉。22kVAC22kVAC161kVAC（FromTPC）161kVGIS161/22kVTr.ATS22kVSWGR.TSSSSSGBSSBuilding22kV/380VTr.380V/22kVTr.Gen.N0NC35/43.75MVA主變電站(BSS)31捷運供電系統—牽引動力變電站•動力變電站將22kV電源降壓整流為750V的直流電，經由第三軌供電給電聯車使用。•沿線約每1.5公里設置一座，為提供電聯車安全無虞之用電，其電源係由同一主變電站以環路方式供電，當一回線因維修或故障無法供電時，將由另一回線繼續提供TSS電力，並由另一主變電站提供備援電源，以便提高供電可靠度。●●●●●●●●750VDCAC/DC22kV/589V整流變壓器整流器主變電站至第三軌各回路至相鄰動力變電站32捷運供電系統—車站變電站•每車站內皆設置2座變電站，分別由同一主變電站之兩不同回路引入22kV電力，經環路開關連接至低壓變壓器，降壓為380V/220V三相四線式低壓電源，提供車站內各機電設備等所需用電(如：環控、電扶梯、照明…)。•主變電站與各主變電站間採雙饋線開迴路設計，當一回線電纜無法供電時，將透過22kV環路開關切換作用由另一回線維持所需電力，以提高供電可靠度。•車站內依低壓負載性質及供電重要性與否，分為維生性、必要性及非必要性負載。•於正常供電狀態下，車站內2組變壓器分別供應其下游低壓設備所需電力。•當任一變壓器因故障無法提供電力時，另一組變壓器可維持自身及故障側之維生性及必要性負載之需求，而不影響正常營運。NONONCNCNCNC¡´¡´¡´¡´至相鄰車站變電站至相鄰車站變電站22kV/380V車站變壓器RMUB(環路開關)RMUA(環路開關)¡´¡´¡´¡´緊急發電機33捷運供電系統—車站變電站Non-essentialBus中央監控系統(SCADA)SSASSB至下一車站22kV/380VACRMUB22kVRMUA22kV22kV/380VACA10A3A4A2B3B4B10B2EssentialBusEssentialBusNon-essentialBusVitalBusVitalBus自動收費系統設備電池及充電機車站及牽引變電站電力一般空調給水加壓幫浦