地铁车辆蓄电池选型分析及建议

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地铁车辆蓄电池选型分析及建议

地铁车辆蓄电池选型分析及建议文章简述了地铁车辆蓄电池选型分析，主要对比了胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池的优缺点，并对这两种蓄电池进行了经济性分析，最后给出了蓄电池选型建议。

标签：蓄电池；地铁车辆；选型0 前言地铁车辆蓄电池是电气系统中的一个重要组成部分，主要用于启动前激活列车、启动后为列车提供110V直流电以及在无网压时，能够使列车应急照明、紧急通风、车载安全设备、广播、通讯系统等辅助设备在停车计划规定的时间内保持运行，以保证乘客安全逃生。

此外，在SIV投入工作后对110V控制电源起滤波作用，降低控制电源的纹波系数，提高控制电源品质[1]。

1 蓄电池选型原则满足地铁车辆运行时直流负载的总功率要求，能够平稳的输出110V直流电；满足在列车出现故障或高压供电中断等紧急情况下能为紧急负载（如应急通风、应急照明、应急广播等）提供至少45 min的直流电；根据列车运行环境及当地气候条件确定蓄电池的种类；充分考虑蓄电池的后期维护、环境保护、人身安全防护及防火性能，考虑蓄电池的体积和重量是否满足车辆设计要求[2]；根据列车实际所需容量及冗余设计原则确定电池容量，并确保蓄电池使用寿命终止时仍能满足列车运营需要[3]。

2 蓄电池选型比较地铁车辆目前主要采用胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池。

经过多年技术革新，两者均得到广泛应用，也有其各自优缺点。

现选择两种具有代表性的蓄电池进行对比分析。

2.1 胶体铅酸蓄电池胶体铅酸蓄电池由金属铅和硫酸为主要材料制作而成，化学反应方程式如下：胶体铅酸蓄电池采用二氧化硅与硫酸液配制而成的胶体作为电解质，使用过程中不会产生酸雾，减小了内压，安全性较高；单体蓄电池额定电压及容量较高，自放电率低；对使用环境无污染，可避免废水、废电解液的产生，废旧电池可合法持证且有价回收，整体回收不会造成二次污染；胶体铅酸蓄电池可以卧放工作，可大大减小车载蓄电池体积及重量，降低车辆能耗。

2.2 镉镍蓄电池正极板是将镍粉末用高温烧结为多孔性的导电板，以氢氧化镍作为活性物质。

地铁列车蓄电池配置及蓄电池牵引方案研究

地铁列车蓄电池配置及蓄电池牵引方案研究摘要本文对某地铁列车蓄电池组的功能进行分析，明确了蓄电池的列车配置方案，针对地铁列车低压负载和蓄电池牵引的电能需求，给出了蓄电池所带负载的功率计算方法，提出了蓄电池牵引设计方案，分析了蓄电池牵引的控制逻辑，最后结合地铁列车实际功耗进行对比，验证了该方案的有效性和可行性。

关键词地铁列车；蓄电池牵引；蓄电池容量；循环性能前言目前我国城市轨道交通大部分都是采用架空接触网或三轨供电方式，要将蓄电池牵引方式集成到已有的城市轨道交通系统中，关键问题是高压输入和蓄电池输入的可靠隔离和逻辑互锁[1]。

当区间输电设备故障造成高压中断或列车进入短距离的断电区，可通过激活司机室的蓄电池牵引功能按钮，激活蓄电池牵引[2]。

作为城市轨道交通车辆的关键牵引方式，城市轨道交通车辆也对蓄电池牵引有了更高要求[3]。

1 负载功率需求分析1.1 列车编组配置列车编组形式为四辆车编组：+Tc1–M1–M2+M3–M4–Tc2+。

+表示半自动车钩，-表示半永久式牵引杆，Tc表示带司机室的拖车，M 表示动车，其中蓄电池箱配置在2节Tc车上。

1.2 负载功率计算列車蓄电池组保证满足全列车紧急负载工作45分钟的需求，正常情况下每组蓄电池仅对本单元直流负载供电，蓄电池容量应以单元负载进行计算。

紧急情况下列车负载包括：辅助电源的控制设备、车载ATC设备、载无线系统备、司机室照明、应急通风、空调系统、牵引系统、制动系统、列车监控系统、应急照明、车门系统、广播、媒体及监视系统、客室内外指示灯、继电器等。

每组蓄电池所要承担的负载为暂定电源的变换效率η为0.9，折合为DC110V的最大功率为311W。

2 蓄电池牵引设计方案2.1 蓄电池牵引系统电路蓄电池牵引采用2动4拖，当车辆处于蓄电池牵引时，每列车仅两个M1车提供牵引电能，如图1所示。

在M1 车牵引逆变器与蓄电池之间设置接触器箱，以实现高低压的供电隔离。

蓄电池牵引时能够保证基本负载工作。

地铁蓄电池电力工程车续航能力及建议

关键词：蓄电池电力工程车；续航能力；单机作业；地铁目前，广州地铁14号线、14号支线（知识城线）、21号线三条线路共有11台蓄电池工程车，按现有出车模式，镇龙段场需承接14号支线及部分21号线的正线作业放置了4台机车，导致部分段场无法放置机车，无法做到均衡出车。

根据目前工程列车的使用情况，以最常用的一台机车连挂两个平板车并装有货物取值（116t）为例展开分析。

1单机续航能力计算1.1基本参数1.1.1车辆参数翻阅技术文件，所采用蓄电池电力工程车的牵引蓄电池容量为400Ah，机车在第三轨模式比蓄电池模式的最高可运行速度要高，货物负载方面本次计算取一个中等偏上的数值13t，详情见表1。

1.1.2线路参数通过对线路数据分析，14号支线的线路平均坡道为9.67‰，21号线的平均坡道分别为9.64‰，14号线的平均坡道为7.29‰。

为此，本次计算以14号支线的9.67‰作为本次计算的标准。

1.2校算过程单机牵引两平板车并装有货物（约116t）时，平均坡度取值9.67‰，作业期间不断动车，车速≤10km/h，作业过程不停机，剔除作业过程中停车人员下线路作业、联控排路与回站消点等时间，实际作业动车时间约为2.5h。

根据《列车牵引计算规程》（TB/T1407—1998），相关计算如下。

辅助设备消耗功率为14.4kW为避免牵引蓄电蓄电池容量消耗过大影响设备的寿命，因此蓄电池容量下降至40%时不建议继续作业，因此在校算单机续航能力时，蓄电池容量取值60%（即0.6），在相对严苛的条件下也能满足作业过程中的实际动车需求，在真实的作业过程中不可能连续在9.67‰的坡道上持续运行的。

2单机牵引平板车作业的试验情况（1）一台蓄电池电力工程车连挂两个护栏平板车自重90t，92%电量时使用三轨模式出厂，98%电量开始装料，作业过程中以及回厂使用蓄电池模式，回厂电量72%，在蓄电池模式下的运行里程约25km。

（2）一台蓄电工程车连挂两个护栏平板车自重90t，全程采用蓄电池模式，电量97%出厂作业，到达嘉禾望岗站蓄电池电量降至88%（出厂运行里程约10km，损耗9%），作业结束蓄电池电量82%（作业运行里程约5km，损耗6%）回到厂电量70%（回厂运行里程约10km，损耗12%）。

地铁供电系统蓄电池的合理性选择及维护分析

地铁供电系统蓄电池的合理性选择及维护分析摘要：蓄电池在地铁供电系统中的作用是为系统提供动力，对于保障地铁供电系统的正常运行有着重要的意义。

蓄电池是蓄电池系统中最核心的部件，是提供动力和电能的主要设备，其质量和可靠性直接影响地铁供电系统的安全、可靠、稳定运行。

为了保证地铁供电系统的正常运行，必须要对蓄电池进行合理选择。

然而，由于蓄电池在实际使用过程中容易受到多种因素的影响，使得其容易出现老化和损坏现象。

本文分析了地铁供电系统蓄电池的合理选择和维护方法，旨在为相关人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：地铁；供电系统；蓄电池；合理选择引言：随着城市交通的不断发展，人们对于轨道交通系统的需求也逐渐增加。

但是，在地铁供电系统中，蓄电池是一项非常重要的设备，直接影响着地铁供电系统运行的稳定性和可靠性。

因此，在实际应用中需要对蓄电池进行合理选择。

本文针对地铁供电系统蓄电池进行了相关研究，提出了合理选择蓄电池及维护蓄电池的方法，以期提高蓄电池的使用寿命及保障地铁供电系统的安全稳定运行。

一、地铁供电系统蓄电池的合理性选择在地铁供电系统中，蓄电池的使用非常广泛，能够保证地铁供电系统的正常运行。

而在当前地铁供电系统中，蓄电池主要分为铅酸蓄电池和免维护蓄电池两种。

其中，铅酸蓄电池在实际应用中具有较强的稳定性和可靠性，同时可以提供较高的充电效率。

但是，在实际使用过程中容易受到外界因素的影响，导致其容易出现老化和损坏现象。

而免维护蓄电池相对于铅酸蓄电池而言，具有较强的使用稳定性和可靠性，但是在实际使用过程中需要对其进行定期更换，这样才能保证其正常运行[1]。

因此，在地铁供电系统中必须要对蓄电池进行合理选择。

在地铁供电系统中，所需蓄电池的容量大小主要根据牵引变电所的用电负荷情况来确定。

在牵引变电所中需要配置3台主变压器，分别为低压侧、高压侧以及高压侧。

其中，低压侧安装2台110 kV主变压器和1台10 kV主变压器。

对于牵引变电所来说，需要将其分为3个区间来进行设计。

地铁车辆镍镉蓄电池的选型

地铁车辆镍镉蓄电池的选型一、单体数量在地铁项目中，通常每列车会要求配置两套相同的蓄电池组，而每套蓄电池组的选型关键因数就是单体数量和容量。

蓄电池组总电压是由N 个单位蓄电池串联构成的，本文将其中每个单位蓄电池定义为一个单体，它可以是单个蓄电池或多个并联的蓄电池。

就目前比较常用的观点，蓄电池组的单体数量是根据蓄电池组最低放电电压（用Umin 表示）和单体终止放电电压（用Ef 表示）进行确定，即单体数量=Umin/Ef ，而单体的终止放电电压一般在IV。

Umin 是考虑线路压降后，将直流供电系统要求的最低工作电压值等效为蓄电池组最低放电电压值。

例如，某项目要求直流系统的线路压降是7V，直流供电系统的最低电压是77V，则蓄电池组最低放电电压为84V。

但是，由于在低温时，对蓄电池充电需进行温度补偿，以保证蓄电池最优的充电性能，因此按照此种方法选定的蓄电池组单体数量，在低温时，直流系统输出的电压值有可能低于蓄电池要求的充电电压，所以在直流系统电压不能达到要求时，也仅以直流系统最高电压对蓄电池组进行充电，对蓄电池而言，需要达到相同容量的时间更长。

考虑蓄电池的温度补偿充电电压要求，蓄电池组的单体数量选取与直流系统最高充电电压（用Umax表示）和单体的最高充电电压（Eh）有关，即蓄电池组的单体数量=Umax/Eh。

通过这种计算方式得到的单体数量，可以保证系统的电压范围与蓄电池充电电压匹配。

选取单体数量后，再根据蓄电池组最低放电电压（Umin）得到单体终止放电电压（用Ef表示）,即Ef=Umi n/（单体数量），但是需要注意，得到的单体最低放电电压不应过高，否则蓄电池的利用率较低。

二、额定容量C5 蓄电池的额定容量是一个电量的概念。

它是指单个蓄电池，在+20C时以5个小时的放电速率达到最后电压为 1.0V时所放出的电量，以安时（Ah）表示。

蓄电池的额定容量在蓄电池的选型中尤其突出，主要因为它是蓄电池相关性能的集中体现，包括单体数量、充电性能、放电性能、老化因素等。

西安地铁架修车辆蓄电池典型问题分析及建议

西安地铁架修车辆蓄电池典型问题分析及建议摘要：在地铁车辆特殊的运营模式下，蓄电池组作为列车控制设备和各种应急照明的备用电源、保障列车主要控制系统的安全、稳定是至关重要的。

本文针对西安地铁2号线电客车在架修过程中遇到的蓄电池组典型问题，对其失效机理和如何使用与维护进行了分析，结合蓄电池的特性和结构、工作原理、使用环境，经过多次的试验与验证，提出了有效的解决办法和日常维护建议，以便提高其使用寿命及可靠性。

关键词：地铁车辆；蓄电池组；典型问题；建议引言西安地铁2号线每列车装备2个蓄电池箱，位于Tc车下，用以装载蓄电池组。

架修时需要对蓄电池组进行一次全面的维护,其维护方式主要为进行充放电循环（通常为三充三放），放电采用I5(放电率时5小时)衡流放电，充电方式为IU充电特性曲线式充电，以恒流I5充电7.5小时以上，要求最后一次放电时间超过4.5h，单体电压在1V以上的为合格，若是在第二次放电过程中出现馈电的单体则为故障单体，需更换单体，更换单体需在第三次放电前进行。

1.应用中遇到的典型故障架修过程中普遍存在个别蓄电池单体在放电中馈电导致放电时间不足4.5小时的情况，通常更换这些故障单体可使蓄电池组性能恢复，但在其中1列车蓄电池架修中通过上述方法不仅无法恢复性能，且在正线运行中出现了温度过高的问题。

进一步调查，对出现馈电的5个单体进行更换重新上车使用后，状态一直良好，彻底解决了单体液面下降较为严重的问题。

2.问题原因排查蓄电池组下车后，观察故障蓄电池组外观，测量蓄电池组绝缘电阻，未发现异常，排除蓄电池漏液的可能。

造成蓄电池单体液面下降过快，是由于以下两个原因造成：（1）蓄电池组工作时温度过高造成水蒸发过快；（2）在蓄电池浮充阶段，个别单体电解水能力过强，水消耗过快。

基于以上两种原因，提出4种可能原因，并针对这4种可能原因进行逐一排查。

2.1 逆变器供电电压异常蓄电池组在电客车运行中长时间工作在浮充状态，过高的浮充电压必定会增大蓄电池组的充电功率，进而导致蓄电池组发热量的增大。

广州地铁五号线车辆蓄电池欠压保护电路分析及改进方案

以及所有与安全有关的控制系统的紧急负载提供
供电－ｚｌ。由于蓄电池在列车控制中是不可或缺的重
电，分别安装在Ｂ车、Ｂ１车和Ｂ３车。
ａｒｅｔｈａｔｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｒｅｌａｙｓｅｌｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒａｎｄｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｌａｆｗｓ．Ａｉｍｅｄａｔｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｗｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｂａｔｔｅｙｒｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｕｒｂａｎｒａｉｌｖｅｈｉｃｌｅ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｈｅｌｐａｖｏｉｄｔｈｅｆａｕｌｔｏｆｔｒａｉｎｂａｔｔｅｙｒｏｖｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ．
ＷＥＩＹｉ－ｌｉｎ
（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｔｒｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０３８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆｂａｔｔｅｒｙｆａｉｌｄｕｉｎｒｇｔｈｅｂａｔｔｅｙｒｅｌｅｃｔｉｃｒｉｔｙｄｕｒａｔｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｆｏｒＧｕａｎｇｚｈｏｕｍｅｔｒｏｌｉｎｅ５ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｄｅｓｉｇｎｐｉｒｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｔｒａｉｎｂａｔｔｅｙｒｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｉｆｒｍｉｎｇｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｆａｉｌｕｒｅ

探究地铁车辆供电蓄电池的合理选型

探究地铁车辆供电蓄电池的合理选型发表时间：2017-10-19T14:33:46.330Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：南海舟[导读] 在地铁车辆的供电系统中，蓄电池是其重要的组成部分。

兰州市轨道交通有限公司运营分公司摘要：本文将会对兰州轨道交通地铁车辆中蓄电池的选择做相应的阐述，分别从蓄电池的容量、类型等方面做详细的分析和探讨，希望能为地铁车辆的安全运行提供可借鉴的新思路。

关键词：地铁车辆；蓄电池；合理选型在地铁车辆的供电系统中，蓄电池是其重要的组成部分，它是用来控制列车设备并做应急处理的电源备用工具，也是列车安全运行的重要保障。

一、供电蓄电池概述在兰州轨道交通地铁车辆中一项重要的电气子系统就是对蓄电池参数和电池箱的设计。

为了保障地铁车辆能够安全运行，蓄电池作为一种应急供电设备，需要具备以下几种功能。

首先，地铁在启动列车之前，需要将各个控制系统激活，相应的控制电源要为辅助逆变器的工作提供便利。

当辅助逆变器出现全故障或者线路电网无网压的现象时，蓄电池便可以为列车上的通信设备、紧急通风设备等提供应急电源，满足列车的供电需求，为乘客的逃生争取更多的时间。

其次，在降弓状态下，蓄电池的使用可以让地铁车辆的DC110V控制电器、PIDS系统等低压的设备提供DC110V的电源，维持地铁升弓功能能够维持工作状态。

最后，在地铁列车的运行过程中，辅助电器和蓄电池都是由DC110V的母线来进行供电，在一定程度上起到了滤波的作用，降低了母线电源的纹波系数，进而提高其电源的质量。

因此，在选择蓄电池的类型时，应充分考虑蓄电池的信号、参数、组个数等内容，可以为地铁列车的辅助供电系统设计提供更加有效的保障。

二、蓄电池选型的原则在对兰州轨道交通地铁车辆进行蓄电池类型选择时，需要参考以下原则。

第一，需要根据列车的采购要求来计算紧急状况下列车运行的蓄电池直流负载的总功率。

第二，在选取蓄电池类型时，还要根据电池应用的气候条件以及实现约定的合同要求来确认其温度补偿系数、充电效率以及老化效率等。

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地铁车辆蓄电池选型分析及建议
作者：亓立敏王为辉
来源：《山东工业技术》2016年第03期
摘要：文章简述了地铁车辆蓄电池选型分析，主要对比了胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池的优缺点，并对这两种蓄电池进行了经济性分析，最后给出了蓄电池选型建议。

关键词：蓄电池；地铁车辆；选型
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.142
0 前言
地铁车辆蓄电池是电气系统中的一个重要组成部分，主要用于启动前激活列车、启动后为列车提供110V直流电以及在无网压时，能够使列车应急照明、紧急通风、车载安全设备、广播、通讯系统等辅助设备在停车计划规定的时间内保持运行，以保证乘客安全逃生。

此外，在SIV投入工作后对110V控制电源起滤波作用，降低控制电源的纹波系数，提高控制电源品质[1]。

1 蓄电池选型原则
满足地铁车辆运行时直流负载的总功率要求，能够平稳的输出110V直流电；满足在列车出现故障或高压供电中断等紧急情况下能为紧急负载（如应急通风、应急照明、应急广播等）提供至少45 min的直流电；根据列车运行环境及当地气候条件确定蓄电池的种类；充分考虑蓄电池的后期维护、环境保护、人身安全防护及防火性能，考虑蓄电池的体积和重量是否满足车辆设计要求[2]；根据列车实际所需容量及冗余设计原则确定电池容量，并确保蓄电池使用寿命终止时仍能满足列车运营需要[3]。

2 蓄电池选型比较
地铁车辆目前主要采用胶体铅酸蓄电池及镉镍碱性蓄电池。

经过多年技术革新，两者均得到广泛应用，也有其各自优缺点。

现选择两种具有代表性的蓄电池进行对比分析。

2.1 胶体铅酸蓄电池
胶体铅酸蓄电池由金属铅和硫酸为主要材料制作而成，化学反应方程式如下：
胶体铅酸蓄电池采用二氧化硅与硫酸液配制而成的胶体作为电解质，使用过程中不会产生酸雾，减小了内压，安全性较高；单体蓄电池额定电压及容量较高，自放电率低；对使用环境无污染，可避免废水、废电解液的产生，废旧电池可合法持证且有价回收，整体回收不会造成
二次污染；胶体铅酸蓄电池可以卧放工作，可大大减小车载蓄电池体积及重量，降低车辆能耗。

2.2 镉镍蓄电池
正极板是将镍粉末用高温烧结为多孔性的导电板，以氢氧化镍作为活性物质。

负极板是用加强筋制造的膏涂敷多孔性的导电板，以氢氧化镉作为活性物质。

化学反应方程式如下：
镉镍碱性蓄电池耐过充或过放能力较强，即使亏电到零电压恢复后还能正常使用。

该蓄电池中的极板不参与化学反应，极板长期使用后不会变薄，但会产生碳酸盐，影响离子在电解液中的运动，长期使用后会使蓄电池内阻加大；电解质中的水参与化学反应，一方面会分解为氢气及氧气，增大内压，存在一定的安全隐患，另一方面会使电解液水份缺失，需要定时补水，维护工作量较大；长时间使用后蓄电池液口栓盖处会出现爬碱现象，易引起短路。

两种蓄电池性能对比如表1所示。

2.3 蓄电池性能比较
胶体铅酸蓄电池额定电压及容量较高，自放电率低，长期使用后内阻变化小；不需补水，后期维护工作量小；回收率高，环境污染小；蓄电池使用过程中不会产生酸雾，内压稳定，提高了安全性；可以大大减小车载蓄电池体积，总重量也会有所减小，降低车辆能耗。

2.4 成本分析
由于两种蓄电池使用材料、使用寿命及维护保养工作都不同，因此需要对比地铁车辆生命周期内的总运行成本。

镉镍碱性蓄电池的一次性采购成本比胶体铅酸蓄电池高约1/10，循环寿命是胶体铅酸蓄电池的1.2～1.25 倍，因此采用胶体铅酸蓄电池采购成本略低。

3 蓄电池选型结论和建议
通过上述对比与分析，胶体铅酸蓄电池具有以下优点，建议选用。

（1）性能。

具有自放电率低，大电流放电性能好，安全性高，搁置寿命长，搁置期间失水少搁置后可100%恢复容量[4]；
（2）维护。

整个寿命周期内无需加液、补水，维护工作量小，节省人力、物力，维护成本低；
（3）环保。

对使用环境无污染，可避免废水、废电解液的产生，废旧电池可合法持证且有价回收，整体回收不会造成二次污染，回收率高；
综合上述分析，胶体铅酸蓄电池无论在性能、维护、环保和成本方面都优于镍镉蓄电池。

所以选型时可优先考虑胶体铅酸蓄电池。

参考文献：
[1]阎纯洁.城轨车辆用蓄电池选型分析[J].应用技术，2015（02）.
[2]王庆召，刘东广.深圳地铁5号线车辆蓄电池的选型分析[J].电力机车与城轨车辆，2011（03）：45-46.
[3]查小菲，唐朝辉.地铁车辆供电蓄电池合理选型分析[J].中国新技术新产品，2013（03）.
作者简介：亓立敏（1987-），男，山东阳谷人，硕士研究生，助理工程师，主要从事：地铁车辆检修工作。