自主知識產(chǎn)權地鐵列車的設計研制

摘 要：本文介紹了自主知識產(chǎn)權地鐵列車（A型車）的主要技術參數(shù)和性能以及主要部件的性能特點，并對國產(chǎn)化率進行探討，對今后的國產(chǎn)化工作提出一些建議。
主題詞：地鐵、國產(chǎn)化、設計、建議
90年代末，隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國有二十多個城市建成或開始籌建城市軌道交通，以緩解日趨嚴重的城市交通壓力。以上海、廣州地鐵項目為主，通過引進國外車輛及技術，雖然使我國的軌道交通上了一個新臺階，采用A型車（鋁合金車體，交流傳動，無人駕駛等），但造價比較昂貴，而且零配件維護保養(yǎng)難，投資相當大，超過了一般城市的承受能力，給國民經(jīng)濟增加了負擔。鑒于這種情況，為了降低造價，發(fā)展民族工業(yè)，國家計委提出了A型地鐵列車國產(chǎn)化的課題，其研制水平要達到上海、廣州進口車輛的水平。在上述形勢下，鐵道部積極組織，由原中車公司牽頭，通號公司參加，開發(fā)以浦鎮(zhèn)廠、長客廠、株州所、通號公司為主，聯(lián)合國內(nèi)實力較強的配件生產(chǎn)廠家，進行聯(lián)合設計，抓住機遇，抓緊研制開發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權的地鐵列車。
1. 主要技術參數(shù)和性能
1.1 車輛長度（車鉤連接面之間長度）
Tc ： 24390mm
M、M’車 ： 22800mm
1.2 車體寬度 ： 3000mm
1.3 地板面距軌面高度（新輪、空載、空氣彈簧充分充氣）： 1130mm
1.4 車輛高度（車頂距軌面、新輪、空載、空氣彈簧充分充氣，不含受電弓） ——不含固定排氣通風器 ： 3800mm
——含固定排氣通風器 ： ≤3860mm
1.5 地板面距天花板最小高度 ： 2100mm
1.6 受電弓工作范圍 ： 175～1600mm
最大升弓高度 ： 1700mm
1.7 列車車鉤中心線距軌面高度（空車）： 720mm
1.8 轉向架中心距 ： 15700mm
1.9 轉向架軸距 ： 2500mm
1.10 轉向架底部到鋼軌表面的最小距離（磨耗輪） ： 60mm
1.11 輪徑：新輪 ： 840mm
半磨耗輪 ： 805mm
磨耗輪 ： 770mm
1.12 傳動比 約6.4
傳動效率 ： 97%
1.13 使用環(huán)境溫度 ： －25℃～＋40℃
1.14 相對濕度 ： ≤95％
1.15 軌距 ： 1435mm
1.16 最小平面曲線半徑：
正線 ： 300m
輔助線 ： 150m
1.17 最小豎曲線半徑 ：
正線 ： 3000m
輔助線 ： 2000m
1.18 最大坡度：
正線 ： 35‰
輔助線 ： 40‰
1.19 最大外軌超高 ： 120mm
1.20 站臺高度 ： 1080mm
站臺與直軌中心線距離 ： 1600mm
1.21 供電條件： 牽引供電方式 ： 架空接觸網(wǎng)受流
供電電壓 ： DC1500 + -20%33%
1.22 車輛型式和列車編組
1.22.1 車型：Tc—帶司機室的拖車
M—帶受電弓的動車
M’—動車
1.22.2 列車編組
列車由兩個獨立的基本單元車組組成，每個單元車組由兩動一拖三節(jié)車輛組成，列車編組型式為：
－Tc*M*M’+M’*M*Tc－
“－”為自動車鉤
“＋”為半自動車鉤
“*”為半永久性牽引桿
1.23 載客量
無司機室客室： 座員：56人，定員：310人，超員：432人
單司機室客室： 座員：56人，定員：295人，超員：410人
1.24 軸重 ： ≤16t
1.25 列車牽引、制動性能： 1.25.1 列車構造速度： 100km/h
1.25.2 列車最大運行速度 ： 80km/h
1.25.3 起動平均加速度（0～35km/h） ： 1.0m/s2
1.25.4 常用制動平均減速度（V=80～0km/h） ： 1.0m/s2
1.25.5 緊急制動平均減速度（V=80～0km/h） ： 1.2m/s2
1.25.6 垂向及橫向平穩(wěn)性指標 ： W≤2.5
1.26 故障運行能力： 1.26.1 當一輛動車故障時，在超員載荷情況下，列車可以往返一個全程。
1.26.2 當兩輛動車故障時，在超員載荷情況下，列車可在35‰的坡道上起動，并能使列車行駛到最近車站。
1.26.3 一列超載列車能夠牽引一列空載故障列車（無動力）在35‰的坡道上起動。
1.27 限界：當列車降弓時，其外限尺寸應符合GB146.1《標準軌距鐵路機車車輛限界》的有關規(guī)定，同時應滿足用戶限界的有關要求。
1.28 噪聲：車內(nèi)噪聲符合GB14892-94《地下鐵道電動車組司機室、客室噪聲限值》和GB14893-94《地下鐵道電動車組司機室、客室內(nèi)部噪聲測量》；車外噪聲應符合有關國家標準。
2. 主要部件的性能特點
2.1 鋁合金車體
鋁合金車體采用大型擠壓中空鋁型材和板材焊接成型，由底架側墻、車頂、端墻四大部件組成。底架為無中梁結構，每個底架由2根縱向長邊梁，5塊縱向長地板，2根端梁，3根主橫梁和2個牽枕緩構成。地板為帶有斜撐的中空結構，厚度為70mm。側墻由4塊中空型材插接對焊而成，厚度為30mm；車頂由2塊縱向側梁和5塊縱向長頂板插接對焊而成，頂板的厚度為30mm。材質除牽枕緩采用7005外，其他都采用6005A。在每輛車的底架上設置4處架車，四處吊車和2處復軌用架車支承點。司機室下部的底架上還設有能量吸收區(qū)。鋁合金車體組成后，為正上撓度，一般控制在11.8mm左右。車體在承受最大垂向載荷（AW3）的同時，沿車鉤軸線上施加縱向1000kN的靜壓載荷，車體應力不超過設計許用應力。
2.2 內(nèi)裝飾
內(nèi)裝飾注意結構造型、顏色搭配和優(yōu)質的內(nèi)裝材料，并且全部采用無木結構。地板由彈性支座、橡膠調(diào)整墊、鋁蜂窩地板、PCV地板等組成。地板厚度（不包括70mm厚鋁合金地板）為40mm，鋁蜂窩地板厚度為17.5mm，能承受9人/ m2動載情況下的要求（每人按60kg計）。側墻由復合玻璃鋼成型板組成，側墻厚140mm（包括30mm厚鋁合金墻板）。車頂采用鋁蜂窩板和鋁板噴塑，兩側車頂用鎖固定，可方便地打開以檢修門機構。車廂內(nèi)部色彩在整體上采用中等純度，體現(xiàn)協(xié)調(diào)、舒適和現(xiàn)代的感覺。
2.3 客室側門
客室每側設5對內(nèi)藏電動雙開拉門，沿長度方向等間隔分布，門打開通過靜高度為1850mm，凈寬度為1400mm。設有機械鎖閉裝置及門的開關狀態(tài)監(jiān)視裝置。車門的開、閉由司機集中控制，并與牽引聯(lián)鎖，車門的控制設有未正常關閉門時的再開閉功能，在每節(jié)車輛上每側一端各有一個門，其內(nèi)側和外側均設有乘務員鑰匙開關。
2.4 空調(diào)與通風
每節(jié)車輛的頂部兩端各設一個單元空調(diào)機組，每節(jié)車的兩個空調(diào)機組由布置在同一節(jié)車的空調(diào)電氣控制箱集中控制。空調(diào)單元在定員條件下須滿足：
夏季：車內(nèi)溫度（外界環(huán)境溫度35℃）≤27℃，車內(nèi)相對濕度（外界濕度68％時）可小于65％;在＋45℃時能正常工作。
冬季：車內(nèi)溫度（外界環(huán)境溫度－5℃）≥18℃。
每節(jié)車輛空調(diào)通風量為10000m3/h，新風量為3200m3/h，滿足正常情況下（在定員載荷AW2時）新鮮空氣量人均不小于10m3/h。應急通風由蓄電池供電，每節(jié)車輛新鮮空氣通風量≥4000m3/h，并可維持45min。空調(diào)機組通過靜壓風道向客室輸送調(diào)節(jié)后的新風，司機室設有獨立的空調(diào)機組進行送風和回風。全車的廢排均通過設置在客室頂棚內(nèi)的排氣裝置排向車外。
2.5 轉向架
轉向架為無搖枕型式，采用鋼板焊接結構的H型構架，輪對裝置采用輾鋼整體車輪，磨耗型踏面。傳動裝置是帶齒輪聯(lián)軸節(jié)的一級斜齒輪傳動；采用中心銷牽引裝置；基礎制動裝置采用踏面閘瓦制動，每個車輪設置一個踏面制動單元，并設閘瓦間隙自動調(diào)節(jié)裝置；每根車軸設置一個停放制動器。動力轉向架與非動力轉向架的構架，一、二系懸掛、牽引裝置、基礎制動裝置等零部件能實現(xiàn)最大程度的互換。
2.6 制動與供風
2.6.1 制動原則
制動時優(yōu)先使用動力制動（電制動）。動力制動應能與空氣制動混合使用。動力制動不足部分應自動由空氣制動補充；緊急制動僅使用空氣制動。空氣制動采用踏面制動。
2.6.2 空氣制動
空氣制動系統(tǒng)主要由基礎制動裝置、模擬制動機等組成。
2.6.3 基礎制動裝置
基礎制動裝置采用單元式踏面制動，帶有閘瓦自動間隙調(diào)整器，并可手動調(diào)整。
2.6.4 停放制動
停放制動采用彈簧制動、空氣緩解，并且有手動緩解功能。停放制動應能保證超員載荷下將列車停放在坡度為40‰的坡道上（軌道保持干凈條件下）。
2.6.5 模擬制動機
模擬制動機主要由微機控制單元和制動控制單元組成。模擬制動機能根據(jù)載荷情況自動補充或獨立完成整列車的制動要求，并且有防滑功能。
2.6.6 風源系統(tǒng)
每個單元車組設置一臺空氣壓縮機組，壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)二次冷卻器、油水分離器及空氣干燥裝置處理，處理后的干燥、潔凈的壓縮空氣供給全車各用風設備。