現代城市軌道交通車輛及其技術接口

摘　要　介紹現代城市軌道交通車輛的特點及其與其它相關專業的技術接口。從建設角度出發,根據各專業建設周期和技術接口的要求,提出應科學制定各專業的建設計劃和技術接口的協調計劃,為車輛設計、按時交貨創造條件。
關鍵詞　城市軌道交通,車輛技術接口,建設管理
城市軌道交通工程是一個龐大的系統工程,各專業之間,特別是現代城市軌道交通車輛與各專業之間存在著緊密的技術接口。
1 　現代城市軌道交通車輛的特點
現代城市軌道交通車輛是城市軌道交通工程中重要的設備,也是各個專業的主要服務對象。作為匯集現代新科學技術以及涉及機械、電氣(強電、弱電) 、計算機技術、聲學與光學技術領域的機電一體化城市公共交通工具,它的主要特點體現在以下幾個方面。
·現代的設計理念:輕量化、集成化、在講究性能優良的同時,更注重安全、舒適、以人為本,盡力追求低生命周期成本(LCC) 。
·現代的設計、制造手段:計算機輔助設計及制造(CAD 、CAX 、CAE ?),三維立體設計、仿真計算、有限元應力分析等。
·現代的檢測、試驗手段:計算機技術、激光技術以及自動化技術的應用,全天候環境模擬試驗、電磁兼容性(EMC) 試驗等等手段。
·新材料、新工藝、新設備的應用:大型中空鋁型材、薄型不銹鋼板材、高強度玻璃鋼、焊接鉚接新工藝;大量采用CNC 加工中心機床設備等。
·嚴密的質量保證體系(RAMS) :滿足可靠性、可使用性、可維護性、安全性。
現代城市軌道交通車輛的具體技術特點包括: 交流異步傳動,變壓變頻控制,智能功率模塊,封閉式牽引電動機,電制動與機械制動協調配合,大型中空鋁合金型材或薄型不銹鋼材料車體,鋼板壓型構架,結構簡單的輕型轉向架,計算機網絡控制(如TNC 標準的WTB 、MVB 總線),具有高性能的空轉與滑行保護,完善的故障診斷與顯示及事件記錄等功能,模塊化集成化低噪聲結構,適用A TC 信號系統中自動駕駛或無人駕駛等。
近年來,在日本和加拿大發展的線性電機車輛,采用非粘著驅動,可實現高加、減速度,并適用于大坡道;它還采用徑向轉向架,適用于小曲線半徑,并能減少輪軌磨耗,噪聲較低;其低地板、低車輛高度的特點,適用于小截面隧道,可減少土建投資。
2 　現代城市軌道交通車輛與相關專業的技術接口
　　隨著列車運行間隔的縮短,以及城軌交通系統自動化程度的提高,車輛與相關專業的技術接口范圍更加廣泛,技術要求更加復雜。車輛與相關專業的技術接口是相互的,涉及到相互接口的專業主要如圖1 所示。
車輛需從相關專業獲得技術接口的主要參數有:
·限界 有車輛限界、設備限界和建筑限界。車輛限界是一個限制車輛橫斷面的最大允許尺寸的輪廓圖形。車輛及軌道各尺寸在最不利磨耗時, 以及各種要素引起車輛各部位的最大偏移后,車輛所有部分均應在限界設計的輪廓之內,以防車輛與各種建筑物和設備發生接觸。
·接觸網———電壓值、高度、材料、拉出值、馳度、坡度、受側向風的偏移量、拉力及最高允許溫度,以及每公里的電感、電容和電阻值等電氣機械技術參數。
·供電———整流器類型、功率、輸出電壓、斷路器電壓、電流鎮定值、時間常數、變壓器最大短路電流、重合閘時間、變電站電阻、電感等技術參數。
·土建、線路、軌道 隧道及高架橋的截面、站臺的高度及邊緣距線路中心的距離、線路平面曲線及豎曲線的半徑及長度、線路坡度、軌距、曲線軌距加寬、超高及軌底坡、鋼軌類型、軌道扭曲度、允許最大磨耗等技術參數。

圖1 　與車輛相關的專業技術
·信號 車-地信息傳輸、與車輛牽引及制動特性的控制等電氣接口、廣播報站與門控制信息、車載設備的安裝條件接口等等電氣與機械技術參數。
·通信———列車與地面數據傳輸( 如車載CCTV 的圖像信號傳輸、故障信息傳至OCC) 、與列車管理系統及乘客信息系統的接口,設備的安裝條件接口等等電氣與機械技術參數。此外還有車輛與屏蔽門之間的接口關系,特別是幾乎涉及車輛與各個專業之間的電磁兼容(EMC) 接口。
3 　車輛及其相關專業的建設周期
車輛和相關專業的建設周期對于同一城市的不同項目存在一些差異,特別是在建設第一個項目時,由于需要有一個熟悉的過程和技術積累的過程,因此用于技術交流、招投標和簽訂合同的時間會長一些。對于不同城市的項目還會有各自項目的特殊情況,導致建設周期的差異。表1 的“建設周期參考表是綜合評估幾條在建和已建項目得出的參考值,而且僅指各個專業本身建設的周期。城軌交通建設工程各專業相互間有密切的聯系和制約。比如接觸網架設,必須在軌道鋪設后才能獲得定位基準而施工,因此可能使接觸網專業出現不能連續工作的現象,導致建設周期延長。
4 　問題和建議
車輛與機電設備、土建、線路、軌道之間有著密切的技術接口關系。車輛從初步設計階段開始,就需要獲得相關專業的技術參數,隨著設計的深入, 需要更為詳細的技術接口參數。因此要求相關專業的設計與車輛設計同步進行。但是,評估已建或在建軌道交通工程,或多或少存在車輛生產與機電設備各相關專業及土建工程在建設進度上不盡協調的情況。如:在車輛設計時,往往不能及時得到需要的技術接口信息,造成設計進度的延誤,甚至影響車輛交貨期;最終可能導致出現土建線路基本建成、供電系統竣工,具備了試運營條件,但是由于車輛尚未供貨或尚未完成調試而導致無法如期通車。究其原因主要有:
·軌道交通建設一般較重視土建,在安排建設計劃時,十分抓緊土建開工,對盾構的日推進環數指標環環緊扣,對車站的施工周期也安排得十分周密。而對車輛、機電設備的招投標和合同談判計劃,由于種種原因有時會安排得遲一些。
·機電設備特別是車輛,由于技術復雜,與各專業之間還有密切的技術接口關系,從技術交流到合同談判完成,持續時間較長。而車輛的供貨周期, 國際上通常在合同生效后24 個月,加上運輸、現場調試到投入使用,一般要28 個月左右。

·車輛、機電設備目前尚需要進口一部分部件
和子系統,融外資的時間較長,對外合同談判涉及面廣,比國內合同談判更為復雜,有時還牽涉到一些國際關系等等的不定因素,使建設周期無法控制。
國家計委(現國家發改委) 在總結軌道交通工程建設經驗的同時,也看到了目前存在的一些問題,下達了計產業[ 2001 ]564 號文。文件指出:
“ 項目業主要盡早進行設備招標工作,不得滯后于土建進度,在線路開始試運行26 個月以前車輛和信號系統的采購合同要生效”。2003 年工作,科學制定車輛、機電、土建等專業的建設計劃和技術接口的協調計劃,保證車輛能適時地、準確地獲得與相關機電專業及土建專業的技術接口信息,為車輛能順利地進行設計和按時供貨創造條件。對于表1 提出的參考建設周期評估,筆者以為車輛與機電設備的各項工作和土建施工同步啟動是比較恰當的。這樣能使建設項目的各個專業在進度上得以協調,避免或減少各專業之間在建設進度上的影響,使建設項目盡快建成,從而盡早產生目前城市軌道交通建設有著良好的發展機遇。

參　考　文　獻
1 　董向陽. 地鐵建設中的技術接口管理. 城市軌道交通研究,2003 , (3) :16