自主知識產權地鐵列車的設計研制

摘 要：本文介紹了自主知識產權地鐵列車（A型車）的主要技術參數和性能以及主要部件的性能特點，并對國產化率進行探討，對今后的國產化工作提出一些建議。
主題詞：地鐵、國產化、設計、建議
90年代末，隨著我國國民經濟的飛速發展，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難，投資相當大，超過了一般城市的承受能力，給國民經濟增加了負擔。鑒于這種情況，為了降低造價，發展民族工業，國家計委提出了A型地鐵列車國產化的課題，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，開發以浦鎮廠、長客廠、株州所、通號公司為主，聯合國內實力較強的配件生產廠家，進行聯合設計，抓住機遇，抓緊研制開發我國具有自主知識產權的地鐵列車。
1. 主要技術參數和性能
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》的有關規定，同時應滿足用戶限界的有關要求。
1.28 噪聲：車內噪聲符合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。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 內裝飾
內裝飾注意結構造型、顏色搭配和優質的內裝材料，并且全部采用無木結構。地板由彈性支座、橡膠調整墊、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。車廂內部色彩在整體上采用中等純度，體現協調、舒適和現代的感覺。
2.3 客室側門
客室每側設5對內藏電動雙開拉門，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監視裝置。車門的開、閉由司機集中控制，并與牽引聯鎖，車門的控制設有未正常關閉門時的再開閉功能，在每節車輛上每側一端各有一個門，其內側和外側均設有乘務員鑰匙開關。
2.4 空調與通風
每節車輛的頂部兩端各設一個單元空調機組，每節車的兩個空調機組由布置在同一節車的空調電氣控制箱集中控制。空調單元在定員條件下須滿足：
夏季：車內溫度（外界環境溫度35℃）≤27℃，車內相對濕度（外界濕度68％時）可小于65％;在＋45℃時能正常工作。
冬季：車內溫度（外界環境溫度－5℃）≥18℃。
每節車輛空調通風量為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，每節車輛新鮮空氣通風量≥4000m3/h，并可維持45min。空調機組通過靜壓風道向客室輸送調節后的新風，司機室設有獨立的空調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軸節的一級斜齒輪傳動；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節裝置；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整器，并可手動調整。
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
每個單元車組設置一臺空氣壓縮機組，壓縮機產生的壓縮空氣經二次冷卻器、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。