城軌車輛總體概念介紹

城軌車輛總體概念介紹2009-06-251概述車輛類型與規(guī)格列車編組載客量與重量列車動力性能車輛限界車輛主要配置車體與外形車輛內裝車門內容提要空調系統(tǒng)車鉤與貫通道轉向架空氣制動與風源系統(tǒng)牽引系統(tǒng)網絡控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)照明株機公司優(yōu)勢介紹2概述城市軌道交通發(fā)展迅猛，技術模式多樣化地下鐵道：運能大，快速，準時，多采用A、B型車。現代地鐵突破“地下”概念，許多地鐵從地下延伸到地面、高架，只要條件允許，選擇地面或高架線的基礎設施造價要便宜。城市輕軌：中等運量，小半徑轉向架，編組靈活，車輛過曲線能力強，高地板、部分低地板、100%低地板（獨立輪轉向架）。

線性電機運輸系統(tǒng)：牽引電機轉子和定子分開安裝于車輛與軌道上，相當于兩個平行的水平面，車輛斷面小，隧道建筑斷面小。其他：跨坐式單軌、懸掛式單軌、中低速磁浮交通運輸系統(tǒng)。目前國內應用較多的地下鐵道運輸模式，采用A、B型車最多，目前我公司也正是研制了和正在研制這兩種車型：A型：上海明珠2期(SPL2)、上海1號線6改8(SHL1E)、深圳1號線(SZML1E)、上海11號線(SHL11)、廣州2/8號線(GZL2/8)以及上海1號線直改交項目；B型：廣州3號線(GZL3)項目、武漢1號線2期（WHL1E）、廣州3號線北延段（GZML3E）。3概述4車輛類型與規(guī)格

GB/T7928：地鐵車輛通用技術條件5

C型車（四軸車）主要特征車輛寬度：2.6m車輛基本長度：18.9m車輛定員：200人車輛最大軸重：11t列車編組：1-3節(jié)旅行速度：25-30km/h6列車編組上圖為目前常采用6節(jié)編組列車，4動2拖編組方式：-A*B*C=C*B*A-SPL2、SZML1E、SHL11、GZL2/8均采用此編組。此外，SHL1E為8節(jié)編組：6動2拖；GZL3為3節(jié)編組：2動1拖。

A型車采用動拖比2：1較多；B型車則采用1：1較多，如3動3拖，2動2

拖，但從目前發(fā)展趨勢看，選擇2：1動拖比的將越來越多。編組節(jié)數的選擇—載客量；動拖比的選擇—列車動力性能。說明A：帶司機室拖車；B：帶受電弓動車；C：動車-自動車鉤；=半自動車鉤；*半永久牽引桿7載客量與重量(A型車)以上是SHL11為例。設計依據：標準、地鐵公司的需求。載客情況單節(jié)車乘客數量整列車乘客數量AW0，空載00AW1，滿座48288AW2，定員載荷(6人/m2)3101860AW3，超員載荷(9人/m2)4102460工況乘客重量(t)車輛重量(t)列車重量(t)AB、CAB、C空載(AW0)0035.838.5225.6座客載荷(AW1)2.9282.92838.72841.428243.168定員載荷(AW2)18.9118.9154.7157.41339.06超員載荷(AW3)25.0125.0160.8163.51375.668載客量與重量(B型車)以上是GZML3E為例。設計依據：標準、地鐵公司的需求。載客情況單節(jié)車乘客數量整列車乘客數量AW0，空載00AW1，滿座46/50292AW2，定員載荷(6人/m2)217/2411398AW3，超員載荷(9人/m2)302/3371952工況乘客重量(t)車輛重量(t)列車重量(t)ABCABC空載(AW0)00034.7932.3534.1202.49座客載荷(AW1)2.763337.5535.3537.1220.01定員載荷(AW2)13.0214.4614.4647.8146.8148.56286.37超員載荷(AW3)18.1220.2220.2252.9152.5754.32319.619載客量與重量SPL2示例10列車基本動力性能

GB/T7928--地鐵車輛通用技術條件：目前多數地鐵公司的要求比較高，例如動拖比為2：1的一般要求為：平均啟動加速度(0～36km/h)≥1.0m/s2平均加速度(0～80km/h)≥0.6m/s2常用制動平均減速度（80km/h～0）≥1.0m/s2緊急制動平均減速度（80km/h～0）≥1.3m/s2速度：GZL3—120km/h；SHL11—100km/h。11列車基本動力性能A型車，DC1500V,AW24動2拖典型特性12列車基本動力性能A型車，DC1500V,AW24動2拖典型特性13車輛限界標準：GB146.1-1983標準軌距鐵路機車車輛限界

CJJ96-2003地鐵限界標準上圖中A型車為SZML1E項目車輛，B型車為GMZL3E項目車輛。公司所有項目的城軌車輛均滿足上述兩個標準。14車輛主要配置

4動2拖A型車典型配置（SZML1E、SHL11、GZL2/8）：系統(tǒng)/設備ABCCBA司機室駕駛設備1----1受電弓及避雷器-1--1-牽引電機-4444-制動電阻-1111-牽引逆變器-1111-高壓箱-1--1-低壓箱111111輔助逆變器111111低壓充電器1----1蓄電池組1----1空調單元222222空氣壓縮機--11--制動控制單元222222制動模塊111111車輛控制單元1----1客室門101010101010司機室側門2----2緊急疏散門1----115車輛主要配置底架設備配置圖（SZML1E、SHL11、GZL2/8）：16車輛主要配置高壓網絡、輔助電路配置圖（SZML1E、SHL11、GZL2/8）：17車體與外形鋼結構、鋁合金材料鉚接、焊接——常見車體鋁合金大型中空型材全焊結構輕量化整體承載結構壓縮載荷：1200kN

拉伸載荷：960kN

車鉤高度：720mm

車頂設空調安裝平臺壽命：35年——我公司的技術平臺18車體與外形V形斷面車體鼓形斷面車體19車體與外形速度：高速帶來急劇增大的空氣阻力，解決高阻力：選擇流線型車體外形。（高速動車組）外觀：城軌車輛速度一般較低，80km/h左右，外觀設計首要因素是美觀，因此多采用準流線型?！圀w外形選擇須考慮的因素流線型頭型設計，司機室加長，為平衡軸重，司機室須減重，要大面積采用復合材料，生產工藝要求非常高；鼓形斷面相對梯形斷面，生產工藝要求也更高。（成本相應增高）此外，司機室加長，須考慮是否受站臺長度制約?！圀w外形與造價20車體與外形——車輛個性融入城市的人文景觀與歷史、地理環(huán)境、氣候狀況等，用足夠的創(chuàng)意將其展現。主要表現為：造型、色彩、以及所形成的行為模式。SPL2車輛：車身淺灰色、紫色色帶，同上海標志性的建筑明珠電視塔的主色調相適應。車廂內裝飾主色調呈紫色基調，茶色的屏風玻璃，清新明亮，高雅精致?！白狭_蘭”21車輛內裝整體風格考慮人機工程和視覺效果，工業(yè)設計提供簡潔明快、適合大眾交通工具的車內風格。結構設計要求：具有足夠的結構強度，力求簡潔優(yōu)化，總體布局、裝飾具有現代美學觀點?？褪业目傮w布置基本一致，均布的客室側門、側門之間布置大幅面中空安全玻璃車窗、延側墻縱向布置的座椅、2100mm高的天花板、天花板兩側縱向布置空調風口和燈帶。此外，可以根據業(yè)主要求，側頂板和側墻選擇布置線路指示信息、LED動態(tài)地圖或LCD顯示器。22車輛內裝座椅

受氣候影響，SPL2、SHL1E座椅采用玻璃鋼座椅面，避免冬天太乘客感覺太涼；GZL3、SZML1E座椅采用不銹鋼座椅面。

座椅骨架采用鋁合金骨架，以最大限度的降低車輛自重。

側墻承載與地板承載安裝。立柱及扶手

SPL2和SZML1E采用不銹鋼管，表面拉絲處理

GZL3采用表面噴塑的鋁合金管

SHL1E采用表面陽極化處理的鋁合金管。23車輛內裝——內裝飾結構及材料內飾板：側墻板滿足DIN5510防火等級3的玻璃鋼材料（SHL11采用鋁板）；端墻板采用鋁板、鋁型材及鋁蜂窩的復合結構；天花板6mm的鋁蜂窩；側頂板采用大斷面的擠壓鋁型材。地板及地板覆蓋層：GZL3地板結構由地板布和鋁蜂窩地板組成；其它項目采用單層地板結構形式，即直接在車體底架鋁型材上鋪設地板布，沒有鋁蜂窩地板。減重、降成本隔音隔熱材料：在鋁合金車體和內裝飾層之間，填充超細玻璃棉（SHL11采用礦棉或巖棉）。在車體底架型材空腔內填充比重較大的巖棉，在車體底架型材下部，涂敷阻尼漿，用以減震降噪。24車輛內裝司機室車頭前罩均采用玻璃鋼頭罩；

GZL3不設逃生門，采用了中間駕駛的操縱臺布置方式，前窗玻璃采用大規(guī)格整體式電熱玻璃。

其他項目則在中間布置了緊急疏散門，采用右側駕駛的操縱臺布置方式，左側為副駕駛操縱臺。25車門客室車門：目前的城軌車輛中，客室車門應用較多的是內藏門、外掛門、塞拉門三種均為雙頁對開式。內藏門:門頁在車輛側墻夾層內移動。特點：側墻內隔音與隔熱材料厚度受到影響，隔音與隔熱效果差一些；車門關好后，門頁平面與車體外側平面有2-3cm的距離，對于設屏蔽門的車站，增加了屏蔽門與車門之間的距離，屏蔽門與車門關閉后，屏蔽門與車門之間夾人的可能性增大，運營風險增大；相對塞拉門，內藏門更適應于客流量大的地鐵運營線。（上海地鐵采用內藏門較多）塞拉門：開啟時，門頁移動到側墻外側，關閉時，車門外表面與車體外側墻表面成一個平面。特點：外表漂亮，具有較好的隔音、降噪以及密封性能，可以有效降低車內噪聲；由于關門過程中的塞力僅僅是縱向關緊力的正切分力，對于大客流的運營線路，靠塞拉門很難將超出門頁平面的車內乘客推進車廂，容易造成車門控制進入障礙物檢測循環(huán)，甚至控制系統(tǒng)司機，影響正點運營。26車門外掛門：無論是關門還是開門狀態(tài)，門平面都是超出車體側墻平面的。特點：為了保證車輛輪廓線不超限，車輛寬度受車門寬度和門打開時車體與車門之間的間隙的影響，從而車內寬度也受到影響；外掛門與車體處于兩個平面，隔熱與隔音效果不好，如果車門與車體之間的間隙較大時，列車高速運行時，車內會有哮叫聲，影響乘客的舒適性。此外，還有南京康尼公司開發(fā)的微動塞拉門，綜合了外掛門與塞拉門的優(yōu)點，即克服了塞拉門的“關門難”，又能有效隔音隔熱，值得關注。我公司目前的項目中的客室門現狀：SHL11采用內藏門，其他項目采用塞拉門。司機室側門：司機側門的設置受操縱臺布置影響較大。我公司的項目中，GZL3不設置逃生門，司機室空間較大，操縱臺布置在中間，司機室側門采用了折頁門；其他項目采用內藏滑移門，。27空調系統(tǒng)每節(jié)車客室設兩臺空調機組，1/4、3/4處安裝。電源：AC380V供電。空調機組設應急通風逆變器，某些原因造成電源斷電，則緊急逆變器投入工作，應急通風時間不少于45min。司機室通風機組：天花板上方安裝，通過支風道與相鄰客室空調風道相連，在司機室通風機組的作用下將空調機組處理后的空氣從相鄰客室空調風道送到司機室內。28車鉤、貫通道全自動車鉤、半永久牽引桿、半自動車鉤，布置見“列車編組”。不同項目的車鉤類型（包括緩沖器）有所不同車體碰撞能量吸收方案車鉤及鉤座，包括緩沖器以及與車體的連接件，能滿足下列強度要求：

抗壓載荷：（車鉤不產生永久變形）1250kN

抗拉載荷：（車鉤不產生永久變形）850kN貫通道寬度：

A型車約1500mmB型車約1300mm貫通道高度：約1900mm

端墻間隔：我公司一般取920mm29轉向架轉向架分為動車型和拖車型。每節(jié)動車裝配了兩個動力轉向架，每節(jié)拖車裝配了兩個拖車轉向架。動車轉向架和拖車轉向架設計基本相同，區(qū)別：動車轉向架上安裝有輪對驅動裝置，拖車轉向架不帶輪對驅動裝置。30轉向架——基礎制動裝置基礎制動單元：踏面制動單元；盤式（輪盤、軸盤）制動單元。對比：盤式制動可以雙向選擇摩擦副，摩擦系數大；而踏面制動中只能選擇閘瓦。盤式制動不磨損車輪踏面，從而減少了鏇輪工作量，延長車輪壽命。盤式制動散熱性能好，能承受更高溫度，適合用于速度大于80km/h的地鐵車輛。盤式制動的車輛更平穩(wěn)。踏面制動裝置成本較盤式制動要低。31轉向架轉向架采用無搖枕結構，低合金鋼板焊接構架，使用壽命不低于30年牽引電機懸掛：架懸一系懸掛：80km/h，人字型金屬橡膠彈簧；120km/h，鋼彈簧二系為空氣彈簧基礎制動：GZL3、SHL11為輪盤制動，其余項目為踏面制動32空氣制動與風源系統(tǒng)兩種制動功能：電制動和空氣制動，電制動優(yōu)先?？諝庵苿踊竟δ埽很囕v速度約7km/h時(轉換點在0-10km/h可調)，實施剎車制動（取代電制動）在負載狀態(tài)為AW2-AW3之間時，為常用制動的電制動提供補充（混合制動）電制動故障時，施加常用制動（替代功能）獨立的緊急制動快速制動時，與電制動配合提供緊急制動減速度停車制動其他用風設備車輪防滑保護設備受電弓升弓設備空氣懸掛系統(tǒng)（二系）車鉤司機室風笛33牽引系統(tǒng)受流方式：DC1500V弓網受流、DC750V三軌受流。也有例外，如深圳3號線DC1500V三軌受流。我公司目前的項目為DC1500V弓網受流和DC750V三軌受流。接觸網(DC1500V)→車頂受電弓→高速斷路器→牽引逆變器(DC/3AC)→牽引電機→產生拖動力矩→牽引驅動裝置→輪軌粘著作用→牽引力（或制動力）直流電通過輪對鋼軌接地與牽引變電所形成回流牽引力→由車輪軸→軸箱→構架→（中央）支承→車體底架→車鉤→形成對列車的牽引?！攀?4牽引系統(tǒng)我公司直改交項目采用時代集團牽引逆變器，其他項目采用西門子牽引逆變器，IGBT功率模塊作為主元件，微機系統(tǒng)控制的變壓變頻(VVVF)調速方式。一般來說，每個供應商都能提供車控（1C4M）、架控（1C2M）兩種控制模式供選擇。選擇車控或架控的模式：動拖比為1：1的地鐵列車宜用架控方式；動拖比為2：1及以上的地鐵列車宜用車控方式。主要是考慮列車故障情況下的牽引能力。比較：車控模式，設備成本相對要低；架控模式，則在技術性能上有相對優(yōu)勢，能更充分發(fā)揮牽引力?！獱恳孀兤髋c控制模式35牽引系統(tǒng)直流牽引電機：面臨淘汰，體積、重量、牽引力的發(fā)揮、維護等因素鼠籠式異步牽引電機：目前的趨勢，替代直流牽引電機，控制復雜，矢量控制，直接轉矩控制直線電機：電機定子、轉子分開安裝在車輛和軌道上，無需齒輪傳動裝置，減少車輛摩擦和振動噪聲，牽引力不受粘著條件的限制，車輛爬坡和過曲線能力加強，車輛斷面小，國內外均有應用，造價高永磁電機：可以取消齒輪傳動裝置，結構簡單，易于制造，節(jié)能、噪聲小，前景被看好，目前國外有應用的先例，國內尚無——牽引電機36網絡控制系統(tǒng)目前流行的趨勢是采用符合列車通信網絡標準（IEC61375）的總線技術。國內成功應用的兩種網絡結構：

MVB總線網絡結構，如SPL2上海明珠2期地鐵車輛采用；

WTB+MVB總線網絡結構，如GZL3廣州3號線地鐵車輛采用。兩類網絡結構的主要特點/不同點：

MVB的總線網絡，數據傳輸速度快，系統(tǒng)成本低，十分適合固定編組地鐵列車使用；

WTB+MVB的總線網絡，以連續(xù)順序給節(jié)點自動編號及節(jié)點識別能力的設計方式，非常適合列車組頻繁改編（如列車常需要聯掛、摘掛）的需要。網絡結構的選擇：地鐵運營需頻繁聯掛、摘掛較少見，一般盡量選擇基于MVB的總線網絡結構，這也是目前的普遍做法，如上海9號線路采用龐巴迪的牽引系統(tǒng)，早期使用WTB+MVB的總線網絡結構，后期已改用MVB總線網絡結構。37網絡控制系統(tǒng)38輔助系統(tǒng)

IGBT為主元件，DC1500V/AC380V,給車輛輔助系統(tǒng)負載（空調、冷卻風機、空氣壓縮機等）供電?！o助逆變器強迫風冷，單獨另設通風設備，增加定期檢修通風電機的工作；通風設備耗電能、帶來噪聲。輔助逆變器冷卻方式，有兩種結構：強迫風冷（西門子）；自然風冷（時代集團）。主要異同點：自然風冷，熱管散熱+走行風冷，不消耗電能、沒有噪聲源；散熱裝置的重量、體積大，設備布置相對困難。39輔助系統(tǒng)輔助逆變器在整列車的配置，有集中式和分散式。前者如SPL2地鐵車輛，每列車配置2臺輔助逆變器；后者如SZML1E、SHL11、GZL2/8車輛，每列車配備6臺輔助逆變器，每輛車1臺。——輔助逆變器的布置40輔助系統(tǒng)分散式布置優(yōu)勢：——輔助逆變器的布置冗余性強，如6節(jié)編組列車，一個輔逆故障，還有5/6的容量，對負載供電能力幾乎沒有影響，集中式布置則要損失1/2容量，須對多個負載停止供電。分散式布置，輔逆重量小、體積小，便于底架的靈活布置。41乘客信息系統(tǒng)廣播：司機對客室的廣播、運行控制中心經無線電對客室廣播、在兩列車互連時在激活端司機室可以對所有客室廣播。乘客信息顯示：客室內設置LED閃光式電子地圖、客室內設置LCD彩色圖文視頻顯示器通信：司機室之間的對講、司機室與運行控制中心的對講、重聯運行時四個司機室之間的對講緊急報警及對講：每輛車客室適當位置應設報警通話點，通話設備包括控制揚聲器、麥克風和緊急呼叫按鈕自動報站：提供數字化報站/關門警報視頻監(jiān)控：安全防護，監(jiān)控客室異常情況，事后視頻調查。42照明系統(tǒng)客室照明、司機室照明、前照燈、標志燈、運行燈等照明供電：DC110V或者AC220V

客室燈帶：客室照明燈具：目前均采用熒光燈管；LED（發(fā)光二極管）越來越被各地鐵公司重視，有望成為照明主打產品，值得關注。43株機公司優(yōu)勢介紹

長期的戰(zhàn)略合作伙伴——株洲西門子牽引設備有限公司（STEZ）和西門子（中國）地鐵車輛設計部（MT）就座落在株機公司內，雙方前期在上海、廣州、深圳等六個地鐵車輛項目上有著良好融洽的合作關系，在設計交流和項目執(zhí)行中溝通無障礙，具有無可比擬的地理和人脈優(yōu)勢。

精湛的地鐵員工隊伍——自2001年與西門子在地鐵車輛領域全面開展項目合作和技術轉讓以來，本著先學習、后消化、再創(chuàng)新的原則，通過技術轉讓、人員培訓等各種手段，株機公司設計研發(fā)、生產制造和質量控制團隊在西門子的技術援助下已完整建立起來，精湛的地鐵車輛研發(fā)和制造團隊已經順利完成上海、廣州的三個項目，并正在繼續(xù)執(zhí)行著深圳、廣州、上海、武漢的另外四個項目。44株機公司優(yōu)勢介紹高品質的鋁合金車輛制造體系——國內唯一一家專注于大斷面鋁合金擠壓中空型材全焊接整體承載車體的系統(tǒng)制造商，車體、轉向架和車輛總成技術源于西門子的技術轉讓，擁有先進的生產制造平臺、工藝技術平臺和完善的現場質量控制體系，尤其是基于西門子平臺的全焊接鋁合金車體方面擁有十分成熟的經驗。精益求精、精工細作是株機公司一貫堅