自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)地鐵列車(chē)的設(shè)計(jì)研制

摘 要：本文介紹了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)地鐵列車(chē)（A型車(chē)）的主要技術(shù)參數(shù)和性能以及主要部件的性能特點(diǎn)，并對(duì)國(guó)產(chǎn)化率進(jìn)行探討，對(duì)今后的國(guó)產(chǎn)化工作提出一些建議。
主題詞：地鐵、國(guó)產(chǎn)化、設(shè)計(jì)、建議
90年代末，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)有二十多個(gè)城市建成或開(kāi)始籌建城市軌道交通，以緩解日趨嚴(yán)重的城市交通壓力。以上海、廣州地鐵項(xiàng)目為主，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外車(chē)輛及技術(shù)，雖然使我國(guó)的軌道交通上了一個(gè)新臺(tái)階，采用A型車(chē)（鋁合金車(chē)體，交流傳動(dòng)，無(wú)人駕駛等），但造價(jià)比較昂貴，而且零配件維護(hù)保養(yǎng)難，投資相當(dāng)大，超過(guò)了一般城市的承受能力，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)增加了負(fù)擔(dān)。鑒于這種情況，為了降低造價(jià)，發(fā)展民族工業(yè)，國(guó)家計(jì)委提出了A型地鐵列車(chē)國(guó)產(chǎn)化的課題，其研制水平要達(dá)到上海、廣州進(jìn)口車(chē)輛的水平。在上述形勢(shì)下，鐵道部積極組織，由原中車(chē)公司牽頭，通號(hào)公司參加，開(kāi)發(fā)以浦鎮(zhèn)廠、長(zhǎng)客廠、株州所、通號(hào)公司為主，聯(lián)合國(guó)內(nèi)實(shí)力較強(qiáng)的配件生產(chǎn)廠家，進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)，抓住機(jī)遇，抓緊研制開(kāi)發(fā)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地鐵列車(chē)。
1. 主要技術(shù)參數(shù)和性能
1.1 車(chē)輛長(zhǎng)度（車(chē)鉤連接面之間長(zhǎng)度）
Tc ： 24390mm
M、M’車(chē) ： 22800mm
1.2 車(chē)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(chē)輛高度（車(chē)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(fēng)器 ： 3800mm
——含固定排氣通風(fēng)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(chē)車(chē)鉤中心線距軌面高度（空車(chē)）： 720mm
1.8 轉(zhuǎn)向架中心距 ： 15700mm
1.9 轉(zhuǎn)向架軸距 ： 2500mm
1.10 轉(zhuǎn)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(dòng)比 約6.4
傳動(dòng)效率 ： 97%
1.13 使用環(huán)境溫度 ： －25℃～＋40℃
1.14 相對(duì)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(tái)高度 ： 1080mm
站臺(tái)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(chē)輛型式和列車(chē)編組
1.22.1 車(chē)型：Tc—帶司機(jī)室的拖車(chē)
M—帶受電弓的動(dòng)車(chē)
M’—?jiǎng)榆?chē)
1.22.2 列車(chē)編組
列車(chē)由兩個(gè)獨(dú)立的基本單元車(chē)組組成，每個(gè)單元車(chē)組由兩動(dòng)一拖三節(jié)車(chē)輛組成，列車(chē)編組型式為：
－Tc*M*M’+M’*M*Tc－
“－”為自動(dòng)車(chē)鉤
“＋”為半自動(dòng)車(chē)鉤
“*”為半永久性牽引桿
1.23 載客量
無(wú)司機(jī)室客室： 座員：56人，定員：310人，超員：432人
單司機(jī)室客室： 座員：56人，定員：295人，超員：410人
1.24 軸重 ： ≤16t
1.25 列車(chē)牽引、制動(dòng)性能： 1.25.1 列車(chē)構(gòu)造速度： 100km/h
1.25.2 列車(chē)最大運(yùn)行速度 ： 80km/h
1.25.3 起動(dòng)平均加速度（0～35km/h） ： 1.0m/s2
1.25.4 常用制動(dòng)平均減速度（V=80～0km/h） ： 1.0m/s2
1.25.5 緊急制動(dòng)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(biāo) ： W≤2.5
1.26 故障運(yùn)行能力： 1.26.1 當(dāng)一輛動(dòng)車(chē)故障時(shí)，在超員載荷情況下，列車(chē)可以往返一個(gè)全程。
1.26.2 當(dāng)兩輛動(dòng)車(chē)故障時(shí)，在超員載荷情況下，列車(chē)可在35‰的坡道上起動(dòng)，并能使列車(chē)行駛到最近車(chē)站。
1.26.3 一列超載列車(chē)能夠牽引一列空載故障列車(chē)（無(wú)動(dòng)力）在35‰的坡道上起動(dòng)。
1.27 限界：當(dāng)列車(chē)降弓時(shí)，其外限尺寸應(yīng)符合GB146.1《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)應(yīng)滿足用戶限界的有關(guān)要求。
1.28 噪聲：車(chē)內(nèi)噪聲符合GB14892-94《地下鐵道電動(dòng)車(chē)組司機(jī)室、客室噪聲限值》和GB14893-94《地下鐵道電動(dòng)車(chē)組司機(jī)室、客室內(nèi)部噪聲測(cè)量》；車(chē)外噪聲應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2. 主要部件的性能特點(diǎn)
2.1 鋁合金車(chē)體
鋁合金車(chē)體采用大型擠壓中空鋁型材和板材焊接成型，由底架側(cè)墻、車(chē)頂、端墻四大部件組成。底架為無(wú)中梁結(jié)構(gòu)，每個(gè)底架由2根縱向長(zhǎng)邊梁，5塊縱向長(zhǎng)地板，2根端梁，3根主橫梁和2個(gè)牽枕緩構(gòu)成。地板為帶有斜撐的中空結(jié)構(gòu)，厚度為70mm。側(cè)墻由4塊中空型材插接對(duì)焊而成，厚度為30mm；車(chē)頂由2塊縱向側(cè)梁和5塊縱向長(zhǎng)頂板插接對(duì)焊而成，頂板的厚度為30mm。材質(zhì)除牽枕緩采用7005外，其他都采用6005A。在每輛車(chē)的底架上設(shè)置4處架車(chē)，四處吊車(chē)和2處復(fù)軌用架車(chē)支承點(diǎn)。司機(jī)室下部的底架上還設(shè)有能量吸收區(qū)。鋁合金車(chē)體組成后，為正上撓度，一般控制在11.8mm左右。車(chē)體在承受最大垂向載荷（AW3）的同時(shí)，沿車(chē)鉤軸線上施加縱向1000kN的靜壓載荷，車(chē)體應(yīng)力不超過(guò)設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。
2.2 內(nèi)裝飾
內(nèi)裝飾注意結(jié)構(gòu)造型、顏色搭配和優(yōu)質(zhì)的內(nèi)裝材料，并且全部采用無(wú)木結(jié)構(gòu)。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(dòng)載情況下的要求（每人按60kg計(jì)）。側(cè)墻由復(fù)合玻璃鋼成型板組成，側(cè)墻厚140mm（包括30mm厚鋁合金墻板）。車(chē)頂采用鋁蜂窩板和鋁板噴塑，兩側(cè)車(chē)頂用鎖固定，可方便地打開(kāi)以檢修門(mén)機(jī)構(gòu)。車(chē)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(jué)。
2.3 客室側(cè)門(mén)
客室每側(cè)設(shè)5對(duì)內(nèi)藏電動(dòng)雙開(kāi)拉門(mén)，沿長(zhǎng)度方向等間隔分布，門(mén)打開(kāi)通過(guò)靜高度為1850mm，凈寬度為1400mm。設(shè)有機(jī)械鎖閉裝置及門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)視裝置。車(chē)門(mén)的開(kāi)、閉由司機(jī)集中控制，并與牽引聯(lián)鎖，車(chē)門(mén)的控制設(shè)有未正常關(guān)閉門(mén)時(shí)的再開(kāi)閉功能，在每節(jié)車(chē)輛上每側(cè)一端各有一個(gè)門(mén)，其內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)有乘務(wù)員鑰匙開(kāi)關(guān)。
2.4 空調(diào)與通風(fēng)
每節(jié)車(chē)輛的頂部?jī)啥烁髟O(shè)一個(gè)單元空調(diào)機(jī)組，每節(jié)車(chē)的兩個(gè)空調(diào)機(jī)組由布置在同一節(jié)車(chē)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(chē)內(nèi)溫度（外界環(huán)境溫度35℃）≤27℃，車(chē)內(nèi)相對(duì)濕度（外界濕度68％時(shí)）可小于65％;在＋45℃時(shí)能正常工作。
冬季：車(chē)內(nèi)溫度（外界環(huán)境溫度－5℃）≥18℃。
每節(jié)車(chē)輛空調(diào)通風(fēng)量為10000m3/h，新風(fēng)量為3200m3/h，滿足正常情況下（在定員載荷AW2時(shí)）新鮮空氣量人均不小于10m3/h。應(yīng)急通風(fēng)由蓄電池供電，每節(jié)車(chē)輛新鮮空氣通風(fēng)量≥4000m3/h，并可維持45min。空調(diào)機(jī)組通過(guò)靜壓風(fēng)道向客室輸送調(diào)節(jié)后的新風(fēng)，司機(jī)室設(shè)有獨(dú)立的空調(diào)機(jī)組進(jìn)行送風(fēng)和回風(fēng)。全車(chē)的廢排均通過(guò)設(shè)置在客室頂棚內(nèi)的排氣裝置排向車(chē)外。
2.5 轉(zhuǎn)向架
轉(zhuǎn)向架為無(wú)搖枕型式，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)的H型構(gòu)架，輪對(duì)裝置采用輾鋼整體車(chē)輪，磨耗型踏面。傳動(dòng)裝置是帶齒輪聯(lián)軸節(jié)的一級(jí)斜齒輪傳動(dòng)；采用中心銷(xiāo)牽引裝置；基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用踏面閘瓦制動(dòng)，每個(gè)車(chē)輪設(shè)置一個(gè)踏面制動(dòng)單元，并設(shè)閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置；每根車(chē)軸設(shè)置一個(gè)停放制動(dòng)器。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架與非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架，一、二系懸掛、牽引裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等零部件能實(shí)現(xiàn)最大程度的互換。
2.6 制動(dòng)與供風(fēng)
2.6.1 制動(dòng)原則
制動(dòng)時(shí)優(yōu)先使用動(dòng)力制動(dòng)（電制動(dòng)）。動(dòng)力制動(dòng)應(yīng)能與空氣制動(dòng)混合使用。動(dòng)力制動(dòng)不足部分應(yīng)自動(dòng)由空氣制動(dòng)補(bǔ)充；緊急制動(dòng)僅使用空氣制動(dòng)。空氣制動(dòng)采用踏面制動(dòng)。
2.6.2 空氣制動(dòng)
空氣制動(dòng)系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、模擬制動(dòng)機(jī)等組成。
2.6.3 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置
基礎(chǔ)制動(dòng)裝置采用單元式踏面制動(dòng)，帶有閘瓦自動(dòng)間隙調(diào)整器，并可手動(dòng)調(diào)整。
2.6.4 停放制動(dòng)
停放制動(dòng)采用彈簧制動(dòng)、空氣緩解，并且有手動(dòng)緩解功能。停放制動(dòng)應(yīng)能保證超員載荷下將列車(chē)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(dòng)機(jī)
模擬制動(dòng)機(jī)主要由微機(jī)控制單元和制動(dòng)控制單元組成。模擬制動(dòng)機(jī)能根據(jù)載荷情況自動(dòng)補(bǔ)充或獨(dú)立完成整列車(chē)的制動(dòng)要求，并且有防滑功能。
2.6.6 風(fēng)源系統(tǒng)
每個(gè)單元車(chē)組設(shè)置一臺(tái)空氣壓縮機(jī)組，壓縮機(jī)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(chē)各用風(fēng)設(shè)備。