地铁车辆设计（精选12篇）
地铁车辆设计 篇1
文章通过对长春长客-庞巴迪轨道车辆有限公司车辆设计的研究,深入的分析了铝合金地铁车辆地板防火降噪的设计结构。
1 概述
由于地铁车辆大部分设备都集中在底架地板下部区域,不仅包括牵引设备、蓄电池箱、高压线等火灾危险源,同时还有转向架电机、空压机等大功率噪声源。所以,随着人们对地铁车辆安全舒适性的要求提高,对地板的防火降噪也有了更为严格的要求。
2 车辆地板防火降噪要求
2.1 地板防火要求
车体下部设有防火隔离层,应按照ASTM E119及NFPA 130的防火试验标准,达到30min的防火隔离能力。
整个车体结构的热传递不超过2.4W/k.m2,符合国内或国际标准。
2.2 地板降噪要求
地板降噪属于车辆内部降噪的主要因素。
车辆内部噪声测试应分别按照ISO3381-2005和GB14892标准执行。
在ISO3381标准规定的测试条件下,列车静止,辅助系统正常运行,在车辆中心离地板、面高1.2m、1.6m处测得的客室内Lp Aeq,T应不超过69d B(A);司机室内Lp Aeq,T应不超过65d B(A)。
在ISO3381标准规定的测试条件下,列车在自由声场中以最高运行速度±5km/h速度运行时,在车辆中心离地板1.2m、1.6m高处测得的测得的客室内Lp Aeq,T应不超过74d B(A)、司机室内Lp Aeq,T应不超过72d B(A)。
3 车辆地板的防火降噪结构
3.1 车辆地板的主要结构
车辆地板的主要结构包括:(1)车体底架地板;(2)车辆内装地板
3.2 车体底架地板的隔热降噪
车体底架的主结构大型铝型材拼接,采用的型材规格为中空挤压型材,个别区域使用铝板(主要为牵引梁区域),型材多采用的牌号为6005A-T6,铝板为5083-H111,强度较好。
这种结构本身由于内部都是处于密封状态的空气,因为空气的隔音、隔热性能优于任何固体材料,热量和声波的传播受到极大的限制,所以车体底架地板型材具有良好的隔音、隔热性能。
3.3 车辆内装地板的隔热降噪
车辆内装地板采用的悬浮式地板结构,车体地板上部装有均布的弹性橡胶块,将内装地板垫起,具有很好的减震作用。
地板采用铝蜂窝地板,由于有许多相互牵制的密集蜂巢,犹如许多小工字梁,可分散承担来自各方的压力。因此同时具备较强的抗震性。
而在常用的蜂窝夹层板的蜂窝芯中,实体材料的体积仅1%-3%,基余空间内是处于密封状态的空气,所以蜂窝夹层板也具有良好的隔音、隔热性能。
铝蜂窝地板上表面铺有一层地板布,多为PVC或橡胶材质,我们一般会要求地板布吸音性能大于等于6d B。
同时,车辆内装铝蜂窝地板、地板胶块及地板布本身也要具有防火要求,其中防火要满足DIN5510 S3级,烟毒性要满足BS6853Ia级。
现代车辆内装地板有一些使用了酚醛复合板材,具有重量轻,防潮防高温等特点,但是由于成本较高,使用还不是很广泛。
4 车辆地板的防火降噪材料
车辆底架地板和铝蜂窝地板本身的性能其实并不能满足车辆的整体防火降噪要求,也不是主要的防火降噪单元,我们主要会通过增加防火降噪材料的方式来保障地板部位的防火降噪性能。而防火降噪的材料有很多种,下面我们会介绍现有车辆主要运用的一些材料。
4.1 防火棉
防火棉多为涤纶纤维材质,经梳理铺网成型后,利用低熔点粘合纤维混合而成,防火性能强,弹性好,且具有吸音性能。
但是为了满足防火的性能要求,防火棉会有一定的厚度,而地板上部没有足够空间,且防火棉本身不易固定,还会产生纤维粉尘,所以须将其用铝板固定在车下位置,并用胶密封。
4.2 绝热毯
由于现代车辆车下设备越来越多,而防火棉占据了车下很大的空间,且较重,所以我们最新的设计会使用绝热毯配合防火漆来替代防火棉。
绝热毯的材质为陶瓷纤维,有低导热率及良好的隔热性能,很薄的厚度就能够达到很高的防火要求,所以我们可以将其铺在内装地板和车体地板之间,有效地提高了地板空间的利用率。
4.3 吸音板
吸音板属于一种环保型阻尼材料,是一种以丁基橡胶为基材添加阻燃剂的防火自粘型高性能约束阻尼片。
吸音板很薄,我们会将其贴在车体地板上表面。为了提高阻尼性,多用铝板或钢板粘接使用,广泛用于车辆的减震降噪。
4.4 防火隔音毡
防火隔音毡是由高分子金属粉末和各类助剂配置反应,再经压延复合而成,可以使噪声在传递途径中衰减的一种新型隔声材料,兼具阻尼性及环保阻燃特性。同时具有厚度薄、抗拉压、抗弯曲、阻燃防蛀等特点。
4.5 防火漆
防火漆是由阻燃剂、发泡剂等多种材料制造的一种阻尼浆涂料,具有良好的隔热性和保温性,具有吸音隔音性能。
防火漆使用方便,将其喷涂在底架下薄薄一层即可,且基本上能对底架地板下部区域达到全覆盖保护。
防火漆具有难燃性或不燃性,导热系数较低,受热后发泡形成碳质隔热层保护基材,并分解产生惰性气体及一些降温,有效减缓火焰传播速度。
5 地板防火降噪布置图(图1)
6 地板防火降噪结果
最终结果,需要通过车辆实验进行验证,是否能够满足设计要求。
7 结束语
文章通过对地铁车辆地板防火降噪结构的介绍,使设计师在车辆地板防火降噪方面有了一定经验积累,这是现代城轨车辆安全舒适性的一个设计理念,确保了列车的安全性及舒适性。
摘要：文章以长客-庞巴迪的车辆地板防火降噪设计为例着重介绍了地铁车辆地板防火降噪的设计要求。
关键词：车体底架,铝蜂窝地板,吸音板,防火隔音毡,防火棉,绝热毯,防火漆
地铁车辆设计 篇2
随着人们生活水平的提高，生活节奏的加快，人们对出行要求已经不再是快速的从一点到另一点，而是有了简单、便捷、舒适的品质要求。地铁车辆作为以给市民带来便利的出行工具，以乘客各方面合理需求为依托，尽可能给乘客带来最大便利。地铁车辆乘坐虽简单、快捷，但由于某些设计时的不合理，为乘客造成了一些不便，同时也给地铁运营公司造成了被投诉的麻烦。扶手杆布置不合理，导致部分区域乘客没有扶手把持，而部分区域扶手空闲无人使用，如果扶手杆过高，矮个乘客够不到;如果扶手过低又会磕碰到高个乘客，给乘客造成了不便。就此工业设计通过人机工程分析，找出不符合人机工程的.相关设计，对其优化、改良，最终提供便于乘客使用的扶手布局，合理的扶手杆高度。给乘客创造一个舒适便捷的乘车环境。地铁车辆作为一个密封环境，空调为乘客提供了一个温度适宜的乘车环境，但是在炎热的夏季，由于空调出风口的局现性造成出风口周围局部温度过低，远离出风口的客室空间温度依旧偏高，为了避免这种情况发生，工业设计在设计顶棚的时候可以采用镂空式中顶纹案并作为空调出风口，最大限度上避免了车内温度不均的情况，并其使功能性和装饰性高度统一，为乘客在乘坐地铁车辆的过程中获取更多便利。
2.2工业设计在地铁车辆信息化设计中的应用
近年来，轨道交通建设的快速发展带来了运营规模的增加、员工队伍的壮大、客流量的猛增、车辆超负荷运行等诸多问题，使得管理幅度不断扩张、工作标准不断提升、管理精细化水平不断提高，促使我们必须打破传统、积极应对，更新观念去解决、去创新。信息化技术在社会生活中迅速发展，并被应用于各个方面，在工业设计中，也可将信息化设计应用于地铁车辆设计中。地铁车辆由凸轮调阻车发展到调频调压车，技术得到了突飞猛进的发展。虽然在车辆设备、维修工装上逐步引进了各种先进的技术和手段，但传统的维修模式多以人员和设备独立操作为主，对员工的个人技能及经验要求较高，从而在车辆维检修过程中存在着维修过程不便于管控与追溯;受员工技能和经验影响存在着维修结果不确定性;数据需人工进行统计分析，未完全形成智能化分析等等各种局限性。为了克服传统车辆维修模式的诸多局限，工业设计定制开发的地铁车辆维修信息平台应运而生，为创新地铁车辆维修模式、构建车辆维修信息平台创造了有利条件。
2.3工业设计在地铁车辆美观性设计中的应用
随着时代的进步和社会的发展，人们对美观的要求越来越高，无论是生活环境还是衣食住行，都力求赏心悦目，实用性与美观性相结合，因此，工业设计也加深了美观性在地铁车辆设计中的应用。沈阳9号线地铁列车以传统书法笔画为车辆造型的主要标志，以“撇捺”为灵感提取优美柔和的设计线条，使地铁车辆的车头设计线条饱满，设计圆润，给人朝气蓬勃的感觉，而在车身的设计中，以通体不锈钢拉丝原色的车身与清新蓝色相搭配，给人以明亮欢快的视觉感受，是人们即使在较远的距离也能观察到色带。车体内部更是用浅色系相协调搭配，给乘客清新淡雅的感觉。现如今，美观性已成为工业设计在地铁车辆设计中应用的重要要求，积极把握社会发展的潮流趋势，把握人民大众的审美要求随之对地铁车辆的外观不断改进，并应用于地铁车辆设计中，不仅形成了一道亮丽的风景线，也在无形中拉近了地铁车辆与乘客间的距离，使之产生亲近之感。
3结语
工业设计涉及十分广泛，并且贯穿于产品设计开发的方方面面，从而提高了产品的竞争力。就地铁车辆设计而言，无论是对其不安全因素的改善，还是加强信息个性化管理，或是加强地铁车辆内外部的美观性，都无疑增加了地铁车辆的附加价值，提高了地铁车辆的安全性、适用性与舒适性，从内到外都对地铁车辆进行了极大的改善，促进了地铁车辆在社会与公民间更好的应用与发展。
参考文献：
[1]黄园园.地铁机车设计中城市因素的研究[D].大连理工大学，.
[2]蒋天容.基于乘坐体验的地铁车厢内部装饰设计研究[D].西南交通大学，.
[3]张灵，雷成，吴安伟.人性化设计在地铁车辆客室中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，，24(02)：11-13.
[4]王立国.地铁车辆内装设计关键技术研究[D].大连交通大学，.
地铁车辆变频空调的探究 篇3
关键词：变频空调；地铁车辆
1 地铁车辆变频空调机组系统概述
变频空调是在定速空调的基础上选用了变频专用压缩机，增加了变频控制系统，采用变频原理，利用二次逆变得到的可变化交流电源来调节压缩机转速，从而改变管路中制冷剂循环量，控制压缩机输出能力。它的基本结构和制冷原理与普通的定速空调完全相同。
变频空调在额定频率运行时，由于变频器本身需要消耗少量功率，与定速空调相比能效比稍低，此时节能性不突出，但其舒适性高。当空调运行在低制冷负荷工况时，定速空调需要通过开停压缩机来实现制冷能力调节，频繁启停压缩机导致能耗增加。而变频空调通过自动调整合适的压缩机运行频率，实现不停机运转，从而达到高效节能的目的。
1.1空调机组构成
空调机组由变频器、全封闭涡旋变频压缩机、蒸发器、冷凝器、干燥过滤器、节流装置、连接管路、蒸发通风机、冷凝风机等组成。机组设置了压力保护开关保护，以保证制冷系统安全可靠的运行。空调机组内的系统管路和接线完好，并进行了隔热保温处理，制冷系统进行检查及干燥，充注足够量的制冷剂。
1.2制冷系统
空调机组具有2套独立的制冷循环，采用热力膨胀阀节流，制冷剂R407 C，压缩机采用谷轮变频卧式涡旋压缩机，冷凝器和蒸发器采用导热性高的铜管套带亲水膜涂层的铝翅片组成的管翅式换热器，制冷系统原理图如图1所示。
注：1一蒸发风机；2一蒸发器；3一热力膨胀阀；4-视液镜；
5-干燥过滤器；6一冷凝器；7-压缩机；8-高压开关；
9-低压开关10一冷凝风机；11一电磁阀
图1 制冷循环原理示意图
1.3变频空调的节能控制设定
1）利用变频器提高空调能效比。
传统空调的温度控制是由不同的工况来控制的，也就是控制压缩机的启停；制冷工况主要有通风、半冷、全冷；变频器的优点是能控制着压缩机在一定范围不同功率输出，使空调能效比提高，从而达到节能效果。定频与变频控制运行示意图如图2所示。
定频
（b）变频
图2定频与变频控制运行示意
2）初始化并计算运行频率频率控制逻辑空调机组内变频器得电后，初始化处理（用于变频器启动延时和检测是否正常运行信号生效），根据获得的新风温度和回风温度，计算出当前运行频率频率控制逻辑图如图3所示。
图3 频率控制逻辑图
3）变频器运行曲线。
为了减少车厢内的温度波动和快速达到温控目的，变频器根据新风温度计算出UIC553目标温度温度Td为：
Td =22+0.25×（Tf -19） （1）
式中：Tf一新风温度。
变频器获取UIC553目标温度后，变频器按PID运算法则靠近目标温度和回风反馈趋势，输出不同频率，使压缩机在不同频率运行，使空調机组实现恒温温度控制。
2 某地铁线的车辆变频空调模拟运行的节能试验
本模拟试验在试验中心内进行，采用某地铁线的车辆定频空调机组以及在其基础上改进的变频空调机组，为了验证变频空调机组的节能率，通过模拟不同负载，对比定频空调机组和变频空调机组的能耗，验证变频机组实际能效果UIC553温度曲线和变频器PID控制曲线如图4所示。
2.1试验前提条件
1）试验条件选取
按地区各月的气温看，有制冷需求的月份主要在3月～11月（气温超过19℃）。6月～9月相对气温较高，一般空调处于全冷状态；；3月、4月、5月、10月、11月的平均温度在18 ～25℃其间空调处于启停或半载半冷状态。
（a）温度曲线
（b）控制曲线
图4 UIC553温度曲线和变频器PID控制曲线
1月、2月、12月空调主要是通风，6月—9月空调基本处于全冷，这两个阶段变频较于定频没有较大的节能性，变频的节能性主要体现在3，4，5，10，11这几个月（暂时忽略6月—9月阶段承载人员变动方面的节能性）。由此选取的外温范围21—29℃。
2）制冷目标温度值。
根据国际通用标准，制冷目标温度按UIG553曲线得出，该目标温度值限制在22—27℃，是一个舒适的范围区。空调控制柜通过感应室外温度和回风温度，根据目标温度，自动调节机组的的运行。
3）车辆载员情况。
将车辆载客量分为低峰、平峰、高峰3个时段，不同时段每辆车的载客量分别为80，220，320。
为了保证试验结果的有效性，试验过程模拟车厢内在过渡季节中的散热量和散湿量，通过计算得出过渡季节中车厢的散热量和和散湿量，即试验过程中，为空调机组提供一个等同的加热量和加湿量。
该模拟试验在空调机组性能试验室进行，试验过程中保持室外侧环境温度不变，试验开始时，室内侧与室外侧温度相同，即为27℃。根据计算所得的车厢的散热量和和散湿量，按时间为室内侧加人加热量和加湿量，模拟测试工况如表1所示。
表1 模拟测试工况
首先进行变频空调机组能耗测试，在表2条件下让机组按设计变频功能自主运行，采用电度表测量器能耗值，同时监测机组运行情况和室内侧的环境。然后进行定频空调机组测试，为确保试验的严谨，将变频机组中的变频器控制断开，压缩机定频运行，测试条件与变频机组测试环境一致，让机组自主运行，记录其能耗值，同时监测机组运行情况和室内侧的环境。
2.2试验结果
1）室内温度变化曲线（见图5）。
图5室内温度变化曲线
系列1为定频机组运行的室内温度变化曲线，系列2为变频机组运行的室内温度变化曲线。从图5可知，变频机组可有效控制室温温度的波动，保持室内的舒适性。
2）节能率。
定频机组总能耗68.6kWh，变频机组总能耗51.9kWh。
变频机组的节能率=（68.6一51.9）/68.6×100%=24.3 %。
从本模拟节能试验数据来看，变频机组的节能率在20%以上，证明了变频机组的节能且具有较好的舒适性。
3 另地铁线的车辆变频空调机组实际装车运行的节能对比试验
3.1实际装车试验改造
本地铁线列车为6辆编组，各车辆之间采用贯通道方式联通，O1和06车为带司机室的头车。列车车辆编组方式如图6所示：
图6地铁车辆编组方式
将某公司所研制地铁车辆变频空调在本地铁线上安装半列车，并与相应的半列原装车进行对比，以验证变频空调的实际节能效果。
在控制柜中加装电能表、车厢中加装温湿度仪，通过记录定频空调和变频空调机组温度、湿度、电流、电压及消耗电能等相关数据，并对相关数据进行整理及对比，验证变频空调机组的节能效果，形成最终的节能试验报告。
试验测试时间在5，6月的过渡性季节期间进行，以体现变频空调机組的最大节能效益。变频空调机组经过前期调试后开始稳定运行，从5月16日起开始记录能耗数据，试验时间具体从5月16日开始至6月25日为止，试验时间约为40d。
3.2地铁线某列车空调用电量数据分析
5月16日开始记录的数据，6月25日为最后一次记录的数据。由于3车和4车的相互影响，增加一项剔除相互影响的3和4车的节能结果，具体如表2、表3所示。
从表2、表3的数据分析结果可知，变频空调总节能比率可达35%以上。
表2 地铁线某列车空调用电量数据
表3 变频空调与定频空调相比节能率%
4 结论
城市地铁车辆段轨道设计 篇4
一、设计原则及技术标准
1. 主要设计原则
(1) 轨道结构应具有较强的整体性, 具有牢固、稳定、耐久、均衡等特性, 以确保行车平稳、安全。
(2) 轨道结构应具有足够的强度、适当的刚度和弹性, 较好的绝缘性, 并减少施工和养护维修的工作量, 延长轨道使用寿命。
(3) 轨道结构应在满足其特性和功能的前提下, 要求构造简单, 具有通用性和互换性, 主要部件标准化。
(4) 应采用成熟先进的新工艺、新技术、新材料等研究成果, 力求技术先进、经济合理、综合工程造价低。
(5) 根据环保的要求, 轨道应采用相应的减振降噪结构, 把振动和噪声控制在国家环保标准的允许范围内。
2. 技术标准
(1) 轨距:采用标准轨距1 435 mm, 半径≤200 m的地段应按相关规范进行轨距加宽;车场线不设超高。
(2) 钢轨:试车线采用60 kg/m钢轨, 除试车线以外的车场线采用50 kg/m钢轨。
(3) 扣件:库内线整体道床采用弹条I型分开式扣件;库外线碎石道床采用弹条I型扣件。
(4) 道岔:试车线采用60 kg/m钢轨9号道岔, 除试车线外的车场线采用50 kg/m钢轨7号道岔。
(5) 轨枕布置:试车线轨枕铺设数量为1 600根/km, 库外线一般地段碎石道床轨枕铺设数量为1 440根/km, 库内线根据工艺布置情况进行轨枕布置。
(6) 线路平面最小曲线半径:车场线最小为150 m。
(7) 整体道床的道床面应低于轨枕承轨面30~40 mm, 道床面横向排水坡度不小于3%。道床排水沟的纵向坡度应与线路坡度一致, 并不宜小于2‰。
(8) 道床内布设钢筋, 钢筋布设应结合防杂散电流腐蚀要求进行。
(9) 轨底坡设置:全线设1:40轨底坡, 在道岔和道岔间不足50 m地段不设轨底坡。
二、设计方案
1. 钢轨
钢轨是铁路轨道的主要组成部件, 它的功用在于引导机车车辆的车轮前进, 承受车轮传来的巨大压力, 并传递到轨枕上。
(1) 60 kg/m钢轨:应用于试车线, 材质为U75V。型式尺寸和技术标准应符合TB/T2344-2003《43~75 kg/m热扎钢轨订货技术条件》的规定。试车线除道岔及缓冲轨与两端钢轨采用接头夹板连接外, 其余部分采用焊接。
(2) 50 kg/m钢轨:应用于库外线及库内线, 标准轨长25 m, 材质为U71Mn。型式尺寸和技术标准应符合TB/T2344-2003《43~75 kg/m热扎钢轨订货技术条件》的规定。半径不大于200 m曲线段采用错接, 错接距离不小于3 m。绝缘接头位置见信号专业设计资料, 轨道专业在配轨时留出接头位置, 信号专业负责安装绝缘接头。
(3) 异型轨:异型轨两端有孔, 材质为U75V。技术要求应符合TB/T3066-2002《异型钢轨技术条件》的规定。
(4) 接头夹板:50 kg/m钢轨普通线路的钢轨工作边采用TB/T 2342.2-1993《50 kg/m钢轨用接头夹板型式尺寸》的规定的标准接头夹板, 非工作边采用50 kg/m钢轨减振接头夹板。60 kg/m钢轨工作边采用TB/T2342.3-1993《60 kg/m钢轨用接头夹板型式尺寸》规定的标准接头夹板, 非工作边采用60 kg/m钢轨减振接头夹板。所有接头夹板的技术标准按TB/T2345-1993《43~75 kg/m钢轨用接头夹板供货技术要求》执行。
采用TB/T2347-1993《钢轨用高强度接头螺栓与螺母》规定的钢轨接头螺栓和螺母。60 kg/m钢轨接头螺栓和螺母的强度等级分别为10.9级和10级;50 kg/m钢轨接头螺栓和螺母的强度等级分别为8.8级和10级。采用TB/T2348-1993《钢轨用高强度平垫圈》规定的平垫圈。
(5) 根据供电及信号专业要求, 每条电化尽头线车挡前设置绝缘节。
2. 轨枕、扣件及道床
轨枕承受来自钢轨的各向压力, 并弹性地传布于道床, 同时, 有效地保持轨道的几何形位, 特别是轨距和方向。
扣件可有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结, 阻止钢轨相对于轨枕的移动, 并能在动力作用下充分发挥其缓冲减振性能, 延缓轨道残余变形积累。
道床承受来自轨枕的压力并均匀地传递到路基面上, 提供轨道的纵、横向阻力, 保持轨道的稳定。
(1) 库外线一般地段碎石道床:采用50 kg/m钢轨弹条I型扣件、新II型预应力混凝土枕碎石道床。钢轨中心线处最小轨道结构高度625 mm。碴肩宽为200 mm, 半径小于300 m的曲线外侧碴肩宽为300 mm。道床边坡为1:1.5, 采用TB/T2140-1990《铁路碎石道碴》中规定的一级道碴, 设单层道碴, 最小道碴厚度为250 mm, 轨枕铺设数量为1 440根/km。
(2) 库外线7号系列道岔采用混凝土枕碎石道床, 轨道结构高度与相邻的库外线碎石道床相同。道岔两端各采用15根混凝土枕过渡, 轨枕布置根数1 440根/km。两道岔间距离不足50 m时, 采用50 kg/m钢轨7号单开道岔件号15扣件, 混凝土枕碎石道床。轨枕布置根数1 440根/km。
(3) 试车线碎石道床:采用60 kg/m弹条I型扣件、II型预应力混凝土枕碎石道床。钢轨中心线下最小轨道结构高度840 mm。碴肩宽为400 mm, 堆高150 mm, 道床边坡为1:1.75, 采用一级道碴, 设双层道碴, 钢轨中心线处最小道碴、底碴厚度分别为250 mm、200 mm, 轨枕铺设数量为1 680根/km。
(4) 试车线墙式检查坑整体道床:采用Ⅱ型检查坑扣件、混凝土短枕式整体道床, 道床与下部墙式基础同宽, 道床内设钢筋, 轨枕布置根数为1 600根/km。
(5) 过渡段:试车线墙式检查坑与两端碎石道床之间、隧道洞口整体道床与碎石道床之间设置过渡段, 长度20 m范围内的碎石道床底部设置钢筋混凝土铺底, 采取混凝土板厚度渐变的方法过渡, 底部填土需碾压密实。
(6) 柱式检查坑整体道床:采用50 kg/m钢轨弹条I型分开式扣件, 柱式基础由结构专业提供, 首先由轨道施工单位负责架轨, 调好轨道几何状态后, 结构才浇筑立柱结构。
(7) 库内道床材料:道床混凝土采用水泥、砂、石及水等原料应符合GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》的有关规定。无检查坑地段铺设一般短枕式整体道床, 轨道结构高度为900 mm, 道床采用强度等级为C30混凝土。
(8) 整体道床每隔12.5 m左右设置一处道床伸缩缝, 缝宽20 mm, 以沥青木板形成, 上部以沥青麻筋封顶。结构沉降缝处亦应设置道床伸缩缝。
(9) 应严格控制厚塑料的施工质量, 保证水泥砂浆与钢轨、扣件及周围混凝土完全隔离。
3. 道岔
道岔是机车车辆从一股轨道转入或越过另一股轨道时比不可少的线路设备, 是铁路轨道的一个重要组成部分, 其与曲线、接头并称为轨道的三大薄弱环节。
车辆段内除试车线出入道岔为9号单开道岔外, 其余均采用7号单开道岔, 混凝土碎石道床。
9号道岔全长29.569 m, 道岔前长13.839 m, 道岔后长15.730 m。直向容许速度90 km/h, 侧向速度容许速度30 km/h。道岔转辙器采用60AT直线尖轨, 跟端为活接头。
7号道岔全长23.627 m, 道岔前长11.194 m, 道岔后长12.433 m。直向容许速度80 km/h, 侧向速度容许速度25 km/h。采用AT尖轨、高锰钢辙叉和可调式护轨。
道岔内钢轨接头工作边采用符合TB/T2342.2-1993《50 kg/m钢轨用接头夹板型式尺寸》规定的普通接头夹板, 非工作边采用专线3419《50、60 kg/m钢轨用减振接头夹板》。所有接头夹板的型式尺寸和技术标准按TB/T2345-1993《43~75 kg/m钢轨用接头夹板供货技术要求》执行。
4. 轨道附属设备
(1) 平交道口
库前平交道口及库外其他道口均采用橡胶道口, 橡胶道口板为橡胶嵌丝道口板, 材料以天然橡胶或合成橡胶为主要成分, 嵌加尼龙丝合成。道口宽2.5 m, 长度与道路同宽。道口下道床做法除轨枕间距为550 mm外, 与库外一般线路相同。
道口范围内禁止设置钢轨接头。
(2) 车挡
试车线采用液压缓冲滑动式车挡, 其他库外线采用框架固定式车挡, 库内线采用月牙式车挡。
(3) 线路及信号标志
线路及信号标志均采用反光材料制作。警冲标设在两设备限界相交处, 其余标志可安装在行车右侧司机易见的地方。
5. 减振降噪设计
轨道减振降噪设计应依据环评报告要求, 可采取橡胶垫板道床或者减震器扣件等轨道减震措施。
6. 杂散电流腐蚀防护措施
轨道专业在扣件设计上加强扣件的绝缘性能, 采用高绝缘性能的轨距垫板、轨下橡胶垫板确保钢轨和扣件的绝缘;铁垫板下的橡胶垫板、尼龙套管确保扣件与轨下基础的绝缘, 绝缘件的绝缘阻值均达到108Ω。采用这种两道绝缘的方法可以最大限度的阻隔杂散电流向轨下基础的泄露, 保证轨道结构的使用寿命。
参考文献
[1]李成辉.轨道[M].成都:西南交通大学出版社, 2004.
[2]周晓军, 周佳媚.城市地下轨道与轻轨交通[M].成都:西南交通大学出版社, 2008.
[3]欧阳全裕.地铁轻轨线路设计[M].天津:中国建筑工业出版社, 2006.
[4]TB 10082-2005, 铁路轨道设计规范[S].
[5]GB 50157-2003, 地铁设计规范[S].
地铁车辆设计 篇5
ZMA120型地铁车辆转向架构架结构设计
介绍了ZMA 120型地铁车辆转向架构架的设计结构,总结了其结构设计特点,并利用仿真分析、线路动应力测试和静强度与疲劳强度试验埘其进行了强度校核,其合理的结构设计为城轨车辆及机车构架的.开发提供了较好的借鉴.
作 者：曾艳梅 陶功安 罗华军 ZENG Yan-mei TAO Gong-an LUO Hua-jan 作者单位：南车株洲电力机车有限公司,湖南,株洲,41 刊 名：电力机车与城轨车辆 英文刊名：ELECTRIC LOCOMOTIVES & MASS TRANSIT VEHICLES 年，卷(期)： 33(1) 分类号：U270.33 关键词：ZMA120型转向架 构架 结构设计 强度地铁车辆段工程管理研究 篇6
【关键词】高应力巷道 软煤层 巷道支护
【中图分类号】TD353 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0292-01
淮北朔里矿业业公司3、5煤层属典型“三软”煤层，特别是北四采区为高应力集中区，巷道压力大，断层多，地质条件复杂，采用传统的工字钢梯形棚或者是锚带网支护后，压力显现明显，巷道两帮及顶底板移近量大，支护损坏严重，前掘后修，严重影响安全生产。如何掌握复杂条件软煤层巷道矿压显现规律，找出最佳支护对策，是迫切需要解决的问题。
一、工程概况
N344工作面位于北四采区。煤层埋深在-155m～-218m，地面标高+33m，煤层总厚度2.0～3.95m，平均3.19m，普遍含两层泥岩或炭质泥岩夹矸。煤层倾角12°～23°，平均18°，煤层直接顶为泥岩，厚1.85-6.76m，平均厚度3.48m，呈深灰色～灰黑色块状，老顶为深灰色～灰色粉砂岩与细砂岩互层，局部为泥岩，厚1.36-23.99m，平均厚度15.8m。瓦斯相对涌出量1.1-1.3m3/min，煤尘爆炸指数11.56～20.13，有爆炸危险。煤层裂隙较发育，煤层自燃发火趋势为III类，不易自燃。N344风巷长480m，上沿N342机巷（工作面已回采），与其水平净垛1.0米。
二、原先巷道支护
巷道跟顶掘进，巷道断面参数为：净宽×中高=3.6m×2.4m，净断面8.64m2。
支护方案：顶板采用5根GM20/2400高强锚杆配合3.8米的w钢带和金属网（4 0×1.0m）支护，两帮采用3根GM20/2000高强锚杆配合长2.2米的w钢带和金属网（2.4×1.0m）支护，在巷中每隔2排施工一根预应力锚索，规格为YMS15.24/5.4，锚杆间距800mm，排距900mm。
支护效果：直接顶泥岩厚度变化大，部分区段7m以内无稳定、强度高的岩层；煤层倾角大，巷道围岩小构造发育，围岩破碎，且巷道底板留有底煤，形成软底巷道，巷道围岩变形及稳定性控制较为困难。支护后两帮位移，巷道底鼓，支护效果差。在切眼内布置了观测点，掘进15-20天后巷道基本趋于稳定，两帮总移近量在700-1000mm左右，顶底板移近量在600-850mm左右。
N344工作面复杂条件软煤层巷道与支护的变形与破坏十分严重；在工作面超前支承压力的作用下，巷道的断面收敛率高，难以保证生产与通风安全的要求，甚至造成工作面瓦斯超限，维护十分困难，甚至影响和制约工作面的正常推进。巷帮煤体松软、夹遇水泥化、崩解的铝土质泥岩给巷道支护带来了不利影响；同时由于巷道开掘后顶板压力想两帮传递，在支承压力作用下使支护两帮变得松散破碎，破坏后两帮可锚性迅速降低，使得锚杆的支护作用十分有限，难以阻止已经破坏了的煤柱向巷道空间内的移动。顶板锚索为单体锚索，控顶面积小，锚索高预紧力形成的压应力不能有效叠加；顶板支护强度偏低。
三、改进后巷道支护方案
1、巷道支护对策
提高顶板的支护强度，变单体锚索为组合锚索。加装14#b槽钢，槽钢桁架锚索梁与顶钢带十字交叉，从而形成桁架支护网，使顶板支护强度大大增强；当支护的预应力达到一定程度时，能形成预应力承载结构，能通过大变形实现对外层结构的适应性让压，在大变形中保持整体稳定性。这种支护方式充分发挥了各自的优势，刚柔相济、内外并举、标本兼治，即控制变形又保证安全，达到了良好的安全和经济效果。
加大锚索强度和密度。由原来每隔2排施工一根YMS15.24/5.4锚索，调整为每隔一排施工一根YMS17.84/6.3锚索。帮顶采用封闭式钢带，减小巷道肩角的压剪破坏。巷道开掘后，减角也是巷道支护的重点部位，容易受到压剪力的破坏。帮顶全封闭式钢带，即：将顶钢带设计成比巷道宽度长600mm，顶支护好后将肩窝处多余的钢带折成直角，然后与帮钢带叠加在一起，眼孔相对，共用一根锚杆，叠加后强度增强，折成直角后可使尖角钢带贴紧岩面，起到支撑作用，从而使帮顶钢带形成封闭式，连成了整体。
2、巷道支护方案
巷道跟顶掘进，巷道断面参数为：净宽×中高=3.6m×2.4m，净断面8.64m2。
巷道顶板支护由两部分组成。第一部分由锚杆和w钢带组成。钢带沿巷道顶板横向布置，每根钢带上安装5根锚杆，锚杆垂直顶板锚入，采用GM20/2400左旋螺纹钢等强锚杆；采用网孔不大于40mm的金属网紧贴顶板铺设，纵向搭接，搭接长度100mm，搭接处用铁丝扎结，且用钢带压茬。第二部分由槽钢和锚索组成。槽钢梁在巷中沿巷道纵向且与钢带呈十字交叉布置1排。槽钢梁长度为2m，每根槽钢梁上安装3根锚索，锚索垂直顶板布置。
煤帮支护采用锚杆+w钢带+金属网支护，帮顶钢带折角压茬连成整体。
巷帮锚杆采用GM20/2200左旋螺纹钢锚杆。锚杆垂直巷帮锚入，每片钢带安装3根锚杆。金属网铺设方法同顶板。钢带沿巷道纵向铺设，同一排顶帮钢带肩角处相互搭接并压紧金属网，在搭接处锚杆从搭接孔中锚入煤帮。
四、施工工艺
顶板及实体帮锚杆间排距：800×800mm；顶板锚杆：GM20/2400；帮锚杆：GM20/2200；锚索：YMs17.8/6.3，强度等级为1860Mpa，锚索安装预紧力：≮120KN；槽钢：14#b普通热轧槽钢，长度2000mm；顶板钢带：w钢带（2900×220×3mm）；巷帮钢带：平钢带（2000×200×3mm）；金属网：10#镀锌铁丝机械编制，网孔<40×40mm，宽1000mm，长度：顶4000mm、煤帮2400mm。
掘进主要采用炮掘、辅助镐掘方式破煤，采用“短掘短支”的支护方法，炮眼深度控制在800mm，两帮留有距巷道轮廓线不少于500mm的煤垛，采用风镐破煤刷至设计断面；按照800mm的排距沿巷道横向架设顶板w钢带，并压紧金属网的搭茬头，同时在钢带两端支设临时支柱，以此作为掘进时的临时支护；安装顶板锚杆、锚索的同时，铺设金属对煤帮进行背护，顶板w钢带和帮w钢带压茬后压住帮金属网，同时平行作业安装实体煤帮锚杆，尽量缩短巷帮支护滞后时间和实现平行作业，帮锚杆滞后迎头距离不超过2排。
N344切眼内共设置3个测站，相邻测站间距30-50m。各测站均布置顶底板和两帮位移量测点，同时在2#测站、3#测站设置两点式顶板离层仪，在1测站、3测站布置锚杆压力表。锚梁带网封闭式联合桁架支护从根本上控制了围岩，有效控制了巷道变形，避免了前掘后修现象，维护了巷道的稳定与安全。减少了二次修复材料投入，也为综采工作面安装和回采创造了安全条件，提高了采煤面的生产率。
地铁车辆高压设备互锁设计 篇7
1 受电弓与紧急制动电气互锁
在地铁车辆出现紧急情况时, 司机会触发车辆紧急制动, 车辆此时会获得较大的制动力, 使列车在最短的时间内停下来。在车辆触发紧急制动时, 如果车辆受电弓还处于升弓状态, 使高压始终与车辆相连, 就会无形中提高故障率。从安全角度考虑, 我们会把紧急制动的命名添加到受电弓的降弓回路中, 即在司机触发紧急制动的瞬间, 列车会把紧急制动信号传递给降弓列车线, 这样会使全列车受电弓在紧急制动时立刻降下, 有效抑制故障的出现。具体控制逻辑如图1所示。
如图1所示, 当司机按下紧急制动按钮 (EMPB) , 回路从上到下被导通, DC110 V控制电源瞬间存在于整个回路, 从而使受电弓降弓列车线被激活, 促使整列车的受电弓瞬间降下。通过在受电弓降弓回路中串联一个紧急制动按钮的常开触点, 就可实现受电弓与紧急制动互锁的功能。这种方法既简单又可靠, 已经被广泛地应用到地铁车辆的电气原理设计中。
2 受电弓与车间电源电气互锁
当车辆在车库里维护时, 需要接通车间电源。为安全起见, 设计时, 在受电弓和车间电源控制回路上分别设置了互锁功能。例如, 车辆放置在车库里, 此时受电弓处于落弓状态, 需要接通车间电源进行静态调试。在接通车间电源后, 如果有人误操作旋转升弓开关, 此时受电弓也不会因此而升起。另一种情况是, 当车辆放置在车库里, 正常唤醒车辆并旋转升弓开关将受电弓升起, 车辆正常输入高压电源, 此时如有人将车间电源插头插入车辆端, 车间电源也不会接入车辆。以上互锁控制提升了车辆的安全、可靠性。具体原理图如图2所示。
3 高压安全连锁控制
3.1 BSV受电弓连锁控制盘
许多地铁车辆上都设有高压隔离开关。此设备的主要作用是保护售后服务人员的人身安全, 防止误操作或漏操作。下面将介绍高压隔离开关的工作原理。
图3为BSV受电弓连锁控制盘。如图3所示, 当控制手柄在“ON”位时, 受电弓气路被接通, 钥匙A被锁定在图示位置;当受电弓被降下, 需要检修列车时, 将控制手柄置于“OFF”位, 此时可将钥匙A旋转90°拔出。钥匙A被拔出后, 控制手柄被锁定在“OFF”位, 此时受电弓气路被隔离, 无法升弓。维护完毕后, 钥匙A被插入并旋转至图示位置, 控制手柄才能由“OFF”位转换至“ON”位。
另外, BSV不仅能对受电弓进行气路隔离, 还能在电气回路中进行二次隔离, 工作原理如图4所示。
当图3中的手柄被锁定在“OFF”位时, BSV的常开触点将处于闭合状态。此时, 图3中的回路将被导通, DC110 V控制电源将存在于整个回路, 即受电弓降弓列车线被激活, 整列车的受电弓同时被降下。当BSV从“ON”位转换到“OFF”时, 无形之中使受电弓在气路和电路上获得了双重隔离, 这就保证了检修车辆时的安全性。
3.2 接地隔离开关
接地隔离开关连锁控制如图5所示。维护车辆时, 将钥匙A从BSV设备中拔出后插入到接地隔离开关设备中, 并旋转90°。此时可将操作手柄转到“接地”位, 然后将钥匙B旋转90°拔出, 则操作手柄被锁定在“接地”位, 同时钥匙A将被锁定, 不能被拔出。当设备维护完毕后, 将钥匙B插入并旋转90°回到原位, 此时操作手柄可以由“接地”位转到“受电弓”位, 然后将钥匙A旋转90°拔出, 并放回BSV受电弓连锁控制盘, 此时接地隔离开关将锁定在“受电弓”位不能转动。
3.3 连锁控制钥匙箱
连锁控制钥匙箱连锁控制如图6所示。在维护车辆时, 只有将钥匙B从接地隔离开关中拔出后插入到连锁控制钥匙箱 (图5) 中, 并旋转90°, 其他钥匙 (key) 才能被旋转90°并拔出, 从而开启高压设备柜门进行维护。只有所有钥匙 (key) 被放回并旋转至原位, 钥匙B才能旋转90°并拔出。
3.4 连锁控制过程
连锁控制逻辑如图7所示。
连锁控制过程为: (1) 正常工作时, BSV受电弓连锁控制盘和接地隔离开关处于工作位, 钥匙A锁定在BSV受电弓连锁控制盘, 并且钥匙B锁定在接地隔离开关, 不能被取出; (2) 正常断开真空断路器, 降弓; (3) 将BSV受电弓连锁控制盘控制手柄转至“OFF”位, 受电弓气路和电路被隔离, 然后将钥匙A旋转90°拔出, 使BSV受电弓连锁控制盘控制手柄锁定在“OFF”位; (4) 将钥匙A插入接地隔离开关并旋转90°, 将操作手柄转至“接地”位, 此时真空断路器两端被短接并接地, 然后将钥匙B旋转90°并拔出, 钥匙A将锁定在接地隔离开关不能被拔出, 并且接地隔离开关将锁定在“接地”位; (5) 将钥匙B插入连锁控制钥匙箱并旋转90°, 此时柜门钥匙 (key) 可以被旋转90°并取出, 当至少一个柜门钥匙 (key) 未回到原位, 钥匙B将被锁定不能拔出; (6) 通过柜门钥匙 (key) 打开高压设备来维护车辆; (7) 车辆维护完毕后, 把所有柜门钥匙 (key) 放回连锁控制钥匙箱并旋转至正常位, 然后将钥匙B旋转90°并拔出, 此时所有柜门钥匙 (key) 将锁定在连锁控制钥匙箱不能拔出; (8) 将钥匙B放回接地隔离开关并旋转至正常位, 然后将接地隔离开关由“接地”位转至“受电弓”位, 此时可将钥匙A旋转90°并拔出, 同时钥匙B将锁定在接地隔离开关不能被拔出。 (9) 将钥匙A放回BSV受电弓连锁控制盘并旋转至正常位, 然后将BSV受电弓连锁控制盘手柄由“OFF”位转至“ON”位, 此时钥匙A被锁定不能被拔出, 同时受电弓气路和电路被接通, 列车可以正常运行。
4 结束语
综上所述, 在地铁车辆设计过程中增加以上互锁功能可以大大提高车辆运行的安全、可靠性。目前这些互锁功能已经被广泛运用到各个地铁项目中, 并一致得到广大业主的好评。
摘要：针对孟买1号线地铁先进、可靠的要求, 为其量身设计了一套包含各种互锁逻辑的控制系统。该系统相对于前期公司引进的国外技术而言更加安全、可靠。目前, 孟买1号线作为国内首次整车地铁出口项目, 已得到广泛好评。
昆明地铁3号线车辆设计分析 篇8
昆明地铁3号线工程初期工程线路全长19.16 km, 其中高架线1.17 km, 地下线和过渡段长17.99 km, 石咀站预留南延伸的条件。共设有17座车站, 全部为地下车站, 起点为米轨石咀站西侧, 终点为东部汽车客运站。车辆段设置在石咀, 停车场设置在放马桥, 控制中心与昆明地铁首期工程合用, 在文化宫站附近。昆明地铁3号线初期配车数为24列/144辆, 由中车株洲电力机车有限公司制造, 车辆设计寿命为30年。
1 车辆总体设计特点
1.1 融合本地人文特点
为打造昆明地铁公司的品牌形象, 昆明3号线工业设计方案延续昆明地铁首期工程车辆的设计风格, 同时在车辆造型上增强层次感;搭配锐利的头灯, 飘扬的肩带, 整体大气、流畅, 体现出昆明面向西南区域的国际化大都市进取、包容的气质;提取孔雀翎毛的形态应用于座椅设计中, 扶手、门立柱形成的断面形态柔和的向上延伸, 犹如孔雀优雅的颈部曲线。
1.2 安全性
为了确保车辆运营安全, 车辆的结构强度选用国内B型车车体强度的最高值, 车体最大静态纵向抗压缩载荷为1 000k N, 最大静态纵向抗拉伸载荷为800 k N;车辆的设计、制造及所选用的材料、部件的防火要求符合DIN5510或BS6853标准的相应等级。
1.3 轻量化
车辆的车体采用大断面铝合金挤压型材、整体承载的全焊接结构, 牵引逆变器箱和辅助逆变器箱高度集成, 能有效减轻车辆自重, 达到运营节能的要求。
1.4 节能优化
针对昆明地区特殊气候特点, 对新风调节方案优化。新风量可根据室外温度及载客量自动调节;照明采用集中电源控制的LED节能系统, 较同等照度的白帜灯可节能40%以上;列车优先采用再生制动, 并优化对制动电阻风机的控制, 最大限度地实现列车节能。
1.5 环保设计
为降低车内噪声, 列车采用双层地板结构, 贯通道采用国内隔声降噪最高等级设计, 并优化空调风道结构, 降低了车外噪声对乘客的影响;同时在轮对上设有降噪阻尼环, 可大大降低车外噪声, 减少对沿线的噪声污染。
2 昆明3号线车辆的主要参数
2.1 车辆的主要技术参数
车型:B1型车
列车最大速度:80 km/h
车体:全焊接V形铝合金
轨距:1435+6-2mm
额定供电电压:DC 750 V
受电方式:采用接触轨下部接触受电, 接触轨轨面距走行轨轨面高为160±5 mm;接触轨中心线距走行轨线路中心线距离为1444±5 mm
列车最大宽度:2 800 mm
车辆长度 (指车钩连接面之间的长度) :118 788 mm
车辆高度 (轨顶面至车顶之间的高度, 新轮) :3 800 mm
车辆地板面距轨面高度:1 100 mm
车钩中心线距轨面高度:660 mm
转向架轴距:2 300 mm
转向架中心距:12 600 mm
车轮直径:840 (新轮) /805 (半磨耗轮) /770 (最大磨耗轮) mm
2.2 车辆编组及主要设备配置
列车采用4动2拖6辆编组型式, 由2个车辆单元-Tc+M1+M2-组成 (-为半自动车钩;+为半永久牵引杆) , 每个-Tc+M1+M2-为最小可动单元。每个基本单元中, Tc车配置司机室、辅助逆变器、蓄电池、辅助高压箱、库用插座、制动控制模块、受流器、列车自动控制等设备。M1车配置牵引逆变器、牵引电机、高压箱A、制动电阻、受流器、制动控制模块等设备。M2车配置牵引逆变器、牵引电机、高压箱B、制动电阻、受流器、制动控制模块、风源模块等设备。AW0空载状态下, Tc车质量约31.7 t, M1车质量约33.5 t, M2车质量约34.2 t;轴重 (AW3) 小于等于14 t;AW0~AW3所有工况下, 车辆总重、轴重及轴重不平衡、轮重不平衡均满足合同要求。
2.3 列车动力性能
在AW2、半磨耗车轮、平直干燥的轨道及额定电压DC750V等工况下, 列车从0到40 km/h的平均加速度≥0.9m/s2, 列车从0到80 km/h的平均加速度≥0.6 m/s2;在AW3、半磨耗车轮、平直干燥的轨道工况下, 列车从最高运行速度80km/h制动到停车, 最大常用制动平均减速度为≥1.0 m/s2, 紧急制动平均减速度为≥1.2 m/s2, 快速制动平均减速度为≥1.2 m/s2。列车最大牵引力为320 k N, 恒力矩区范围为0~40km/h, 恒功区范围为40~55 km/h, 自然特性区范围为55~80km/h;列车最大电制动力为336.6 k N。
2.4 列车故障救援能力
当列车丧失1/4动力时, 在超员 (AW3) 工况下, 列车可以在35‰坡道上起动, 并能以正常运行方式完成一个单程运行。当列车丧失1/2动力时, 在超员 (AW3) 工况下, 列车可以在35‰坡道上起动, 并运行至下一车站, 清客后返回车辆段。一列6辆编组的空车可将另一列停在35‰坡道上的6辆编组超员故障列车移至最近的车站 (上坡) ;一列6辆编组的空车可将另一列停在40‰坡道上的6辆编组故障空车救援到车辆基地 (上坡) 。
3 列车主要系统
3.1 车体
车体材料为大型铝合金中空挤压型材, 采用由底架、侧墙、端墙和车顶构成的薄壁筒型整体承载全焊接结构, 在满足结构及强度要求的前提下, 综合考虑车体外部造型、内外装饰、设备安装、乘客视野、隔音和隔热等因素, 保证车辆的安全、可靠、舒适, 满足轻量化、高强度、大运量等要求。
3.2 车门
客室每侧设置4套双开式电动塞拉门, 车门净开宽度1 300 mm, 车门净开高度1 880 mm。采用高性能无刷电机驱动、EDCU微处理器控制, 设置可靠的机械锁闭机构、故障隔离装置、乘务员钥匙开关、紧急解锁、障碍物检测等安全设施或功能。乘客疏散采用侧式平台疏散方式。司机室侧门采用手动折页门, 车门净开宽度570 mm, 车门净开高度1 860 mm。
3.3 贯通道
贯通道采用单体式, 主要由折棚、车体框、渡板装置和内饰板等组装而成, 支撑采用自支撑的方式。贯通道结构部件使用寿命为30年, 折棚寿命不小于15年, 贯通道隔声量 (加权值) ≥36 d B (A) 。
3.4 车钩
列车配置半自动车钩和半永久牵引杆两种类型车钩, 半自动车钩包括头车半自动车钩和中间半自动车钩。半自动车钩钩头集成了气路接头。牵引装置设计包括了橡胶弹性装置和压溃变形管, 吸收联挂和撞击的能量。半永久牵引杆由两半组成, 通过筒套卡环联结, 气路接头安装在车钩头下部, 半永久牵引杆的牵引装置设计都包括了橡胶弹性装置, 在半永久牵引杆的一侧装有压溃变形管, 另一侧为刚性杆。
3.5 转向架
转向架采用ZMC080-J型外置式无摇枕地铁车辆转向架, 构架采用低合金高强度结构钢板组焊而成的整体H形构架;侧梁为箱形封闭断面的U型梁, 横梁为无缝钢管结构;采用全加工的S型辐板整体辗钢车轮, 远离轮缘侧加装降噪阻尼环。一系悬挂采用金属螺旋弹簧, 设有垂向减振器;二系弹簧采用大挠度的空气弹簧, 设有横向和垂向减振器。在转向架和车体之间设有抗侧滚装置, 提高车辆抗侧滚性能;在头车Ⅰ位转向架Ⅰ位端安装扫石器。
3.6 空调和取暖系统
每辆车设置2台额定制冷量为29 k W的单冷型空调机组, 安装在车顶约1/4和3/4处的空调井处, 空调采用底部送风、底部回风形式, 采用静压式送风风道, 整车送风量为8 000 m3/h, 其中新风量2 600 m3/h, 紧急通风量为3 200 m3/h, 根据制冷负荷能实现整车通风、半冷、全冷调节。司机室安装有通风单元, 并内置加热功率为2 k W的电加热器, 可自动全暖、半暖调节。在司机脚部设置800 W的足部取暖器, 可全暖、半暖调节, 以保证司机室的舒适性要求。
3.7 牵引系统
电气牵引系统设备由牵引逆变器箱、牵引电机、高压箱A、高压箱B、辅助高压箱、库用插座、避雷器、受流器等设备组成。电器设备箱均采用箱体式车下边梁悬挂结构, 避雷器置于辅助高压箱中。Tc车上配置2个受流器, M1车上配置4个受流器, M2车配置4个受流器。Tc车和M1车、M2车受流器之间通过BLB和BHB进行母线隔离控制, 减少牵引逆变器频繁启停和受流器与第三轨之间的拉弧、电腐蚀现象, 避免地面各供电所之间通过列车进行桥接。在M1车高压电器箱内设置一个BQS开关, 用于库内动车模式。
3.8 制动系统
车辆制动系统采用车控电空联合制动方式, 有电制动 (再生制动+电阻制动) 、空气制动和停放制动3种制动方式, 主要由以下部分组成:电子中继阀 (ERV) 进行制动缸压力控制的制动控制单元、电子控制、风源装置、转向架装置、轮滑保护装置以及辅助气动和电-空装置。整车制动力计算由TCMS负责, DCU负责电制动的管理, BCU负责空气制动的管理。TCMS根据MVB传输的级位进行整车制动力的计算, 并发送给BCU。同时TCMS将级位信号转发给DCU。DCU根据级位信号自行施加电制动力, 并将电制动实际值反馈给BCU。BCU根据总制动力和实际电制动力作减法, 进行空气制动的补充。
3.9 辅助系统
辅助电源系统的运行独立于牵引系统, 为保证辅助电源系统的高可用性及避免电压中断, 设置列车DC750V辅助专用高压母线, 并设置辅助高压母线熔断器, 通过高压辅助母线将列车2台辅助电源输入端并行连接起来。辅助电源系统主要由2台辅助电源 (含逆变器、DC110 V充电机, 每台辅助电源总功率为220 k VA, 单台充电机功率为25 k W) 、DC24V电源、辅助高压电路、扩展供电电路、2组160 Ah铅酸蓄电池等组成。
3.1 0 控制及监控系统
列车控制及监控系统 (TCMS) 采用分布式控制技术, 控制网络划分为两级:列车控制级、车辆控制级。列车控制级总线和车辆控制级总线均采用EMD电气中距离介质的MVB多功能车辆总线。不论是列车级总线还是车辆级总线, 均采用通信线路双通道冗余设计, 当某一路通信线路出现故障时, 系统可以自动切换到另一路通信线路。
3.1 1 车载通信和乘客信息系统
车载通信和乘客信息系统集成了列车广播、对讲通信、LED信息显示、LCD动态地图、LCD多媒体信息播放和视频监控系统。列车两端司机室内均安装有一套相互冗余的系统控制器, 控制整列车的乘客信息系统的运行。每个客室内均安装有一套相同的客室控制器, 所有客室控制器均为总线-星型连接, 任何一个客室控制器的损坏都不会导致其他客室控制器的失效。
4 结语
昆明地铁3号线的设计融入了昆明本地人文特色、安全可靠、技术成熟, 首批车辆已于2016年1月交付昆明, 目前正在进行段内调试和试验。
摘要：介绍了昆明地铁3号线车辆主要技术参数、总体布置方案以及车体、车门、贯通道、车钩、转向架、空调、牵引系统、制动系统、辅助系统、列车控制和诊断系统、车载通信和乘客信息系统等主要部件, 并对昆明地铁3号线车辆的总体设计特点进行了归纳总结。
关键词：昆明地铁3号线,地铁车辆,技术参数,总体布置
参考文献
西安地铁车辆段低压设计探讨 篇9
渭河车辆段及综合维修基地位于北客站的东北方向、北临尚稷路、西临文景路、东临尚华路、南临漕运明渠, 围成的三角地带, 是西安市轨道交通线网中一、二、三号线配属列车的厂架修基地, 并承担二号线列车的运用检修任务。
车辆段内主要设检修库 (厂架修库、定临修库) 、运用库 (周月检静调库、停车列检库、立体仓库) 、联合车库及吹扫库、洗车库、综合楼 (办公楼、维修中心、培训中心、公寓楼、食堂) 、牵引变电所、跟随变电所、信号楼、污水处理站、浴室、汽车库、门卫等生产、生活房屋等。
车辆段内设置混合变电所1座、跟随式降压变电所2座, 向车辆段内所有动力、照明负荷供电。混合所主要负担运用库、信号楼、联合车库及吹扫库、室外电缆沟排水泵、室外路灯等负荷供电;空压机蓄电池间跟随所主要负担检修库、油漆库、污水处理站、汽车库、试车线用房等负荷供电;综合楼跟随所主要负责为本楼供电。
2 低压配电设计特点
车辆段低压配电与照明设计涉及与建筑、结构、车辆、通风空调、给排水、变电所、通信系统、信号系统、电梯、屏蔽门、综合监控、自动售检票 (AFC) 、设备监控 (BAS) 、火灾自动报警等多专业、多系统。低压配电与照明设计内容复杂, 涉及到变电、配电、二次控制、照明、接地、防雷等多个领域。涉及专业及设计内容繁多决定了低压配电设计的复杂性和困难程度。在设计流程中, 低压配电专业属于最后一个专业, 任何一个专业资料的变化都可能引起低压配电与照明专业的设计变化。
3 车辆段低压配电与照明设计优化建议
3.1 动力设计。
3.1.1 检修库动力配电干线设计。
电机清洗区、电机电器检修区、电机电器试验间, 构架检修区、转向架及轮轴检修间;转向架存放间、配件加修间, 存轮库、轮轴加工车间, 在以上区域工艺设备众多且各设备容量差别很大, 笔者最初设计思路是在相临近的小型设备附近设置共用配电箱, 由配电箱再给小型设备供电;大型设备在其附近设专用配电箱, 为其供电;由配电间至配电箱采用放射式供电, 供电干线采用电缆沿电缆沟敷设。文件经审核后修改为由配电间至动力配电箱干线采用密集型插接母线沿库区墙面或柱面敷设。两种设计方案相比, 前者设计方案不仅电缆数量众多, 施工难度大, 且工程造价相对较高;后者设计仅需敷设4路插接母线即可, 且为后期预留设备供电提供了方便, 施工难度相对较小, 且工程造价相对较低。
3.1.2 运用库、检修库干线电缆敷设。
运用库、检修库电缆数量较多、敷设较集中、线路敷设长度大, 设计时采用穿钢管埋地敷设, 导致线路敷设难度大且不便于以后的检修维护工作;配合施工时将部分电缆集中段改为电缆桥架敷设或电缆沟敷设。车辆段内起重机有电动单梁悬挂式起重机、电动双梁桥式起重机、电动葫芦, 起重机采用绝缘式安全滑触线供电, 滑触线的供电点基本位于滑触线中部, 供电点附近装设了具有隔离功能的断路器。为单台起重机供电的滑触线不需要设置检修段, 为两台起重机供电的滑触线需要设置检修段, 且检修段的长度比起重机桥身宽度大2m;另为两台起重机供电的绝缘式安全滑触线, 当起重机上的集电器能与滑触线脱开时, 可不设检修段。设计阶段在为两台起重机供电的绝缘式滑触线上设置了检修段;但在配合施工阶段因采购的起重机上的集电器能与滑触线脱开, 故取消了滑触线上的检修段。
3.1.3 综合楼风机控制原理。
风机控制原理图依据通风空调专业提供的控制要求进行设计, 目前通风空调专业对风机的控制要求也相对较复杂, 不但与设备监控系统 (BAS) 、火灾自动报警系统 (FAS) 存在接口设计, 而且要求风机与风管上的1个或多个电动风阀同时存在连锁关系, 这就增加了风机控制原理图的设计难度。BAS、FAS专业的不同信号会影响到控制原理图设计。 (1) BAS、FAS触点类型:无源触点、有源触点; (2) BAS、FAS触点耐压等级:24V、220V; (3) BAS、FAS触点开闭信号:常开触点、常闭触点; (4) BAS、FAS信号类型:持续信号、脉冲信号; (5) FAS应急控制按钮信号:钥匙开关、点动开关。
下面用2个典型的风机控制原理图来说明:本综合楼内BAS、FAS触点为无源触点、触点耐压24V、常开触点, BAS发出的信号为持续信号, FAS发出的信号为脉冲信号, FAS应急控制按钮为点动信号。 (1) 控制要求1:a.风机为AC380V单向、双速风机, 要求两地控制, 即手动或自动控制。b.风机对应一个电动风阀与其联锁。开机时, 先开电动风阀, 再开启风机;关机时, 先关风机, 再连锁关闭电动风阀。同时风机及电动风阀能接收BAS提供的信号, 根据相应模式对风机及电动风阀进行开关控制;春、秋、冬季时风机为低速运行, 夏季时风机为高速运行;当发生火灾时关闭风机, 气体灭火完成后, 高速运行排除烟气。高速运行时过载只报警, 不跳闸。c.风机对应3个70℃电动防烟防火阀, 防火阀熔断风机关闭。原理图见图1。 (2) 控制要求2:a.AC380V单向、双速风机的两地控制, 即手动或自动控制。b.风机对应一个电动风阀与其联锁。开机时, 先开电动风阀, 再开启风机;关机时, 先关风机, 再连锁关闭电动风阀。同时风机及电动风阀能接收BAS、FAS提供的信号, 且FAS具有优先权, 根据相应模式对风机及电动风阀进行开关控制;平时风机为低速运行, 火灾时风机为高速运行;高速运行时过载只报警, 不跳闸。c.风机对应1个280℃电动排烟防火阀, 防火阀熔断风机关闭。原理图见图2。
3.1.4室外排水泵配电设计。
本车辆段室外电缆沟排水泵给排水专业要求水泵按一级负荷配电, 本专业为满足工艺专业要求, 在车辆段内设置了双电源切换箱;且在设计接口上双电源切换箱属低压配电专业, 水泵控制箱属于给排水专业自带, 导致两箱分开设置。笔者认为这样的专业分工不尽合理, 不但影响车辆段的整体美观且不利于设备的安装维护, 建议类似情况电源箱和控制箱由同一专业设计且两箱合二为一, 另在以后的设计文件中可适当降低水泵的负荷等级且采用放射式与树干式相结合的配电方式。
3.2 照明设计。
(1) 库内双层检修作业平台照明设计。双层检修作业平台一层层高2.1m, 二层层高2.5m, 设计时照明灯具均布置在平台顶板中间位置且吸顶安装, 运营阶段发现灯具有防碍工作人员通行的可能, 且如人员携带工具容易触及到灯具, 建议在今后的设计中将灯具改在侧壁安装。 (2) 库内柱式检查坑照明设计。在柱式检查坑内每隔6m设置安全照明荧光灯1套、检修插座1个。施工时施工单位未按设计要求采购灯具, 运营人员反应照明灯具不节能。建议加强对设计文件的管理, 对于细部问题, 应该出大样图;另一方面监理单位加强对施工单位的监管, 使其按照设计图纸施工。 (3) 大跨距库区照明。库区内一般照明由变电所两段母线接引电源采用分区分回路交叉方式供电, 灯具采用集中控制方式。由于空间很大, 采用金属卤化物灯具照明, 按照跨距12m间隔布置。现场施工以后发现两排灯具如果错位布置效果会更好, 这样照度就会更加均匀。 (4) 室外投光灯塔照明。车辆段室外投光灯塔, 设计本意选用钢柱式灯杆, 但现场施工采用角钢形式灯杆, 与接触网柱不协调, 影响车辆段整体美观。在设计当中, 对于此类细节应在图纸中标注明确, 以免再次产生此类问题。
3.3 其它需要注意的问题。
(1) 在有防静电地板的房间, 设备接地母排应安装在防静电地板下。 (2) 低压柜抽屉回路最大接线能力为电缆截面185mm2, 若电缆截面为240mm2则由单面馈线柜配电。 (3) 不同场所配电箱的外壳防护等级应在施工图中明确。 (4) 380V空调器配电不能采用插座配电, 应采用5芯电缆 (电线) 进行配电。
结束语:经过一年的运营, 渭河车辆段低压配电设计工作, 经受住了考验, 满足了地铁二号线的运营、检修等用电及控制要求。低压配电设计工作接口专业多, 工作繁杂, 现场情况错综复杂。只有在设计工作中认真总结, 不断改进、提高设计水平, 才能使得设计更加完善, 更加符合现场及运营需要。
摘要：本文以西安地铁渭河车辆段工程为实例, 对设计, 施工遇到的问题进行了归纳总结, 针对不足之处进行了研究和探讨。并提出了改进的意见和建议。
地铁车辆设计 篇10
印度古尔冈处于印度首都西面30 km, 主要气候条件可分为夏季、雨季、冬季3种气候条件。气候条件如表1所示:
为适应当地气候条件, 南车株洲电力机车有限公司在自主研发的A型车平台空调系统上研发了大功率并联式空调机组系统, 该机组配合布置在天花板上方的风道系统可有效地将客室温度调节在25 ℃, 相对温度60%左右。
考虑到古尔冈地区的高温天气会造成空调系统压力过高, 制冷剂选择R134a, 可大大减小系统压力, 提高系统高温性能。
2空调机组选型
2.1 负荷计算
根据要求, 在夏季车外温度为44 ℃, 相对湿度为33%的额定工况下, 车内温度应达到25 ℃, 相对湿度60%。设计参数如表2所示:
此时机组制冷负荷计算如表3所示:
其中:K为车体传热系数
F为车体面积, W / ( m2·K)
t为室内及室外温差, K
Qsf, Qsw, Qsd分别为车窗、侧墙及顶盖的太阳辐射量, W
n为乘客数量。q 为人体散发的热量, W
V 为新风体积流量, m3/s
ρ为新风密度, kg/m3
Ie, Ii 为室外及室内空气的焓, kJ/kg
经计算, 每辆车制冷需求为82 129 kW。考虑到一定的余量, 拟选用2台制冷量为42 kW的大功率空调机组。
2.2 空调选型
考虑到机组制冷量较大, 且使机组制冷实现多级调节。本项目每台空调机组中选用4台重载、运输用的谷轮立式涡旋压缩机。压缩机采用两两并联, 在低负荷或高温环境可实现半冷运行, 避免系统频繁启停导致室内温度波动剧烈。
并联压缩机 (图1) 区别于其他压缩机的不同之处在于它具有油平衡管与气平衡管。油平衡管的作用在于保持两并联压缩机的润滑油均处于安全范围内, 避免出现1台压缩机润滑油过多而另外1台缺油的现象。气平衡管的作用在于均衡2台压缩机的吸气压力, 使2台压缩机在工作时保持相同吸气压力。
由于并联压缩机通过气平衡管与回气管相通, 当空调机组25%制冷只有1台压缩机工作时, 与其并联的另1台压缩机会有少量的制冷剂气体进入, 但是这些制冷剂同时会通过气平衡管流入启动的那台压缩机。这种现象对压缩机本身没有任何影响, 也不会影响到系统循环及制冷效果。从蒸发器回来的制冷剂气体先通过1个回气管汇集, 然后再分流至2台压缩机, 2台压缩机功率与排气量相同, 在工作时产生相同的吸气压力, 同时2台压缩机之间设置有气平衡管, 将2台压缩机低压腔串通, 由此可以保证, 2台压缩机吸入的制冷剂气体基本相同。
考虑到古尔冈地区的高温天气会造成空调系统压力过高, 制冷剂选择R134a, 可大大减小系统压力, 提高系统高温性能。
在制冷模式下, 空调控制系统检测到车内无制冷需求时, 会自动运行通风模式, 此时压缩机停机, 冷凝风机停止运行, 仅通风机工作;当车内制冷负荷较小时, 空调系统根据制冷需求, 自动在以下四种模式下工作:当制冷需求为0～25%时, 仅开启1台压缩机;25%～50%时开启2台压缩机;50%～75%时开启3台压缩机;超过75%时, 4台压缩机全开。
空调机组采用两端送风, 底部回风的方式。新风从机组侧边的4个新风口进入空调机组, 回风通过蒸发腔底部的回风口进入空调机组。混合空气被送风机吸入, 首先经过混合风滤网除尘, 再经过蒸发器盘管冷却除湿, 处理后的混合空气经过送风机送入车顶风道系统, 通过风道输送到乘客车厢。然后混合风被冷却并被吹入客室的风道系统 (图2为空调机组气流示意) 。
3风道及气流组织
车辆送风道系统均采用静压式风道, 分别安装在2台空调机组之间、空调机组与车端之间。每段风道完全相同, 分别由分配箱、主风道和支风道组成。为保持车内正压在30～50 Pa, 在车辆上方布置有废排装置, 风道系统及废排装置示意图如图3所示。
采用这种风道的好处是, 每台空调通风机负责送风的风道较短, 风机所需压头和流量均较小, 因而风机所需功率较低, 风机噪声也随之下降。空调机组下方也布置了送风风道, 大大提高了整个客室送风的均匀性, 客室温度的均匀性也大大提高, 从而提高了客室的舒适性。
4试验验证
为验证空调机组与风道匹配后的车厢通风、温度、压力等性能是否满足指标, 在车辆制造完成后, 对系统进行试验, 试验结果如下。
a) 车厢内平均温度:25.5 ℃
平均湿度:57.3%
车厢内外压差:34 Pa
b) 距地板面1.7 m处平均温度:25.7 ℃
(其中最高温度:27.1 ℃;最低温度:24.1 ℃)
c) 距地板面0.1 m处平均风速 (m/s) :0.40
距地板面1.1 m处平均风速 (m/s) :0.52
距地板面1.7 m处平均风速 (m/s) :0.57
5结语
经试验验证, 采用端部送风、下部回风的并联式大功率空调机组, 并与静压式风道相匹配后, 能够有效地将室内温度及湿度降到本项目要求的范围内。温度场及速度场均符合EN14750标准的要求。并联压缩机的设计有效地解决了高温环境下的机组制冷性能, 能够给乘客提供一个舒适的乘车环境。
参考文献
[1]李树林.制冷技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.
[2]詹耀立.客室空调装置[M].北京:中国铁道出版社, 2003.
[3]TB/T1957-91, 铁路空调客车热工计算方法[S].
浅谈国内外地铁车辆车钩缓冲装置 篇11
一、地铁车辆半自动车钩和半永久车钩论述
（一）半自动车钩
半自动车钩由车钩头、风管接头、车钩牵引杆、橡胶垫钩尾座、对中装置、卡环、地线组成，可以实现铁路车辆的自动连接。一节车厢驶到另一节车厢并对准后，这种车钩即可在无需人工协助的情况下实现车厢的连挂。即使在连挂车辆存在水平和垂直角度误差时，这种车钩也可实现车辆的自动连接，并可实现连挂列车的竖曲线和平曲线运动及旋转运动。
除可实现机械连挂外，这种车钩实现了风管自动对接，减震器确保了减震作用，对缓冲和牵引均有效。半自动车钩配备了能量吸收装置，可在受到重冲击时起作用，从而保护了车身底架不受损。半自动车钩实现机械连挂后，风管会自动连接起来。半自动车钩只能通过手动驱动车钩头处的解钩杆来进行解钩，如两个连挂车钩的钩锁意外解开，需将车辆分离后再次连挂，在轨道旁完成解钩和分离后，车钩会再次进入连挂准备状态。
半自动车钩与传统车钩相比，它不需要人工操作，自动连挂方便快速。当出现紧急故障时，能迅速自动对接被拖离现场，而不影响线路的正常运营;传统的车钩不能实现自动连接，都是人工操作，所以半自动车钩比传统车钩更加灵活。
（二）半永久车钩
半永久车钩由风管接头、车钩牵引杆、橡胶垫钩尾座、卡环、地线组成，它的设计可确保车辆的永久连接，使车辆的各节车厢在运动中形成一个整体，除遇到紧急状况或在库区进行维护之外，无需分离车辆，车钩半部之间由便于拆卸的卡环连接，这种连接方式刚性佳、无松脱、安全性高，该款车钩可实现列车的竖曲线和平曲线运动。
半永久车钩缓冲装置确保了减震作用对缓冲和牵引均有效;半永久车钩连挂后，风管将自动完成连接;半永久车钩半部分离只能手动完成。
半永久车钩把整列车连挂成一个整体，而连挂之间没有间隙，能实现风管的自动对接，无特别情况下无需分离，这种与传统的车钩相比，传统车钩连挂后间隙大，有碰撞震动大，风管的对接和分离都需要人工来操作，相比下半永久车钩在连接和解钩更具有优点和先进性。
目前典型的客车车钩缓冲装置是以欧系的密接式车钩缓冲装置为代表。日本铁路按钩型可分为普通车钩、刚性车钩和密接式车钩。普通型车钩类似于我国的2号、15号车钩;刚性车钩是在普通车钩基础上去掉了纵向间隙并增加了连锁结构;密接式车钩又分为方锥式与圆锥式2种。日本新干线电动车组用的密接式车钩的破坏强度由原来1200 kN提高到1600 kN甚至达1800 kN。
二、车体强度标准对纵向载荷的要求
车辆车体强度的标准我国与国外一些发达国家对车辆纵向载荷要求有所差异。美国标准（APTA SSA&S-034-9，Rev.2铁道客车的结构设计标准）中，对有无CEM（碰撞能量管理）系统的车体纵向压缩强度的要求有很大区别：有CEM系统且带剪切车钩的车体压缩力为2560kN，无CEM系统的车体压缩力为3560kN;日本标准（JIS E7105铁道车辆车体静强度试验方法）中，对车体纵向压缩强度的要求最大为980kN;欧洲标准（EN12663轨道车辆车体的结构要求）中，车体纵向压缩强度依据车辆种类而不同：干线客车的压缩强度为1500kN或2000kN，城轨车辆一般为800kN;我国标准（TB /T1335铁道车辆强度设计及试验鉴定规范）中，对车体纵向压缩强度的要求为1180kN（转化成与其他标准相同安全系数则压缩强度为1700一1900kN）。除此之外，国际铁路联盟标准（UIC566客車车体及其构件的载荷）中，对车体纵向压缩强度的要求为2000kN。对比如表1所列。
表1 国内外车钩强度及车体强度对比表 kN
国家
车钩强度
车体纵向压缩强度
美国
2950
有CEM带剪切车钩
2560
无CEM
3560
日本
1600
干线客车
980
欧洲
1500
干线客车
1500/2000
城轨车辆
800
中国
1800/2000
25G/T客车
1700-1900
各个标准对车体承受纵向载荷的规定是由不同的设计理念决定的，美国和欧洲甚至我国强调发生事故后的消极防护，以确保乘客的生命安全，而日本则更偏向于轻量化车体结构，充分利用车体结构的疲劳强度，用列车控制技术来保证安全性。但是，日本的车钩强度却不低，这说明事故的发生概率可以通过控制或谨慎驾驶来降低。但车钩强度高在一定程度上提高了运行的可靠性，延长了车钩的使用年限，降低了更换率。
三、典型车辆的车钩与车体强度
选取CRH系动车组，城轨车辆及25G/T客车为例，简单介绍其所用车钩及车体强度，具体参数见表2，从中基本看出二者一之间的联系。
CHR系动车组一般都采用了自动车钩、半永久性（半自动）车钩及过渡车钩（紧急车钩）等3种车钩。自动车钩置于动车组头车的前端，用于连接其他的动车组;半永久性（半自动）车钩置于头车的后端和所有其他车辆的两端。过渡车钩只有在动车组需要紧急救援回送时使用。
由表2所列几种典型车辆的车钩配置及车体强度可以看出，除了CRH2动车组车钩强度远高于车体强度，CRH5动车组中间车钩低于车体强度以外，CRH系动车组车钩强度与车体强度基本相当，城轨车辆的车钩强度与车体强度也基本在同一水平，25型客车的车钩强度高于车体强度。
表2 典型车辆车钩及车体强度
列车
编组数/辆
重量/t
制动力/kN
车钩配置及强度 /kN
车体强度/kN
CRH1
8
485
400
自动车钩，半永久性车钩
1500压缩
1000拉伸
1500压缩
1000拉伸
CRH2
8
408.5
300
自动车钩，半自动车钩
3100压缩
1600拉伸
980压缩
CRH3
8
475
300
自动车钩，
半永久性车钩
1500压缩
1000拉伸
1500压缩
1000拉伸
CRH5
6
364
260
自动车钩，
半永久性车钩
1500压缩
1000拉伸
800压缩
700拉伸
A型地铁
6
220
410
自动车钩，半永久性车钩，半自动车钩
1200压缩
1000拉伸
1200压缩
1000拉伸
B型地鐵
6
201
375
自动车钩，半永久性车钩，半自动车钩
1000压缩
800拉伸
1000压缩
800拉伸
25G/T
18
1000
480
15号车钩
密接式车钩
2000压缩
1800压缩
1180压缩/980拉伸
四、车钩与车体强度的匹配
从上述对比中可以看到，美国车辆无论是车钩还是车体强度要求都比较高，大于2500kN;欧洲车辆的车钩与车体强度基本在同一水平，约1500kN左右;日本车辆的车钩强度远高于车体强度;我国干线客车的车钩强度也高于车体强度，而城轨车辆则车钩、车体强度相当。
低速碰撞时，碰撞所产生的能量只依赖于车钩缓冲装置来吸收是不够的，需要考虑多级能量吸收系统来有序地耗散，图1给出了耐碰撞车体的纵向载荷变形行程曲线。
图1 耐碰撞车体纵向载荷----变形行程特征
图2给出了一种典型列车前端车钩缓冲器配置方案。包括了EFG橡胶缓冲器、胶泥缓冲器、过载保护装置、车体两侧防爬器，这些缓冲吸能部件的初始动作力和强度是依次增加的，在列车发生较高速度的冲击时依次开始发挥缓冲吸能作用。
图2 列车前端车钩缓冲器配置
整个缓冲吸能过程可以分为4个阶段：
（1）EFG橡胶缓冲器最先发挥缓冲吸能作用;
（2）作用力上升达到胶泥缓冲器的初始动作力时，胶泥缓冲器开始变形，吸收冲击能量;
（3）胶泥缓冲器内的作用力随缓冲器行程增加而上升，当超过过载保护装置的强度时，过载保护装置将动作，使车钩与车体分离;
（4）车体两侧的防爬器以及车体前端吸能区接触，继续吸收冲击能量。
为了实现上述的列车前端车钩缓冲装置和车体吸能区的功能，列车前端的车钩等部件必须合理布置，如图3所示。
图3 列车前端的布置
车钩前端面与车体吸能区前端面之间的距离必须大于过载保护装置动作之前车钩可能发生的压缩行程（如EFG橡胶缓冲器与压溃管的行程之和），并留有一定的制造公差。否则，车钩行程用尽之前会出现两车前端吸能区接触，两者一叠加的强度高于车体强度，可能导致车体损坏。车体上的车钩安装座后方也必须留有足够的空间，保证车钩过载保护装置动作后车钩能充分向后移动，避免在车体吸能区行程用尽之前再次承受纵向力并与车体吸能区叠加形成高强度导致车体损坏。
由此可见，在考虑低速碰撞时，需要设计一个完整的由多个吸能装置构成的能量耗散系统，实现能量的有序消散。车钩缓冲装置的性能作为列车的一项总体性能，列车的其他总体参数，如列车编组型式、编组中各车辆的重量、车体强度、不导致车体损坏的最大冲击速度、车钩前端面允许突出车体前端的距离、停放制动列车的摩擦系数等，都影响车钩缓冲装置的配置，特别是车体强度，几乎可以说对列车的允许冲击速度有决定性的影响，所以，车钩缓冲装置强度适当低于车体强度的同时，其配置要求应与列车的总体参数一起考虑。
5、结语
地铁车辆设计 篇12
1紧急疏散门系统的结构
紧急疏散门是以2 根空气弹簧为动力源的上翻式结构, 具体组成如图1 所示。
在正常情况下, 紧急疏散门系统处于锁闭状态, 坡道被折叠固定在门板后部, 占用的司机室空间较小。设计人员在疏散门板中上部设计了透过式玻璃窗, 不影响司机室整体采光。在紧急情况下, 工作人员按照紧急操作标识的指示, 手动将紧急疏散门系统锁闭机构解开, 然后向外推动疏散坡道, 疏散门板和坡道便会联动自动打开形成车辆到轨面的紧急通道, 用于疏散人群。使用后, 工作人员需手动回收紧急疏散门系统。
1.1 锁紧机构
紧急疏散门锁紧机构为机械式硬连接结构, 整个锁紧机构安装在门扇中间偏下方的铝型材框架体上, 与其对应的门框部分左右分别安装有一锁座。
锁紧机构由锁舌、锁连杆、转臂、空气弹簧、限位座、锁座、把手、二级锁闭装置等组成。该机构采用了硬连接结构, 门扇在锁闭后与门框切合面的间隙更小, 使疏散门的密封性能更好。在设计整个锁紧机构时, 增加了空气弹簧, 使锁紧机构在紧急疏散门锁闭状态下的可靠性更高, 防止出现锁紧机构自动打开的现象。锁紧机构打开时, 空气弹簧的作用力会减小打开力。在锁紧机构处设计有二级锁闭机构, 防止误操作。
1.2 密封装置
紧急疏散门采用的是两级密封结构, 是通过安装在门扇、门框的2 种高弹性橡胶条与门扇、门框切合面完全切合来达到密封效果的, 如图2 所示。密封胶条选用的是优质的原材料, 弹性好, 防火性能符合DIN 5510 第4 部分阴燃等级第4 级。密封胶条的对缝处采用的是硫化处理方式, 密封效果更佳。
1.3 疏散坡道
坡道采用的是四级折叠结构, 由立柱机构、扶手机构、踏板机构、锁机构组成。在打开时, 只要轻轻扳动锁机构把手, 向外推出一定距离, 就能使整个疏散梯完全展开, 形成通道, 两侧形成软性扶手。疏散梯踏板选用的是铝蜂窝板结构, 这在保证踏板有足够强度的同时, 减轻了质量。
坡道踏板机构由框架和踏板组成。框架由优质碳素结构钢焊接而成, 强度高。踏板采用了高强度铝合金蜂窝板结构, 表面坚硬平整, 每平方米踏板可承受9 名乘客的质量 (每名乘客的质量为60 kg) 。踏板表面贴了3M防滑贴, 以防乘客在行走时滑倒, 并贴有带绿色箭头的黄色荧光反射条, 用来指引乘客逃生。经过试验, 其他地铁项目的坡道踏板机构每分钟可疏散乘客60 名。
1.4 扶手机构
坡道扶手机构由支撑杆和吊带组成。支撑杆由优质结构钢加工而成, 具有很高的强度;吊带由特殊材料加工而成, 具有耐磨、耐腐蚀、韧性好等特点。在坡道展开后, 吊带与支撑杆形成软性扶手, 帮助乘客逃生, 防止乘客在逃生时从侧面跌落。
1.5锁机构
坡道锁机构由坡道下部限位和紧急疏散门联动机构两部分组成。在坡道完全关闭后, 坡道下部限位开口槽卡入坡道底座的限位销里;在门板关闭后, 门板连动机构滚轮卡入坡道滑槽内将坡道位置限位。
2 紧急疏散门的技术参数
门净通过高度:不小于1 800 mm。
坡道净通过宽度:500 m。
打开时间:不大于60 s。
回收时间:不大于10 min (仅限2个人) 。
承载能力:9人/m2 (按60 kg/人计算) 。
逃生门的质量:不大于190 kg。
使用寿命:不小于30年。
锁机构最大打开操作力:不大于150 N。
可靠性指标:逃生设备的展开具有99.99%的可靠性。
3疏散门操作
3.1打开操作
如图3 所示, 打开疏散门的具体操作步骤为: (1) 拉动快卸弹簧销, 将快卸弹簧销从安装孔位拉出并插入底板孔内; (2) 拉动锁机构把手至开位, 将门板解锁; (3) 向外推动坡道, 紧急疏散门、坡道自动展开。
3.2 关闭操作
关闭疏散门的具体操作步骤为: (1) 将回收带一端与门板连接起来; (2) 逐步折叠回收前三级坡道, 整理各回收带, 并将其放至正确位置; (3) 操作人员上车, 将回收吊带另一端与坡道把手连接, 拉动吊带将坡道拉回; (4) 拉动回收带将紧急疏散门门板拉回, 然后将回收带分别从坡道把手和门板上取下; (5) 拉动锁机构把手至关闭位置, 将快卸弹簧销插入对应孔位内。
4 安全性设计
紧急疏散门锁机构被设计安装在门板中部位置, 由锁体、转轴座、锁舌、锁把手、连杆、连接销和安装在门框结构的锁座等组成。锁体、转轴座都采用螺钉连接方式与门板框架体固定为一体。锁舌由45 号结构钢经过热处理制成, 截面尺寸为20 mm×20 mm, 紧急疏散门设计有2 个锁舌。在锁闭状态下, 锁舌伸进锁座的长度不小于30 mm。锁座与门框框架体采用的是螺钉连接方式。通过计算, 锁机构的最大载荷可以满足车辆正常行驶和紧急制动时3 g的减速度载荷要求。
锁座设计有触点开关, 当锁舌伸进锁座将门锁闭或从锁座内脱出时, 都会在司机台TMS中显示。为了防止车辆在过弯道时紧急疏散门门板由于惯性而向一边偏移, 在门板上部设计了有限位装置。
5 结束语
该紧急疏散系统达到了地铁车辆对紧急逃生的基本要求, 满足了车对地面的紧急救援需求, 同时, 通过各种试验发现, 与其他地铁项目相比, 该系统具有操作方便、结实耐用、方便维修等特点。但此紧急疏散门系统也存在一定的局限性, 例如质量较大、不适用于车辆对车辆间连挂时的紧急疏散等。因此, 在后续紧急疏散门的设计中, 设计人员应综合考虑具体项目的需求。
参考文献
[1]殷瑞忠, 俞太亮.地铁车辆的紧急疏散门系统[J].现代城市轨道交通, 2007 (4) .