城市轨道交通车辆及其选型方案探讨

邱鸣

邱鸣

中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

摘要：以成都地铁为例，对城市轨道交通车辆的选型方案进行分析，提出了车辆的选型原则、限制条件和技术要求及主要参数，并论述了车辆的重要部件和子系统

关键词：轨道交通；车辆选型；技术要求；参数；

1概述

成都地铁5号线北起新都区香城大道，南至天府新区回龙路，自北向南沿线途径新都区、金牛区、双流县等七个辖区。全线共设车辆段1座、停车场2座、主变电站4座。

2车辆选型方案分析

2.1选型原则

1）车辆应符合技术成熟、安全可靠、便于维修管理的要求，并且外形美观、乘坐舒适。车辆选型和编组应满足本线的运营需要，运输能力满足高峰小时的运量要求。

2）适应成都市人文、地理和自然条件，并在车辆外形设计、车内布置、内外装饰等环节充分融合成都市的城市特质。车辆要保证安全舒适、技术可靠、运用维护方便、经济合理并具一定的先进性。

3）符合国家关于城市轨道交通设备国产化有关政策和规定。

2.2选型的条件

1）环境条件

成都地区位于亚热带暖湿季风气候区，终年温暖湿润，四季分明。使用环境温度：-25℃～40℃。使用环境：车辆应能承受风、沙、雨（酸雨）、雪、雾的侵袭，并可在隧道、地面、高架等不同的自然条件下运行。

2）线路条件

轨距：1435mm，最小曲线半径正线：350m，最小竖曲线半径正线：5000m，最大坡度正线：30‰。

3）供电条件

供电方式：架空接触网，供电电压：DC1500V，电压波动范围：DC1000～1800V，短时最高电压（不超过5分钟）：DC1950V，正线接触网高度：4040mm，正线接触网最小高度：4000mm。

4）运营条件

最高运行速度：80km/h，车辆构造速度：90km/h，平均旅行速度：≥35km/h，洗车速度：维持在3±0.3km/h的速度稳定运行，段内安全运行速度不小于25km/h。

5）车辆限界

需满足GB50157-2013《地铁设计规范》，应符合国标“标准轨距铁路机车车辆限界”（GB146.1-83）。

2.3技术要求

1）车辆型式及列车编组

车辆型式：A型车，编组型式：=Tc*MP*M*M*MP*Tc=

2）载客量及列车重量

列车载客量，一列车AW1下336人，AW2下1860人，AW3下2592人，列车总重AW0下222t，AW2下333.6t，AW3下377.4t，轴重（t）≤16。

3）牵引和制动性能

定员情况下，起动平均加速度为：0～40km/h：≥1.0m/s2，0～80km/h：≥0.6m/s2。平均减速度为：常用制动平均减速度：≥1.0m/s2，快速制动平均减速度：≥1.2m/s2，紧急制动平均减速度：≥1.3m/s2。

4）运行安全性和平稳性

车辆运行的平稳性指标应小于2.5，车辆的脱轨系数应小于0.8。

5）列车故障运行能力

列车在超员载荷（AW3）和损失1/4动力时，应能维持运营到终点。列车在超员载荷（AW3）和损失1/2动力时，具有在正线最大坡道上起动和运行到最近车站能力。一列空载列车应具有在正线线路最大坡道上牵引另一列超员荷载无动力列车运行到下一车站能力。

6）列车照明

客室照明采用交流220V荧光灯和部分直流110V供电的荧光灯。客室照度：在距地板面高800mm处，不小于200lx，最低值不低于150lx。在正常供电中断时，备有紧急照明，其照度应不低于10lx。司机室灯光光源在地板中央的照度为3～5lx，司机控制台面照度为5～10Lx。

7）列车噪声

列车在露天地面水平直线区段自由声场内，碎石道床无缝长钢轨轨道上，以60km/h速度运行时，在车外距轨道中心7.5m处，距轨面高度1.5m处，测得的连续等效噪声值≤80dB（A），司机室、客室内允许的噪声级应符合GB14892-2006的规定。

8）防火

车辆设计应充分考虑防火安全，采用材料应是难燃、阻燃或不燃的材料，燃烧后低烟、低毒的排放标准。在每一节车辆客室的适当位置设灭火器2个，司机室设灭火器1个。车辆上所用材料应是难燃、阻燃的或不燃的材料，具有燃烧后低烟、低毒的排放标准。

9）防潮

车辆上的所有机电设备必须适应成都地区的气候条件，并按此要求进行选型或设计、试验和验收。电气设备的绝缘材料必须经防霉处理，并有防虫咬的防护措施。机械设备应具有合理的防腐蚀的措施。

10）安全措施

车辆具有车门、车钩安全检测装置。司机台设置紧急停车操纵装置和警示按钮。客室、司机室配置一定数量的适用于电器设备和油脂类的灭火器具，安放位置应便于取用。车载高压电气设备应具有人身安全防护措施。车辆设置避雷装置。

2.4车型的选择

通过以上要求，本线采用DC1500V接触网供电的地铁A型车，采用4动2拖6辆编组型式，最高运行速度80km/h。

3车辆主要技术参数

车辆长度：带司机室24400mm,不带司机室22800mm,车辆宽度：3000mm，车辆高度：3800mm,客室侧门：每侧5个,客室门净开度(宽×高)：1400×1860mm，转向架中心距：15700mm,转向架固定轴距：2500mm，轮径：新轮840mm,受电弓最小工作高度175mm，受电弓最大工作高度1600mm，受电弓最大升起高度1700mm，受电弓落弓高度（距轨面）：3810mm，相邻客车门中心距：4560mm。

4车辆主要部件与子系统

4.1车体及其装置

车体拟采用铝合金材料，整体承载结构，车体结构设计寿命为30年。客室设备包括车门、车窗、座椅、扶手吊环、地板、贯通道等。

座椅为纵向布置。客室每侧设有5对门，有效开度1400mm，高度1860mm。可采用电动塞拉门、内藏门或外挂门，考虑其运行速度不高，推荐采用结构简单，造价低、故障率低的电动内藏门。

4.2转向架

采用钢板压型焊接结构，无摇枕H型转向架；采用符合中国标准的整体碾钢车轮；一系悬挂可采用金属橡胶弹簧或金属圆弹簧。二系悬挂采用橡胶空气弹簧；基础制动采用单元踏面制动，部分带停放制动功能。动力转向架与非动力转向架的构架、轮对、单元制动器、二系悬挂等主要部件能实现最大程度互换。

4.3电气牵引系统

电气牵引系统采用变压变频逆变器（VVVF）控制的交流传动系统，逆变器具有牵引和再生制动的功能，牵引电动机采用三相鼠笼式异步电动机。采用1C4M的车控方式。VVVF逆变器系统采用微机控制技术，并有诊断和故障信息储存功能。逆变器元器件采用IGBT或IPM。

4.4制动系统

制动系统采用电制动与空气制动协调配合。常用制动优先采用电制动，电制动不足时，用机械制动补足制动力；当电制动失效时，所需要的总制动力必须由空气制动来提供。电制动优先采用再生制动，再生制动产生的能量采用线路上相邻车辆优先吸收，当线路上相邻车辆无法吸收时，再由制动电阻消耗的方式。

4.5辅助电源系统

蓄电池浮充电性能良好，容量能够满足车辆在故障情况下的应急照明、外部照明、车载安全设备、通讯、应急通风等工作不低于45min。

静止逆变器供空气压缩机、空调器、设备通风机、客室照明等辅助设备的用电。6辆编组列车按装2台SIV考虑，在一台SIV故障时，另一台SIV通过扩展供电或是交叉供电方式，对列车的部分用电负荷供电。

4.6通风与空调

每辆车设有薄型车顶空调及控制系统，当列车上的空调停止后，起动紧急风扇，实现自然通风。通风空调设备应满足车辆气密性指数的要求。

5结束语

车辆是轨道交通系统的重要组成部分，正确的选型才能确保轨道交通安全、正点和高效运行。其技术性能对轨道交通工程的功能、工程造价、运营效益会产生很大的影响。