行业要闻

 

摘  要： 底架设备布置是地铁车辆设计的重要内容，文章基于宁波轨道交通 1 号线一期项目车辆，通过分析牵引系统、制动系统及其底架设备特性，研究出一个合理的设备布置和安装方案。

关键词： 地铁车辆； 设备布置； 重量分布； 重心

 

      轴重和轮重及其偏差是地铁车辆的一项重要技术参数，车辆轴重和轮重是否分配均匀，直接影响到列车牵引力的发挥和牵引性能的优劣， 也直接影响到车辆转向架轮对的维护成本的高低。 车辆轴重和轮重及其偏差的控制， 一直以来都是车辆设计过程中相当重要的环节。地铁车辆车内、车上及车体重心的分布基本上处于平衡或不可调状态， 整车重心的分布只能通过调整底架设备布置来保证。底架设备布置方案又直接影响到车辆总体方案，所以底架设备布置在车辆总体设计中的地位尤其重要。

 

      宁波轨道交通1 号线一期工程的车辆采用由两个列车单元（Tc*Mp*M）组成的 4M2T 六辆编组 B2 型列车，列车前后两个单元对称一致。

      车辆牵引系统采用的是西门子公司提供的车控方案；辅助供电系统采用了集中辅逆方案；制动系统为克诺尔公司提供的架控制动方案。 各车底架设备配置及质量见表1。

      全列车由安置于Mp 车车顶的受电弓与接触网接触受流得电，电流沿受电弓—高压箱电路，从车顶流入高压箱，输入高压箱的电流分2 路从高压箱输出。其中一路进入牵引逆变器，并由牵引逆变器输出频率和电压可调节的电源供给M 及 Mp 车的牵引电机； 另一路进入Tc 车的辅助供电系统 ， 为全列车提供三相 AC380 V 电源，同时为全列车提供 DC 110 V 电源 ，经过低压箱完成逻辑控制后，为车辆的蓄电池充电并作为其它负载的电源。再生制动时，当网压由于再生制动的输入升压到上限时，牵引逆变器将再生的电流通过制动电阻的发热将能量消耗。 为了方便车辆在库内外接电源，Mp车配置了2 个库用插座， 其中一个内置于高压箱，另外一个接入高压箱的库用插座，并布置于车辆上高压箱的另一侧。这一段的电路全部是高压，在设备布置的时候，要尽可能避免这些电缆在车内迂回，以减少线缆消耗和电磁干扰控制电路；由于 DC 1 500 V 高压回路所用的电缆相对较粗，弯曲半径较大，设备接线处应预留适当的接线空间。

      牵引逆变器及辅助供电系统需要在车辆横向方向开门维护。高压箱外侧亦需要开门维护，内侧需要接高压电缆。 制动电阻由于是强迫风冷的发热部件，进、出风口要有足够的空间保持气流流畅， 且有两进两出的高压电缆与牵引箱连接。蓄电池箱为了便于维护，箱内设置了抽屉式电池斗，维护时将电池斗抽出便可维护，电池开门侧需朝向车辆外侧。

      DCS 天线是车载信号系统接收轨旁信号的装置，2个DCS 天线需布置在 Tc 车Ⅰ端靠近转向架处， 且沿车辆横向对称布置。 轮缘润滑系统由电磁阀控制的油箱组和电控箱组成，需布置于Tc 车Ⅰ位轴的前端，并有足够的空间用于日常维护和加油。车辆电子标签是车辆段用来识别列车车号的无源无线设备，车辆不需要给该设备提供电源及信号源，该装置需安装在Tc 车销内区域底架纵向中心线上，并在车辆纵向有较大的扇形辐射区。

      M 车的风源模块提供风源进入主风管， 主风管经车辆间的软管连接，贯穿整个列车，前后两个列车单元风源模块并联冗余。风缸模块内有 3 个小风缸，分别与主风管、制动缸、空气簧相连作为其储风缸，根据弯管工艺及接管的空间要求有不小于350 mm 的空间。 每车配置2 个电子制动单元， 电子制动单元与制动模块及其附近的转向架相连，用于控制对应转向架的制动，其中电子制动单元1 带 Cub 模块， 连接的管路较多，需要预留较大的安装和走管空间， 且需要靠近风缸模块。 空气簧附加风缸，作为空气簧的补充气室，需靠近空气簧。

 

      车辆底架设备布置需在保证各车总重满足要求，轮重、轴重分布均匀的情况下，总体考虑各系统及设备的要求、安装维护要求、轻量化、车辆及设备空间等因素，以寻求一个最优方案。 在 GB 7928—2003《地铁车辆通用技术条件》中，对整车重量及中心分布有以下要求：

      1）整备状态下的车辆重量不应比合同中规定的值大3%。

      2）同一动车的每根动轴上所测得的轴重与该车各动轴实际平均轴重之差不应超过实际平均轴重的2%。

      3）每个车轮的实际轮重与该轴两轮平均轮重之差不应超过该轴两轮平均轮重的±4%。

      考虑到Tc 司机室加长造成车辆重心向Ⅰ端偏移，在底架设备布置的时候， 尽可能地将重的设备布置于Tc 车Ⅱ端。 车辆总体方案已定义了受电弓位于 Mp 车Ⅱ端车顶，所以高压箱需尽可能地靠近Ⅱ端，以减少受电弓—高压箱电缆长度。 最终确定的布置方案如图 1所示。

      在此布置方案下，各车辆在整备状态下，整车重量和轮重、轴重完全满足合同要求。 AW0 状态下，轴重偏差见表2，轮重偏差见表 3。

      各设备的维护窗口开向车外， 设备内侧预留了合适的安装接线空间，对于车辆左右两侧同时安装了设备的， 两设备中间尽量预留了不少于 300 mm 的操作空间。所有设备安装后，满足限界要求。

      在该布置方案中，各系统的相同设备，在不同车上的布局保持了一致，对车辆检修维护非常有利。制动系统的相同设备在不同车的位置完全一致， 确保了各车大部分同一位置的管路可互换，减少了设计工作量。在每车的车辆中部，司机左手侧，预留了截断塞门的安装位置。截断塞门的管路穿过底架进入车内，其操作装置安装于车内座椅下方，各车安装位置完全一致，确保了操作装置上方的座椅结构亦一致。所有车辆司机左手侧设备上方，预留了气制动及高压电缆的走管走线空间，司机右手侧设备上方，预留了控制和低压电缆的走线空间，高压和控制线路完全分开，有效地避免了高压电路对控制电路的干扰。Mp车的高压箱布置于司机左手侧，车上的升弓柜也对应地布置于Ⅱ端司机的左手侧，受电弓—高压箱的电缆穿过车顶，进入升弓柜，再从升弓柜进入车底，横跨枕梁进入高压箱。高压箱和升弓柜这样的布置， 使受电弓—高压箱的电缆走线路径短，而且走线方便，气路从车辆同侧进入升弓柜也很方便。 空调控制柜内的控制板需要输入 AC 380 V 的电源，将空调控制柜布置于高压电缆侧，将更有益。 低压箱是车辆一些控制逻辑的执行部件，将其布置在控制和低压电缆同侧，同时在该侧的车内设置继电器柜，这就能较好地保证整车的控制电路处于同一侧，与高压电路完全分开。

 

      在铝合金车体底架地板型材上，预置了多条用于安装设备的C 型槽，C 型槽纵向贯穿销内底架地板，在底架横梁位置及其它切除区有断点。 C型槽间距综合考虑了所有设备的安装点， 设置了多个不同间距的 C型槽，不同设备选择合适的 C 型槽的组合，都能安装。底架的主要设备通过一个整体过渡装置， 固定于底架C 型槽上。 该过渡装置设计成“V”形结构，使用时该装置从不使用区域的C 型槽切除区装入，上部滑块直接滑入C 型槽内，定位好并用紧固件紧固 ，底架设备固定于该装置下部安装面上，如图 2 所示。

      该装置将底架设备与车辆底架连接，设备载荷直接作用到该装置上，紧固件不承受设备载荷，安装方式安全可靠。 过渡装置的结构尺寸，综合考虑了各个设备的结构及车辆限界、布管布线空间等因素，设计成一个通用的模块，既保证了互换性，又能提高单件产品的批量。

 

      合理的车辆设备布置方案， 不仅能使各系统设备无缝地融入车辆系统，保证车辆重量、重心分布处于良好的状态，还能确保良好的安装维护工艺，节省生产维护成本。 只有总体地分析了车辆电气系统的走线方式及走线路径、空气制动系统的管路的走管方式及路径、各系统设备的安装维护要求，并结合车辆的总体方案，才能寻找到一个使车辆满足重量及重心偏差要求的，合理的设备布置、安装方案。

 

[1] 严隽耄. 车辆工程[M]. 北京：中国铁道出版社，1992.

[2] IEC 61133-2006，铁路设施-铁路车辆-车辆组装和运行前的整车[2] 试验[S].

[3] GB/T 7928—2003，地铁车辆通用技术条件[S].

[4] 铁道综合技术研究所（RTRI），东日本铁道文化基金会 （EJRCF）. 当[2] 代日本铁路技术[G]. 东京：东日本铁道文化基金会（EJRCF），2001.

[5] 刘友梅. 机车重心计算与侧顶方法[J]. 机车电传动，2000（6）：1-3.

[6] 严晓明 ，杨 军 ，胡 伟 ，等. 地铁车辆轮重调整问题研究[J]. 城市轨道交通研究，2008（3）.