模塊化概念在城市軌道車輛中的應(yīng)用

摘　要: 詳細(xì)介紹了模塊化概念在城市軌道車輛設(shè)計(jì)中的應(yīng)用, 并以模塊化在英國(guó)和德國(guó)應(yīng)用的實(shí)例, 對(duì)
地鐵和輕軌車輛模塊化概念進(jìn)行了具體說(shuō)明。
關(guān)鍵詞: 軌道車輛; 模塊化; 設(shè)計(jì)
模塊化概念是指在車輛設(shè)計(jì)過(guò)程中, 對(duì)整車結(jié)構(gòu)塊可以互換; 進(jìn)行分解, 形成若干個(gè)各自獨(dú)立而又相互聯(lián)系的分系(3) 易于維修保養(yǎng)　在結(jié)構(gòu)出現(xiàn)缺陷或設(shè)備出現(xiàn)統(tǒng), 即模塊。這些模塊中包含骨架結(jié)構(gòu)、隔熱隔聲材料、故障時(shí), 只需將所在的模塊拆下來(lái)進(jìn)行處理, 而不需對(duì)電氣布線以及內(nèi)裝飾等部分。模塊的形式可以是車輛整車進(jìn)行作業(yè)。的某一大部件, 也可以是整個(gè)車輛的一部分, 還可以是下面利用實(shí)例來(lái)詳細(xì)闡述模塊化概念在軌道車輛車輛的某些附屬設(shè)備。目前, 在歐洲鐵路行業(yè)中, 模塊設(shè)計(jì)中的應(yīng)用?；拍钤谲囕v設(shè)計(jì)中已得到了普遍的應(yīng)用, 其優(yōu)點(diǎn)如下。

1　模塊化概念在地鐵車輛中的應(yīng)用
(1) 車輛組成簡(jiǎn)單化　只需將各個(gè)模塊接口組裝地鐵車輛是當(dāng)代城市解決交通擁擠的主要工具, 在一起, 即可構(gòu)成整車; 因而其在中國(guó)的需求量正在與日俱增。模塊化概念在
(2) 互換性能強(qiáng)　相同類型的車輛對(duì)應(yīng)部分的模地鐵上的應(yīng)用主要是以車輛的各個(gè)部件作為模塊. 地鐵之星車輛為例, 這種車輛的車體是的抗側(cè)滾扭桿裝置的作用。由于圓車軸具有較強(qiáng)的抗側(cè)滾能力, 從而保證了車輛的穩(wěn)定性。空氣彈簧僅對(duì)車輛的側(cè)滾穩(wěn)定性起5% 的作用, 其余靠車軸的抗側(cè)滾作用來(lái)保證。
公鐵兩用車具有便利、迅速、平穩(wěn)等特點(diǎn), 必將在我國(guó)得到推廣。但由于其懸架減振系統(tǒng)具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu), 既不同于我國(guó)目前的卡車懸架系統(tǒng), 也不同于鐵路轉(zhuǎn)向架, 因此我國(guó)應(yīng)提前對(duì)懸架減振系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究和關(guān)鍵零部件研制, 為公鐵兩用車的國(guó)產(chǎn)化做好技術(shù)準(zhǔn)備。
由司機(jī)室模塊、車頂模塊、底架模塊、側(cè)墻模塊(8 個(gè)) 和車端模塊構(gòu)成。車體模塊分解見(jiàn)圖1。每個(gè)模塊都是獨(dú)立的, 由骨架、隔熱隔聲材料、內(nèi)裝飾板、附屬部件等組成。在車輛總組裝之前, 每個(gè)模塊都可實(shí)現(xiàn)自身的預(yù)組裝, 形成一個(gè)整體。在總裝配時(shí), 司機(jī)室模塊和車端模塊與車頂和底架在各自的邊梁處連接; 側(cè)墻模塊則在車頂邊梁和底架邊梁的縱向方向上與車頂和底架進(jìn)行連接。上述的連接方法均采用一種國(guó)外的特殊緊固件, 因此在總裝配時(shí)不需要進(jìn)行機(jī)械加工。機(jī)械緊固見(jiàn)圖2。該型地鐵車輛的最大特點(diǎn)是側(cè)墻并非是長(zhǎng)大部件, 而是在車門(mén)之間形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊, 全車共設(shè)有8 個(gè)模塊(相對(duì)于每側(cè)5 扇側(cè)門(mén)而言), 而每個(gè)模塊與車頂和底架的連接又相對(duì)簡(jiǎn)單, 從而大大增加了車輛裝配的靈活性。因每個(gè)模塊包容量大, 因此車體的裝配時(shí)間大大縮短了。這種車型對(duì)國(guó)產(chǎn)化的意義也是巨大的, 絕大多數(shù)模塊可單獨(dú)劃分出來(lái)作為國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目提供給分包商進(jìn)行生產(chǎn), 因而能達(dá)到較高的國(guó)產(chǎn)化率。

圖1　英國(guó)MOVIA 車體模塊分解示意圖
2　模塊化概念在輕軌車輛中的應(yīng)用
輕軌車輛以其基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用低而深受發(fā)展中國(guó)家各大城市的青睞, 因此具有很大的潛在市場(chǎng)。模塊化概念在輕軌上的應(yīng)用主要是以車輛的一部分作為模塊。以德國(guó)Chem n itz 輕軌為例, 這種輕軌車輛由前端模塊、后端模塊、乘客區(qū)模塊和中間模塊組成。其中前端模塊中含有司機(jī)室、受電弓、少量乘客座椅、動(dòng)力轉(zhuǎn)向架等; 后端模塊除不含受電弓外, 其他與前端模塊相似, 可以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)行; 乘客區(qū)模塊為含有乘客座椅的客室模塊; 中間模塊含有乘客座椅、動(dòng)力轉(zhuǎn)向架或非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架(根據(jù)要求確定)。在這種車輛中, 為增大載客量, 中間模塊在設(shè)計(jì)時(shí)盡量小, 而乘客區(qū)模塊則盡量大。各大模塊之間通過(guò)風(fēng)擋進(jìn)行封閉連接, 相鄰模塊的電氣布線及氣路則通過(guò)模塊端部的各種連接器進(jìn)行連接, 乘客區(qū)模塊與中間模塊及前(或后) 端模塊在底架部位的連接方式為鉸接。當(dāng)客流量增加時(shí), 這種輕軌車輛能做出相應(yīng)調(diào)整, 在每輛車中增加一個(gè)中間模塊和一個(gè)乘客區(qū)模塊, 從而提高了單元車輛的載客量(圖3)。輕軌車輛通常采用低地板結(jié)構(gòu), 故許多電氣設(shè)備大都以模塊方式安裝到車頂上。例如每個(gè)帶有動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的單元模塊, 其車頂上都裝有IGB T 元件的牽引逆變器箱, 內(nèi)含2 臺(tái)逆變器, 分別控制車輛左側(cè)和右側(cè)的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)箱體為一個(gè)獨(dú)立的模塊, 在箱體四周有四個(gè)螺栓孔及一個(gè)鉸接板, 安裝時(shí)它們與車輛結(jié)構(gòu)相連接。這樣當(dāng)該設(shè)備局部出故障時(shí), 即可容易地將箱體卸下來(lái)進(jìn)行處理。由此可見(jiàn), 這種模塊式的輕軌車輛結(jié)構(gòu)具有能適應(yīng)人口眾多的中國(guó)城市實(shí)情的優(yōu)越性, 因此必是將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。


圖2　側(cè)墻模塊與車頂和底架緊固示意圖

圖3　車輛擴(kuò)充模塊示意圖
3　結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的增多, 地鐵和輕軌車輛在城市交通中越來(lái)越受到重視。到目前為止, 我國(guó)已有7 個(gè)城市共9 個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)或即將啟動(dòng), 車輛總需求量達(dá)到1 040 輛, 可見(jiàn)其市場(chǎng)潛力是巨大的。引進(jìn)國(guó)外地鐵及輕軌車輛設(shè)計(jì)中模塊化的先進(jìn)技術(shù), 應(yīng)用在我國(guó)地鐵或輕軌車輛制造業(yè)中, 以達(dá)到同國(guó)外同行業(yè)制造商進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的目的, 對(duì)國(guó)內(nèi)制造商來(lái)說(shuō)具有重大意義。