| 标题 | 天津地铁车辆统型优化设计研究 |
| 范文 | 张自强 摘 要：天津地铁处于高速发展阶段，网络化运营格局已初步实现，且国内车辆供应商较多，在车辆设计上均有各自的见解和特点，通过对车辆部件、技术和界面的改进和统型的分析、研究及应用，在实现车辆维护与使用通用性的基础上，提升运营效率，降低运营成本。本文主要针对统型设计优化方案进行介绍。 关键词：地铁车辆；统型；优化设计 中图分类号：TN27 文献标志码：A 1 研究的意义和目的 随着我国社会经济的发展，城市人口日益增多，交通拥堵问题日趋严重，发展城市轨道交通是走出困境的必由之路，因而，城市轨道交通建设已引起各城市的重视。 车辆是城市轨道交通系统设备的核心，是确保运营安全、正点、高效运行的关键系统。车辆是一种大型的、技术高度密集的机电一体化产品，是机械、动力、供电、通信、信号、自动控制等综合技术的集中体现，需要电气、电子、机加工、计算机及自动控制等多学科的专业技术支撑。各组成系统种类繁多、技术复杂的特性，加之不同城市对轨道交通车辆的需求不尽相同，随着轨道交通网络化运营逐步发展，积极进行网络化运营条件下的车辆功能界面和部件标准化研究，实现多条线路车辆功能界面、部件建设和维修标准统一，是城市轨道交通网络化发展的一项重要原则，是简化车辆维修工艺、降低部件库存量，实现资源共享，降低维修成本，优化车辆维修体系的有效途径。 2 天津轨道交通现状介绍 截至2017年，天津轨道交通运营线路共有5条，包括地铁1、2、3、6号线及9号线（津滨轻轨），线网覆盖10个市辖区，运营里程166km，共设车站112座。截至2016年12月，天津轨道交通在建线路共有7段，包括1号线东延伸线、4号线一期、5号线、6号线一期南段、10号线一期、B1线、Z4线，共180多km。天津地铁处于高速发展阶段，网络化运营格局已初步实现。 天津轨道交通运营线路车辆配属情况如下：1号线既有线25列，东延工程购置19列（已投入运营）；2号线23列，机场延伸线工程购置4列车；3号线现既有27列，天津南站配套交通工程购置4列车；6号线配置45列；1、2、3、6号线均为6编组B型车；9号线配属电客车38列4编组B型车。共计185列地铁电客车。其中整车供应商包括中车长春轨道客车股份有限公司、中车大连机车车辆有限公司、中车唐山机车车辆有限公司、中车青岛四方机车车辆股份有限公司。 3 天津地铁车辆统型的缘由 电客车为复杂的高集成度机电一体化产品，其大型子系统包括牵引系统、辅助供电系统、制动系统、网络控制系统、车门系统、车钩系统、列车广播及乘客信息显示系统、空调系统、车体及内装、转向架等。各系统在国内外均存在多个供应商，各供应商所采用的零部件、耗材，设计的功能特性、操作显示界面均会存在特有属性，且各个车辆主机厂在整车集成设计理念、部件选型等方面均有各自的见解和特点。 在网络化运营模式下，不同线路车辆的差异性，会造成车辆备品备件种类的多元化，电气设计理念的不同也不利于推进标准化质量管控体系的建设，不同的检修接口也会增加检修标准化流程实施的难度，不同的司机驾驶界面和列车状态显示方案同样会大幅增加列车司机的培训周期和成本。所以实现车辆的统型是提升运营质量、降低运营成本的有效途径。 4 车辆统型优化设计方案 结合天津地铁10年的运营管理经验，本次车辆统型设计研究主要分为3个方面： 一是针对车辆零部件的统型，对零部件统型从较为简单的机械类部件开始研究，其中包括了车辆部分易损易耗件、种类较多的零部件、维保所需的辅材以及更换频率较高的耗材。 二是针对司机操作界面的统型，通过对司机驾驶习惯、对各类开关按钮的使用频率以及对驾驶操作的标准化流程的考虑，优化整体司机室布置。其中包括了司机驾驶台布局和功能、司机室侧墙操作面板的布局和功能、司机室电气控制柜布局和功能。 三是针对列车逻辑功能的统型，按照行业相关规范和标准，结合司乘和维保的需求，对部分车辆逻辑功能进行统一。其中包括了车辆限速、车门防挤压力、紧急制动环路逻辑功能等。 4.1 车辆零部件统型 （1）锁具 地铁电客车内装及车下箱体都会设有大量的锁具，车内锁具类型包括插芯执手锁、四角锁、三角锁等，车下锁具包括四角锁、卡扣锁等。加之锁具的供货可能来自于多家系统供应商，锁具种类及尺寸的多元化，不利于备件和钥匙的管理。按照运营经验，将车辆内装及车下设备锁具统一为四角钥匙锁，并形成标准化锁芯样式，包括锁芯直径、锁芯收紧形式、锁芯固定方式、锁到位标识样式等，同时考虑到不同的锁闭需求和预留安装空间，将锁芯长度分长、短两种规格，特殊位置依靠锁舌的个性化来适应。由于锁具故障大多集中于锁芯，故实现了锁芯的统型便可实现锁具的通用性。 （2）应急设施 地铁列车均会設计车门紧急解锁、乘客紧急对讲、破窗锤、灭火器等应急操作设施。一方面是统一不同线路车辆应急设置的布置数量、布置位置，如紧急解锁布置在每一个客室门面向车门的右侧，每节客室在贯通道处设置一个4kg干粉灭火器和一个4kg水基灭火器；另一方面是实现应急设施本体及防护罩板的统型，如制定标准破窗锤尺寸，制定标准防护罩板尺寸，将这些易丢件、易损件的统型，实现各线路备件共享。 （3）乘客信息显示终端 将车厢内的广告框、LCD信息显示屏设计成标准尺寸和标准安装接口，实现线网共享。并根据运营经验，选择最为耐用、便于清洁、方便广告内容更换且美观的广告框，如天津地铁统一采用标准尺寸及安装接口的亚克力材质广告框。 （4）辅材 对设备维保的相关辅材进行品牌和型号的通用化研究和试验，如齿轮箱润滑油、车门胶条及滑道润滑脂、轮缘润滑脂、动/拖车接地碳刷、受电弓/受流器碳板等。 （5）车辆维护接口 对车辆维护接口进行标准化设计，实现线网的通用性，如统型制动系统压力测试接头，统型一系弹簧、二系弹簧调整垫等。 （6）车辆小型零部件 针对故障率较高，且易于实现统一的零部件进行统型设计。如司机室遮阳帘、间壁门锁、客室车门的隔离/故障指示灯、司机室各类按钮、指示灯、旋钮、扳键开关等。 4.2 司机操作界面的统型 司机操作界面的布置要以简化司机台布置，贴合司机标准化驾驶操作流程为原则，统筹考虑各功能区的布置和作用。 （1）司机台功能及布置 司机台应布置司机驾驶时需实时查看的设备显示终端和司机正线驾驶时使用频率较高的按钮、开关等。司机台立面需设置如无线车载台、TMS显示屏、信号HMI显示屏、广播控制盒、风压表、常用状态指示灯（制动不缓解、受电弓、门关闭等）、常用操作按钮（空压机、照明等）、CCTV监视器等。司机台平面需按功能区进行划分，如信号系统按钮功能区、车辆操作按钮功能区和司控器功能区。 （2）司机室电气控制柜 电气控制柜设置司机在正常驾驶过程中不需要操作的按钮、开关，且在电气柜内设置一个前置面板，面板与电气柜采用折页连接。将面板由上到下划分为空开、按钮、网压显示、旁路开关共4个个功能区域，并结合运营经验对各个区域进行标准化设计。其中，为防止误按，相邻空开可考虑用不同颜色加以区分，并将不常用空开设置于面板后方；为防止未操作到位，所有的按钮增加按到位指示灯；旁路开关需按照使用频率和旁路影响设置为带铅封保护和不带铅封保护两种旋钮。 （3）司机室侧墙操作面板 在司机室的左、右侧墙分别设置开关左门和开关右门功能区，以防止司机开错门。由于开门按钮使用频率较高且故障后影响较大，故设置两组开门按钮，同时在按钮上方设置开门允许指示灯。关门按钮设置在司机室门朝车尾方向，以便于乘客上下车时，司机面向站台瞭望的同时操作关门按钮，使功能设计与驾驶动作标准统一。 4.3 列车逻辑功能的统型 对于复杂、且较为重要的列车电路逻辑进行统一，如将牵引回路、制动回路、紧急制动回路和旁路回路进行标准化设计，统一各电气回路的触发条件，标准化电路设计方案需要依据运营经验进行筛选优化，以达到提升检修质量和正线应急处理速度的目的。其次，依照国标或行业标准对直接影响客运服务的部分进行标准化，如车门防挤压力。同时，对结合标准對列车限速、超速保护等功能进行统一。 结语 对地铁车辆统型的研究和实施，在城市轨道交通车辆行业中属于前沿研究，统型后可以提高不同线路备品备件的通用性，可有效降低备件的成本和仓储压力。并且统型后的部件是根据运营的经验和需求得到的优选产品，可提高列车的质量。同时，对司机室驾驶台、电气柜、侧墙操作面板的统型，可有效地降低司机驾驶的难度，减少新线司机培训成本。并且对车辆限速、关键回路控制逻辑、车门反击压力的统型，可有效提升网络化运营下列车的客运服务水平，提升列车排故和应急响应速度。 参考文献 [1]胡亚东.坚持自主创新道路积极推进中国标准动车组研制[J].中国铁路， 2014（8）：1-5. [2]景建辉，白彦超，安超.我国高速动车组型式试验标准体系研究[J].标准研究，2013（12）：30-33. [3]张峻俊，赵磊，刘佃兴.地铁列车人机接口界面标准化方案设计[J].现代城市轨道交通，2013（4）：11-14. [4]杨中平.日本直线电机地铁车辆主要装置的标准化[J].城市快轨交通，2006（1）：73-76. |
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