模塊化概念在城市軌道車輛中的應用

摘　要: 詳細介紹了模塊化概念在城市軌道車輛設計中的應用, 并以模塊化在英國和德國應用的實例, 對
地鐵和輕軌車輛模塊化概念進行了具體說明。
關鍵詞: 軌道車輛; 模塊化; 設計
模塊化概念是指在車輛設計過程中, 對整車結構塊可以互換; 進行分解, 形成若干個各自獨立而又相互聯系的分系(3) 易于維修保養(yǎng)　在結構出現缺陷或設備出現統(tǒng), 即模塊。這些模塊中包含骨架結構、隔熱隔聲材料、故障時, 只需將所在的模塊拆下來進行處理, 而不需對電氣布線以及內裝飾等部分。模塊的形式可以是車輛整車進行作業(yè)。的某一大部件, 也可以是整個車輛的一部分, 還可以是下面利用實例來詳細闡述模塊化概念在軌道車輛車輛的某些附屬設備。目前, 在歐洲鐵路行業(yè)中, 模塊設計中的應用。化概念在車輛設計中已得到了普遍的應用, 其優(yōu)點如下。

1　模塊化概念在地鐵車輛中的應用
(1) 車輛組成簡單化　只需將各個模塊接口組裝地鐵車輛是當代城市解決交通擁擠的主要工具, 在一起, 即可構成整車; 因而其在中國的需求量正在與日俱增。模塊化概念在
(2) 互換性能強　相同類型的車輛對應部分的模地鐵上的應用主要是以車輛的各個部件作為模塊. 地鐵之星車輛為例, 這種車輛的車體是的抗側滾扭桿裝置的作用。由于圓車軸具有較強的抗側滾能力, 從而保證了車輛的穩(wěn)定性?？諝鈴椈蓛H對車輛的側滾穩(wěn)定性起5% 的作用, 其余靠車軸的抗側滾作用來保證。
公鐵兩用車具有便利、迅速、平穩(wěn)等特點, 必將在我國得到推廣。但由于其懸架減振系統(tǒng)具有獨特的結構, 既不同于我國目前的卡車懸架系統(tǒng), 也不同于鐵路轉向架, 因此我國應提前對懸架減振系統(tǒng)進行技術研究和關鍵零部件研制, 為公鐵兩用車的國產化做好技術準備。
由司機室模塊、車頂模塊、底架模塊、側墻模塊(8 個) 和車端模塊構成。車體模塊分解見圖1。每個模塊都是獨立的, 由骨架、隔熱隔聲材料、內裝飾板、附屬部件等組成。在車輛總組裝之前, 每個模塊都可實現自身的預組裝, 形成一個整體。在總裝配時, 司機室模塊和車端模塊與車頂和底架在各自的邊梁處連接; 側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行連接。上述的連接方法均采用一種國外的特殊緊固件, 因此在總裝配時不需要進行機械加工。機械緊固見圖2。該型地鐵車輛的最大特點是側墻并非是長大部件, 而是在車門之間形成一個相對獨立的模塊, 全車共設有8 個模塊(相對于每側5 扇側門而言), 而每個模塊與車頂和底架的連接又相對簡單, 從而大大增加了車輛裝配的靈活性。因每個模塊包容量大, 因此車體的裝配時間大大縮短了。這種車型對國產化的意義也是巨大的, 絕大多數模塊可單獨劃分出來作為國產化項目提供給分包商進行生產, 因而能達到較高的國產化率。

圖1　英國MOVIA 車體模塊分解示意圖
2　模塊化概念在輕軌車輛中的應用
輕軌車輛以其基礎設施費用低而深受發(fā)展中國家各大城市的青睞, 因此具有很大的潛在市場。模塊化概念在輕軌上的應用主要是以車輛的一部分作為模塊。以德國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室、受電弓、少量乘客座椅、動力轉向架等; 后端模塊除不含受電弓外, 其他與前端模塊相似, 可以實現雙向運行; 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、動力轉向架或非動力轉向架(根據要求確定)。在這種車輛中, 為增大載客量, 中間模塊在設計時盡量小, 而乘客區(qū)模塊則盡量大。各大模塊之間通過風擋進行封閉連接, 相鄰模塊的電氣布線及氣路則通過模塊端部的各種連接器進行連接, 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。當客流量增加時, 這種輕軌車輛能做出相應調整, 在每輛車中增加一個中間模塊和一個乘客區(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構, 故許多電氣設備大都以模塊方式安裝到車頂上。例如每個帶有動力轉向架的單元模塊, 其車頂上都裝有IGB T 元件的牽引逆變器箱, 內含2 臺逆變器, 分別控制車輛左側和右側的車輪轉動。整個箱體為一個獨立的模塊, 在箱體四周有四個螺栓孔及一個鉸接板, 安裝時它們與車輛結構相連接。這樣當該設備局部出故障時, 即可容易地將箱體卸下來進行處理。由此可見, 這種模塊式的輕軌車輛結構具有能適應人口眾多的中國城市實情的優(yōu)越性, 因此必是將來的發(fā)展趨勢。


圖2　側墻模塊與車頂和底架緊固示意圖

圖3　車輛擴充模塊示意圖
3　結束語
隨著我國經濟的快速發(fā)展和人口的增多, 地鐵和輕軌車輛在城市交通中越來越受到重視。到目前為止, 我國已有7 個城市共9 個項目已經或即將啟動, 車輛總需求量達到1 040 輛, 可見其市場潛力是巨大的。引進國外地鐵及輕軌車輛設計中模塊化的先進技術, 應用在我國地鐵或輕軌車輛制造業(yè)中, 以達到同國外同行業(yè)制造商進行競爭的目的, 對國內制造商來說具有重大意義。