模块化概念在城市轨道车辆中的应用

摘　要: 详细介绍了模块化概念在城市轨道车辆设计中的应用, 并以模块化在英国和德国应用的实例, 对
地铁和轻轨车辆模块化概念进行了具体说明。

关键词: 轨道车辆; 模块化; 设计

模块化概念是指在车辆设计过程中, 对整车结构块可以互换; 进行分解, 形成若干个各自独立而又相互联系的分系(3) 易于维修保养　在结构出现缺陷或设备出现统, 即模块。这些模块中包含骨架结构、隔热隔声材料、故障时, 只需将所在的模块拆下来进行处理, 而不需对电气布线以及内装饰等部分。模块的形式可以是车辆整车进行作业。的某一大部件, 也可以是整个车辆的一部分, 还可以是下面利用实例来详细阐述模块化概念在轨道车辆车辆的某些附属设备。目前, 在欧洲铁路行业中, 模块设计中的应用。化概念在车辆设计中已得到了普遍的应用, 其优点如下。

1　模块化概念在地铁车辆中的应用
(1) 车辆组成简单化　只需将各个模块接口组装地铁车辆是当代城市解决交通拥挤的主要工具, 在一起, 即可构成整车; 因而其在中国的需求量正在与日俱增。模块化概念在
(2) 互换性能强　相同类型的车辆对应部分的模地铁上的应用主要是以车辆的各个部件作为模块. 地铁之星车辆为例, 这种车辆的车体是的抗侧滚扭杆装置的作用。由于圆车轴具有较强的抗侧滚能力, 从而保证了车辆的稳定性。空气弹簧仅对车辆的侧滚稳定性起5% 的作用, 其余靠车轴的抗侧滚作用来保证。
公铁两用车具有便利、迅速、平稳等特点, 必将在我国得到推广。但由于其悬架减振系统具有独特的结构, 既不同于我国目前的卡车悬架系统, 也不同于铁路转向架, 因此我国应提前对悬架减振系统进行技术研究和关键零部件研制, 为公铁两用车的国产化做好技术准备。
由司机室模块、车顶模块、底架模块、侧墙模块(8 个) 和车端模块构成。车体模块分解见图1。每个模块都是独立的, 由骨架、隔热隔声材料、内装饰板、附属部件等组成。在车辆总组装之前, 每个模块都可实现自身的预组装, 形成一个整体。在总装配时, 司机室模块和车端模块与车顶和底架在各自的边梁处连接; 侧墙模块则在车顶边梁和底架边梁的纵向方向上与车顶和底架进行连接。上述的连接方法均采用一种国外的特殊紧固件, 因此在总装配时不需要进行机械加工。机械紧固见图2。该型地铁车辆的最大特点是侧墙并非是长大部件, 而是在车门之间形成一个相对独立的模块, 全车共设有8 个模块(相对于每侧5 扇侧门而言), 而每个模块与车顶和底架的连接又相对简单, 从而大大增加了车辆装配的灵活性。因每个模块包容量大, 因此车体的装配时间大大缩短了。这种车型对国产化的意义也是巨大的, 绝大多数模块可单独划分出来作为国产化项目提供给分包商进行生产, 因而能达到较高的国产化率。

图1　英国movia 车体模块分解示意图

2　模块化概念在轻轨车辆中的应用
轻轨车辆以其基础设施费用低而深受发展中国家各大城市的青睐, 因此具有很大的潜在市场。模块化概念在轻轨上的应用主要是以车辆的一部分作为模块。以德国chem n itz 轻轨为例, 这种轻轨车辆由前端模块、后端模块、乘客区模块和中间模块组成。其中前端模块中含有司机室、受电弓、少量乘客座椅、动力转向架等; 后端模块除不含受电弓外, 其他与前端模块相似, 可以实现双向运行; 乘客区模块为含有乘客座椅的客室模块; 中间模块含有乘客座椅、动力转向架或非动力转向架(根据要求确定)。在这种车辆中, 为增大载客量, 中间模块在设计时尽量小, 而乘客区模块则尽量大。各大模块之间通过风挡进行封闭连接, 相邻模块的电气布线及气路则通过模块端部的各种连接器进行连接, 乘客区模块与中间模块及前(或后) 端模块在底架部位的连接方式为铰接。当客流量增加时, 这种轻轨车辆能做出相应调整, 在每辆车中增加一个中间模块和一个乘客区模块, 从而提高了单元车辆的载客量(图3)。轻轨车辆通常采用低地板结构, 故许多电气设备大都以模块方式安装到车顶上。例如每个带有动力转向架的单元模块, 其车顶上都装有igb t 元件的牵引逆变器箱, 内含2 台逆变器, 分别控制车辆左侧和右侧的车轮转动。整个箱体为一个独立的模块, 在箱体四周有四个螺栓孔及一个铰接板, 安装时它们与车辆结构相连接。这样当该设备局部出故障时, 即可容易地将箱体卸下来进行处理。由此可见, 这种模块式的轻轨车辆结构具有能适应人口众多的中国城市实情的优越性, 因此必是将来的发展趋势。

图2　侧墙模块与车顶和底架紧固示意图

图3　车辆扩充模块示意图
3　结束语
随着我国经济的快速发展和人口的增多, 地铁和轻轨车辆在城市交通中越来越受到重视。到目前为止, 我国已有7 个城市共9 个项目已经或即将启动, 车辆总需求量达到1 040 辆, 可见其市场潜力是巨大的。引进国外地铁及轻轨车辆设计中模块化的先进技术, 应用在我国地铁或轻轨车辆制造业中, 以达到同国外同行业制造商进行竞争的目的, 对国内制造商来说具有重大意义。