地鐵車輛的模塊化探索

王躍

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對交通出行條件的要求不斷提高，而地鐵就是一種非常便捷、快速的交通出行方式。到目前為止，我國已有許多城市進行了地鐵建設(shè)的規(guī)劃，有超過三十個城市已經(jīng)有正在運營的地鐵線路，地鐵擁有自己獨立的運行通道，不存在堵車的問題，因此速度非常快，給人們的生活帶來了極大的便利性。文章對地鐵車輛的模塊化問題進行了簡要介紹，分析了地鐵車輛模塊化設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容，最后探索了模塊化地鐵的裝配問題。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；模塊化；設(shè)計；探索

中圖分類號：U270 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0088-02

Abstract： With the continuous development of China's social economy， people's requirements for travel conditions continue to increase， and the subway is a very convenient and rapid way of travel. So far， many cities in China have carried out subway construction planning， and more than 30 cities already have subway lines in operation. As the subway has its own independent operation channel， there is no traffic jam problem， and the speed is very fast. It brings great convenience to people's life. This paper briefly introduces the modularization of metro vehicles， analyzes the related contents of the modularization design of metro vehicles， and finally probes into the assembling problems of the modularization of metro vehicles.

Keywords： subway vehicles； modularization； design； exploration

為了提升地鐵車輛設(shè)計和生產(chǎn)的速度，地鐵生產(chǎn)廠家開始應(yīng)用模塊化的地鐵車輛設(shè)計和生產(chǎn)方式，這也是當前地鐵車輛最常用的一種設(shè)計和生產(chǎn)方式。地鐵模塊通常包括車體模塊、內(nèi)裝模塊、轉(zhuǎn)向架模塊、空調(diào)模塊等，每個模塊都有著不可替代的作用，因此在進行地鐵設(shè)計和生產(chǎn)時，工作人員應(yīng)當保證每個模塊的功能符合要求，這樣才能保證地鐵車輛的整體質(zhì)量。

1 地鐵車輛的模塊化簡介

地鐵車輛的模塊化，就是指根據(jù)地鐵車輛各個部分的功能將其劃分為多個結(jié)構(gòu)模塊，而且每個結(jié)構(gòu)模塊都有自己獨立的功能，然后所有模塊共同組成了一個完整的地鐵車輛，這種模塊化的方式在地鐵車輛的設(shè)計、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)都比傳統(tǒng)的整車模式的效率要高。地鐵車輛的模塊具有系列性、通用性、組合性以及標準性的特點[1]。其中，系列性是指每種功能的模塊都有一系列的規(guī)格用于滿足用戶對模塊的不同需求；通用性是指在進行地鐵車輛設(shè)計或生產(chǎn)時，只要功能合適，就可以使用以往設(shè)計和生產(chǎn)過的模塊直接應(yīng)用到新設(shè)計的地鐵車輛上；組合性是指根據(jù)客戶要求，利用不同功能的模塊進行組合，就可以設(shè)計和生產(chǎn)出滿足客戶需求的地鐵車輛；標準性是指每種類型的地鐵車輛模塊都有其固定的設(shè)計或生產(chǎn)標準，而且其所用的各種零部件也都是標準化的產(chǎn)品。

模塊化地鐵車輛主要具有以下幾項特征。首先，模塊化使得地鐵車輛在進行生產(chǎn)組裝時操作更為簡便。在進行地鐵車輛的生產(chǎn)組裝時，各種地鐵車輛模塊使得地鐵車輛的生產(chǎn)安裝過程具有了程式化的特點，只要按照要求將各個模塊組裝完成即可，可以有效提升地鐵車輛的生產(chǎn)效率。其次，地鐵車輛的模塊化使得地鐵在出現(xiàn)故障時，只要及時對故障模塊進行更換處理即可，大大減小了地鐵維修的工作量，提高了維修效率。再次，地鐵車輛模塊化使得地鐵車輛在設(shè)計和生產(chǎn)時的工作都更加簡便，而且由于各個模塊的標準性特點，使得車輛尺寸的準確性大大提升，并且在各個模塊的材料應(yīng)用上，選擇范圍更廣。另外，地鐵車輛模塊的組裝通常都是在車體進行油漆噴涂之前進行，因此車輛進行組裝時擁有比較清潔的環(huán)境，從而保證了地鐵車輛組裝的質(zhì)量。除此之外，地鐵車輛模塊化使得材料會出現(xiàn)部分重疊，最終導致地鐵車輛的重量加大，這也是地鐵車輛模塊化需要解決的一項問題。

2 地鐵車輛模塊化設(shè)計

地鐵車輛的模塊化設(shè)計思想來源于大產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，這種設(shè)計方式可以有效簡化設(shè)計過程、降低設(shè)計難度，從而提高地鐵車輛設(shè)計的速度，因此模塊化設(shè)計思想的應(yīng)用對于地鐵車輛的設(shè)計和生產(chǎn)有著非常重要的意義。而且，通過各種不同功能模塊的組合，可以設(shè)計并生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品，用于滿足不同客戶對地鐵車輛的要求。地鐵車輛通常由車體部分、車輛內(nèi)裝部分、電氣牽引部分、制動和風源部分以及列車控制及監(jiān)控部分等共同構(gòu)成，每一部分都可以看成是一個單獨的模塊，這些模塊之間依靠統(tǒng)一的接口聯(lián)系在一起，同種類型的模塊可以進行重用和互換，這些模塊組裝在一起就形成了我們?nèi)粘Ｋ姷牡罔F車輛[2]。

應(yīng)用模塊化設(shè)計方法進行地鐵車輛的設(shè)計時，需要注意以下幾點。首先，通過市場調(diào)研的方式了解地鐵車輛系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用的各種功能模塊的生產(chǎn)商家，以及每個廠家的模塊的技術(shù)特點、應(yīng)用環(huán)境等。其次，對功能相似的模塊進行比較分析，方便在設(shè)計的時候根據(jù)用戶要求提出一些建議。再次，還要注意各個模塊的特別之處，對于那些有特殊要求的客戶，可以單獨做一個小類別。下面我們對地鐵車輛上的幾種常見模塊的設(shè)計進行介紹。

2.1 司機室模塊

司機室模塊一般由骨架、電氣柜、逃生裝置、空調(diào)系統(tǒng)等部分共同構(gòu)成，其中骨架是司機室的整體結(jié)構(gòu)，由前端、側(cè)墻、底架等構(gòu)成。一般情況下，在司機室前端墻中央設(shè)置了緊急逃生裝置，這樣出現(xiàn)特殊情況車輛無法到達站點時，乘客可以通過緊急逃生裝置下車，為乘客安全提供了有力的保障。在進行司機室模塊設(shè)計時需要注意以下幾項問題。首先，司機室模塊與地鐵車輛其他模塊之間的接口選擇問題，應(yīng)當保證在進行連接時的簡便性和連接的穩(wěn)固性。其次，司機室內(nèi)需要配置的相關(guān)設(shè)備必須預(yù)先裝載到模塊上，而且需要通過試驗確定其性能良好，比如電線槽以及內(nèi)部配件等。再次，在進行車鉤托架的材料選擇時，應(yīng)當注意其強度，最好選擇全鋼結(jié)構(gòu)的車鉤托架。

2.2 車頂模塊

地鐵車輛車頂模塊通常由車頂結(jié)構(gòu)、配線和配管、受電弓等部分組成。車頂模塊在進行設(shè)計時應(yīng)當注意以下幾點。首先，必須注意車頂模塊與空調(diào)系統(tǒng)以及受電弓的接口情況，保證連接緊密牢固。其次，在進行總組裝前，需要將隔熱和隔聲材料、照明系統(tǒng)以及內(nèi)裝等提前裝載到車頂模塊上。再次，保證雨檐部分可以有效遮蓋住外部連接件，從而減少其受雨雪侵蝕的情況，盡量延長其使用壽命。

2.3 側(cè)墻模塊

地鐵車輛側(cè)墻模塊屬于分散型模塊，每個模塊都由車輛側(cè)墻、車輛內(nèi)墻板、車輛座椅、管線結(jié)構(gòu)等部分組成。在進行側(cè)墻模塊設(shè)計時需要注意以下幾點。首先，盡量采用安裝方便的側(cè)墻模塊，比如模塊中的座椅最好選擇無腿結(jié)構(gòu)的，這樣座椅與底架之間不會存在連接問題，而且還有效簡化了安裝程序。其次，在進行最終的總體組裝前，需要將隔熱和隔聲材料、內(nèi)墻板等部分提前裝載到側(cè)墻模塊上。再次，在進行地鐵車輛總組裝時，應(yīng)當使用側(cè)墻裝飾板，把側(cè)墻模塊上的一些緊固件都遮蓋起來，防止乘客在乘車時私自對這些緊固件進行操作。

2.4 底架模塊

底架是地鐵車輛的一個重要組成部分，它最大的作用就是承擔地鐵車輛上部的載荷并且將其傳導向整個車體，同時它還需要承擔由多種因素導致的橫向力以及其它部位傳來的沖擊力。車輛底架上設(shè)置了很多吊梁、線槽、安裝座等結(jié)構(gòu)，用于安裝地鐵車輛所需的各種附屬設(shè)備。地鐵車輛底架模塊是一個完整的模塊，它通常由底架、防寒材料、管線、車輛地板以及車底的設(shè)備箱等部分構(gòu)成。在進行底架模塊的設(shè)計時需要注意以下幾點。首先，地板設(shè)計最好是立柱與地板一體，這樣立柱的牢固性比較可靠。其次，地鐵車輛的部分車下設(shè)備箱比較大，因此只能在進行地鐵車輛總體組裝時再裝載到底架模塊上，比如地鐵車輛的蓄電池箱。再次，在進行底架模塊安裝時應(yīng)當注意將底架上的一些絕緣材料、管線等附屬配件固定到地鐵車輛底架的T型槽上。第四，在進行地鐵車輛總組裝前將地板布、管線等部件提前裝載到底架模塊上。第五，要科學合理的設(shè)置預(yù)留車體和轉(zhuǎn)向架接口的位置。

2.5 中間端模塊

地鐵車輛中間端模塊是一個整體的模塊，它是由骨架、內(nèi)飾板、空調(diào)系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成。在進行地鐵車輛中間端模塊設(shè)計時應(yīng)當注意以下幾點。首先，中間端模塊的結(jié)構(gòu)必須能夠滿足連掛載荷的要求，這樣才能保證地鐵車輛的安全性。其次，在進行地鐵車輛的總組裝之前，必須將內(nèi)飾板、管線、電氣柜等附屬設(shè)施提前裝載到中間端模塊上。再次，保證地板具有一定的強度，可以有效支撐渡板，而且還要將載荷從端墻傳導至底架邊梁，從而保證地鐵車輛的質(zhì)量。

2.6 車鉤緩沖模塊

地鐵車輛的車鉤緩沖模塊一般包括全自動、半自動以及牽引桿等形式。其中，全自動車鉤是一種比較先進的車鉤緩沖模塊，它可以使地鐵車輛的機械、電氣等結(jié)構(gòu)進行自動化的連掛和結(jié)構(gòu)，不需要工作人員進行任何輔助工作，地鐵車輛司機在司機室按下結(jié)構(gòu)按鈕后，就可以實現(xiàn)自動解鉤的目的。但是，全自動車鉤在檢修程序上比較復(fù)雜，而且造價也更高，因此在進行車鉤緩沖模塊的設(shè)計時，應(yīng)當根據(jù)客戶需求情況選擇模塊類型，不僅要兼顧經(jīng)濟因素，還要盡量保證模塊的實用性。

3 地鐵車輛模塊化裝配

地鐵車輛模塊化裝配與傳統(tǒng)的裝配方式不同，這種裝配方式更為簡單快速。在進行地鐵車輛的總組裝時，只要將上一階段安裝比較困難的一些零部件安裝完成即可，因此極大的提升了總組裝的效率。在進行地鐵車輛模塊化裝配時，應(yīng)當嚴格依照裝配程序進行操作，這樣可以保證地鐵車輛組裝的效率和質(zhì)量，并且充分發(fā)揮地鐵車輛模塊化組裝的優(yōu)勢[3]。具體的裝配流程是預(yù)裝配環(huán)節(jié)、各種地鐵車輛模塊裝配環(huán)節(jié)、車體組立環(huán)節(jié)、落車環(huán)節(jié)以及最后的試驗環(huán)節(jié)。其中，車體組立環(huán)節(jié)就是用螺栓將車體的幾大模塊組裝起來，包括安裝客室門口踏板以及側(cè)門系統(tǒng)等；落車環(huán)節(jié)主要是安裝擋風板、扶手、側(cè)頂板，并且進行車鉤、空氣裝置等部分的連接；而試驗階段又包括動態(tài)試驗和靜態(tài)試驗，其主要目的是為了測試地鐵車輛各模塊的性能以及車輛整體的性能，從而保證地鐵車輛的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，地鐵車輛模塊化是當前比較主流的一種地鐵設(shè)計和生產(chǎn)方式，地鐵車輛模塊的使用使得地鐵設(shè)計和組裝的效率都得到了極大的提升，而且在維修方面也更具優(yōu)勢。但是在進行地鐵車輛各個模塊的設(shè)計時，都應(yīng)當注意一些必須的事項，以此來保證設(shè)計的地鐵車輛的質(zhì)量。當然，在進行地鐵車輛的裝配時也需要嚴格遵守模塊化地鐵車輛組裝的相關(guān)規(guī)定，這樣才能保證地鐵車輛的最終質(zhì)量，從而保障乘客的人身安全。

參考文獻：

[1]孫澤陽.地鐵車輛電氣布線模塊化組裝工藝研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（30）：108-109.

[2]劉建.地鐵車輛的模塊化探索研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（07）：223-224.

[3]劉淑燕.佛山地鐵三號線車站標準化和模塊化設(shè)計探討[J].隧道建設(shè)，2017，37（S1）：79-85.