出口斯里蘭卡KV線動車組的設計

孟 錳，蘇曉峰

（中國南車集團 青島四方機車車輛股份有限公司 國鐵事業部，山東青島266111）

出口斯里蘭卡KV線動車組是中國南車集團青島四方機車車輛股份有限公司（簡稱四方股份）于2011年研制的動力集中式交-直流電傳動寬軌內燃動車組，用于斯里蘭卡Colombo Maradana到Avissawella城市間Kelani Valley Line（簡稱KV線）的城際交通。鑒于當地惡劣的線路條件和運用環境，在設計過程中，始終貫徹系統與零部件配置的系列化、標準化、模塊化結構特點與模式，不僅充分借鑒前兩批出口斯里蘭卡動車組的成功經驗，而且針對本批次車輛長度變短、通過曲線半徑變小等技術要求，運用成熟的結構和產品，進行集成化、模塊化的設計；在生產制造過程中，借鑒四方股份在高速動車組生產制造方面的先進經驗，運用精益生產的方式，使該動車組在結構、性能、產品質量等方面有一個全面提升，具有操作維護簡便，運輸能力大等特點，其各項性能指標均滿足斯里蘭卡鐵路公司的技術規范要求。

1 運用環境

2 主要技術參數

3 動車組編組

KV線動車組采用7輛編組方式，由1輛動車（MCG）、5輛三等拖車（TC3KV）和1輛駕駛拖車（DDCG）組成，動車組全長114.681m，定員1 020人，最大超載可達1 395人，如圖1所示。

圖1 KV 線動車組編組圖

4 總體布置

4.1 動車（MCG）

動車從前至后依次為司機室、電氣室、電機室、動力室、冷卻室和車長室6部分。

司機室內主要布置有按照人機工程學設計的操縱臺和兩個司機座椅等設備。為改善司機的工作條件，在操縱臺腳踏處安裝了取暖設備，供在高山條件下取暖使用；在操縱臺前端中部和副臺各安裝一臺電風扇，并在司機室前窗下部設置兩個通風隔柵，由風道引至操縱臺前部，提高了司機室的通風效果。

車長室內配置有集成式綜合控制柜，設置了控制拖車供電的列控設備、司機與車長通訊聯絡電話、車長室緊急制動裝置、儲物柜等設施，室內還設有文件架、急救包、滅火器、用于運送受傷乘客的擔架和旗幟、信號燈等設備。為改善司機、車長的工作條件，在動車和駕駛拖車的車長室分別設置了衛生間。

動車平面布置如圖2所示。

圖2 動車（MCG）平面布置圖

4.2 三等拖車（TC3KV）

三等拖車客室兩側各裝有2套大開度雙開手動側拉門，方便乘客快速通過。客室內沿車體縱向設置了玻璃鋼長條座椅和行李架。車頂安裝照明用日光燈、電風扇及自然通風器等設備。客室內設置了足夠強度和剛度的扶手桿及堅固耐用的帆布拉手環，在列車運行中方便站立乘客扶持。三等拖車設計定員180人（按6人／m2計算，含座席人員），在超載情況下可達在246人（按9人／m2計算，含座席人員），滿足了用戶對大運量的要求。

三等拖車的平面布置如圖3所示。

圖3 三等拖車（TC3KV）平面布置圖

4.3 KV線駕駛拖車（DDCG）

KV線駕駛拖車從前至后依次為司機室、車長室和客室。司機室的布置與動車基本相同，車長室設施與動車基本一致。在客室兩側各裝有1套大開度雙開手動側拉門，客室內座椅、照明、通風等設備與三等拖車相同，并在客室側門處設置了殘疾人座席和輪椅存放區域。KV線駕駛拖車設計定員120人（按6人／m2計算，含座席人員），在超載情況下可達在165人（按9人／m2計算，含座席人員）。

KV線駕駛拖車平面布置如圖4所示。

圖4 駕駛拖車（DDCG）平面布置圖

4.4 斷面圖

動車、拖車、駕駛拖車的斷面輪廓基本相同，而動車和駕駛拖車的車長室設有瞭望窗。如圖5所示。

圖5 駕駛拖車車長室及客室斷面

5 主要結構及特點

5.1 車體鋼結構

車體鋼結構的設計充分吸收了前兩批出口車輛在運用中的經驗，針對當地氣候特點和線路條件，及本批次車輛長度變短、通過曲線半徑變小等技術要求，進行全新的設計。采用整體承載全鋼焊接的結構，主要由底架、側墻、車頂、外端墻、司機室（僅動車與駕駛拖車有）等組焊成筒型承載結構，保證車體強度和剛度。其中車頂、側墻、外端墻和波紋地板采用1.4003不銹鋼板，主要承載部位采用Q310GNH、Q355GNH和Q295GNH高強度耐候結構鋼，在一些容易被腐蝕的重要區域，如側門入口處等，采用06Cr19Ni10不銹鋼板。并根據用戶提出的超載要求，對登車梯等重要部位的結構強度進行了加強。車體的強度、剛度均通過強度計算和靜強度試驗進行驗證。

5.2 轉向架

為了使車輛能夠安全通過線路最小70m的水平曲線半徑、連續長大坡道以及斯里蘭卡鐵路惡劣的線路條件，在充分借鑒原轉向架成功經驗的基礎上，對構架、輪對、軸箱、一系懸掛結構和參數、二系懸掛結構和參數、基礎制動結構和參數等進行了適應性的優化設計，對垂向油壓減振器、橫向油壓減振器的性能參數和安裝結構作了適應性改進。通過仿真計算，對懸掛參數和設計結構進行驗證；通過試驗線路的70m曲線通過試驗，對小曲線通過的安全性進行了驗證，確保線路運行的安全性滿足要求。

5.3 動力系統

動車組由一臺標定功率為1 500kW的MTU12V4000R41型柴油機和一臺額定容量為2 000 kVA的三相凸極式無刷勵磁同步發電機組成的柴油發電機組提供牽引動力，柴油發電機組主發電機轉子與柴油機曲軸通過柔性盤相連，主發電機外殼與柴油機機體通過加工的連接箱相連，主發電機與柴油機組成柴油發電機組后再彈性地落裝在車體上，以保證主發電機與柴油機的同心度，減輕柴油發電機組振動。

該型柴油機采用電子控制，電控燃油噴射，裝有機油熱交換器、機油濾清器、氣缸蓋設有氣閥旋轉機構，采用高溫和中冷兩套冷卻系統，具有燃油直接噴射、水冷、廢氣渦輪增壓以及增壓空氣中間冷卻的功能和共軌式燃油直接噴射系統的特點，能夠提供適合于各種速度范圍下的、足夠高的噴射壓力。并設有電子控制下的緊急停車裝置。由于采用電子控制技術，不僅提高了使用經濟性，而且改善了排放的環保性。動車組采用了成熟的柴油機、發電機、堿性蓄電池等產品，因此具有較高的可靠性和免維護性。

5.4 控制系統

動車組的控制系統采用PLC控制裝置，實現整車邏輯控制無觸點化，比較完善的提供了從恒功率勵磁控制到動車邏輯控制，有利于數據信息的綜合處理和利用，提高了動車電氣系統故障排查，簡化了系統的正常維護。通過該控制系統可實現司機操作指令的接收和處理、恒功勵磁控制、電阻制動控制、動車運行邏輯控制、通訊控制、輔助系統控制，故障檢測、診斷、保護以及相關數據記錄，相關參數組織、顯示以及處理參數修改，動車組可以實現兩列重聯運行以增加運能，并且端部電氣等接口能夠與前兩批次的動車組兼容。在司機室操作臺上安裝一臺觸摸式液晶彩色顯示屏，是動車控制和診斷的人機交互界面，顯示屏為司機監控車載設備提供了充分的信息，并幫助司機發現動車組運行的異常，提出補救措施和建議。強大的人機交互功能，使動車組操作簡潔，具有較高安全性。

5.5 制動系統

動車組安裝有符合UIC標準的克諾爾自動式空氣制動系統，用于實施整列車制動或重聯編組列車制動。在制動時，通過安裝在司機室操作臺上的自動制動閥發出制動指令，通過列車管傳遞到整列動車組，實現對動車組的制動控制。該系統具有階段制動和階段緩解功能。在司機室和車長室內還設置了緊急制動閥，當動車組運行異常時，司機或車長可使用該閥對列車實施緊急制動。緊急制動工況下，柴油機自動卸載，動車組牽引動力自動切除。另外在司機室操作臺上設有單獨制動閥，用于動車或駕駛拖車的單獨制動和單獨緩解。

動車上除配置空氣制動機外還設置了電阻制動裝置。當動車實施電阻制動時，動車空氣制動被自動解除。一旦電阻制動發生故障，動車自動空氣制動才能被激活。

動車組采用雙管供風，分別設置了列車管、總風管，貫穿整列車。其中列車管的主要作用為傳遞列車的制動指令；總風管主要作用為提供列車制動用風和輔助設備用風。在每節車的兩端列車管、總風管路上均設有折角塞門，當管路異常漏泄時，通過該塞門將總風管或列車管隔離。在列車管通往各閥的支管通路上設有帶鉛封處理的截斷塞門，緊急情況下破封操作用于隔離故障的制動設備，維持動車組運營。

6 結束語

該動車組的研制，充分考慮了車輛運用環境和用戶的使用習慣，采用國內鐵路車輛成熟可靠結構的先進技術，提高了車輛的使用和維護性能，具有較高的先進性和可靠性，各項性能指標均滿足用戶的要求，為進一步開拓國際市場打下了堅實的基礎。