蘇州市軌道交通2號(hào)線車輛項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐

摘要：蘇州市軌道交通2號(hào)線車輛技術(shù)先進(jìn)：體現(xiàn)在輕量化高強(qiáng)度全焊接鋁合金車體、高舒適性、高安全性、性能優(yōu)秀的牽引系統(tǒng)，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捻?xiàng)目管理下，實(shí)現(xiàn)了自合同簽訂后13個(gè)月完成首列車交付。

關(guān)鍵詞：輕量化，五編組，舒適性，安全性，牽引系統(tǒng)，項(xiàng)目管理

一、概述

蘇州市軌道交通2號(hào)線（以下簡稱蘇州2號(hào)線）于2013年12月28日正式開通運(yùn)營，她是國內(nèi)第一個(gè)5輛車編組地鐵項(xiàng)目，也是國內(nèi)第一次使用捷克斯柯達(dá)公司的牽引系統(tǒng)（含牽引、輔助、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)），更是國內(nèi)第一個(gè)合同簽訂后13個(gè)月交付首列車（完成了所有的型式試驗(yàn)）的地鐵項(xiàng)目。

二、蘇州2號(hào)線車輛主要技術(shù)參數(shù)

1.蘇州2號(hào)線列車編組形式為=Tc"*"Mp"*"M"*"Mp"*"Tc"=，其中Tc車為帶司機(jī)室的拖車，Mp車為帶受電弓的動(dòng)車，M車為不帶受電弓的動(dòng)車，“=”表示全自動(dòng)車鉤，“*”表示半永久牽引桿。

2.蘇州2號(hào)線車輛主要技術(shù)參數(shù)

• 列車席座數(shù)量：208人
• 列車最大載客數(shù)量：1690人
• 列車編組長度：99980mm
• 車體寬度：2800mm
• 車頂高度（距軌面）：3760mm
• 車輛定距：12600mm
• 轉(zhuǎn)向架軸距：2300mm
• 車鉤中心距軌面高度：660（0，+10）mm
• Tc車空車重量：29.4t
• Mp車空車重量：31.2t
• M車空車重量"""30.5t
• 軸重"""≤14t
• 最高持續(xù)運(yùn)行速度""80km/h
• 全線平均旅行速度"≥35km/h
• 平均啟動(dòng)加速度（0～40km/h）0.90m/s2
• 平均加速度（0～80km/h）0.80m/s2
• 牽引運(yùn)行時(shí)沖擊極限""≤0.75m/s3
• 平均全常用制動(dòng)減速度"≥1.0m/s2
• 平均緊急制動(dòng)減速度""≥1.2m/s2
• 緊急制動(dòng)距離""215m（+5%/-0）

三、蘇州2號(hào)線車輛技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及開發(fā)驗(yàn)證

1.輕量化高強(qiáng)度全焊接鋁合金B(yǎng)型車車體結(jié)構(gòu)

車體采用鋁合金焊接結(jié)構(gòu)，其具有以下特點(diǎn)：

• 主體結(jié)構(gòu)由大型中空鋁型材焊接而成，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度高;
• 采用模塊化設(shè)計(jì)，由司機(jī)室、底架、側(cè)墻、車頂、端墻組成;
• 制造工藝性優(yōu)異，結(jié)構(gòu)輕量化，節(jié)能降耗;
• 獨(dú)立司機(jī)室結(jié)構(gòu)，與車體通過螺栓連接;
• 底架設(shè)備安裝采用邊梁吊掛方式，便捷可靠;
• 整個(gè)車體結(jié)構(gòu)滿足30年全壽命周期使用要求。

車體采用了先進(jìn)的攪拌摩擦焊工藝，該工藝具有焊縫強(qiáng)度損失小，變形小，低收縮，污染小等優(yōu)勢(shì)，焊接出的側(cè)墻平面度達(dá)到1mm/m。

蘇州2號(hào)線車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)秉承輕量化的設(shè)計(jì)理念，從型材斷面、焊接型式、結(jié)構(gòu)型式等方面進(jìn)行減重設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力傳遞路徑、充分利用材料許用應(yīng)力，消除局部應(yīng)力集中等技術(shù)，在確保車體強(qiáng)度、剛度性能要求下，實(shí)現(xiàn)車體輕量化。本項(xiàng)目車體與同類型其它車體重量對(duì)比如下表。

由表格對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出本項(xiàng)目車體結(jié)構(gòu)重量有了大幅度的降低，輕量化的節(jié)能環(huán)保效果計(jì)算如下：效果如下：實(shí)際運(yùn)行時(shí)，電制動(dòng)不可能100%反饋回電網(wǎng)，一般按50%反饋考慮，故蘇州2號(hào)線減輕車重后，一年23列車連續(xù)運(yùn)行時(shí)，大約可節(jié)約用電約584.59萬kwh。

表1"蘇州2號(hào)線車體輕量化數(shù)據(jù)

蘇州2號(hào)線車體結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了車體高強(qiáng)度。在每個(gè)型車首個(gè)樣車制造完成后，按照EN12663標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行了車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)一次性通過且車體未作任何補(bǔ)強(qiáng)：車體在AW3載荷下，能夠承受沿車鉤安裝座縱向的壓縮力850kN（優(yōu)于EN12663要求的800kN），或拉伸力640kN，車體應(yīng)力不超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力。

2.高舒適性

（1）立足于乘客的舒適性及人機(jī)工程學(xué)，蘇州2號(hào)線車輛的車輛內(nèi)飾美觀、簡潔、實(shí)用;黃色座椅與高光噴漆鋁合金側(cè)墻相配合，使得客室顯得明亮;內(nèi)裝中頂板-燈帶-側(cè)頂板采用全部采用圓弧過渡連接方式，形成寬敞的150°視野，車窗可視寬度外部1700mm、內(nèi)部1600mm;LCD大部分嵌入側(cè)墻，僅凸出側(cè)墻表面15mm;座椅、扶手等設(shè)備均按照人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì);每輛車二位端專門設(shè)置二人座藍(lán)色愛心座椅及殘疾人輪椅區(qū)。

（2）蘇州2號(hào)線車輛使用了動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良的PW80E-Ⅱ轉(zhuǎn)向架，其橫向和垂向平穩(wěn)性指標(biāo)W≤2.5、脫軌系數(shù)﹙Q/P﹚≤0.8、輪重減載率﹙△P/P﹚≤0.6，此型號(hào)轉(zhuǎn)向架的車輪為帶降噪環(huán)的直輻板車輪，能夠有效降低噪聲、減小來自軌道沖擊向車體的傳遞。

3.安全性

蘇州2號(hào)線車輛按照碰撞安全性設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的車頭-防爬器-司機(jī)室吸能結(jié)構(gòu)三級(jí)緩沖吸能結(jié)構(gòu)，能滿足兩列AW0以20km/h速度相互碰撞時(shí)沖擊能量全部由可復(fù)原和不可復(fù)原能量吸收元件（含車體碰撞變形能量吸收區(qū)）吸收，使傳遞到乘客身上的加速度值在允許極限范圍內(nèi)。

車輛上所有使用材料為不燃的或者阻燃的并符合DIN5510標(biāo)準(zhǔn)中防火要求的材料。其中車輛地板結(jié)構(gòu)采用五層集成結(jié)構(gòu)，地板機(jī)構(gòu)耐火的完整性和隔熱性高達(dá)60min，遠(yuǎn)優(yōu)于BS6853標(biāo)準(zhǔn)要求的20min，提高了車輛的防火安全性。

車輛內(nèi)裝墻板、頂板、電氣柜等使用鋁合金材料制作，只有司控臺(tái)及客室座椅采用玻璃鋼制作，內(nèi)裝所用非金屬材料均符滿足DIN5510要求的煙、毒、防火性能要求，也滿足TB/T3139-2006《機(jī)車車輛內(nèi)裝材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》及等同標(biāo)準(zhǔn)的要求。

車輛上使用的設(shè)備均滿足IEC62278-2002《鐵路應(yīng)用可靠性、可用性、可維修性及安全性規(guī)范及示例》標(biāo)準(zhǔn)，車輛上所有的電子、電氣設(shè)備有良好的電磁兼容性和足夠的抗干擾能力，在各種運(yùn)行工況和環(huán)境條件下各系統(tǒng)能正常工作，不對(duì)車載設(shè)備及地鐵其他系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾。

4.3動(dòng)2拖五輛編組列車技術(shù)

蘇州2號(hào)線的3動(dòng)2拖五輛編組列車，比4動(dòng)2拖的6輛編組列車動(dòng)拖比要低，但是整車的牽引性能達(dá)到6輛編組列車性能要求：實(shí)現(xiàn)了在AW2載荷條件下，平均加速度（0～80"km/h）為0.80m/s2。此指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

圖1：AW2載荷時(shí)平均加速度試驗(yàn)結(jié)果

5.國內(nèi)第一次使用捷克斯柯達(dá)公司的牽引系統(tǒng)

蘇州2號(hào)線車輛牽引系統(tǒng)為微機(jī)控制的變壓變頻調(diào)速方式。每輛動(dòng)車4根動(dòng)軸各配置一臺(tái)交流牽引電機(jī)，同車4臺(tái)電機(jī)由一臺(tái)牽引逆變器供電。牽引電機(jī)為異步鼠籠式4極電機(jī)，輸出功率190kW。牽引電機(jī)具有優(yōu)越的電制動(dòng)性能：在AW2載荷時(shí)，從80km/h～0km/h速度范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)全電制動(dòng)（目前只有西門子和斯柯達(dá)兩家具有此項(xiàng)技術(shù)），從而減少了閘瓦磨耗，減少了維護(hù)成本，同時(shí)減少粉塵的環(huán)境的污染。

蘇州2號(hào)線的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有完善的狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷、信息顯示和信息存儲(chǔ)功能，滿足列車運(yùn)行狀態(tài)及故障分析需求。列車設(shè)置2組雙通道的列車MVB網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)置MVB1網(wǎng)絡(luò)和MVB2網(wǎng)絡(luò)，在MVB1網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)通道，在MVB2網(wǎng)絡(luò)中也有兩個(gè)通道，MVB1網(wǎng)絡(luò)連接了安全等級(jí)高的制動(dòng)、牽引和輔助，MVB2網(wǎng)絡(luò)連接了安全等級(jí)較低的車門、空調(diào)、乘客信息系統(tǒng)，最大程度上確保了TCMS系統(tǒng)工作的可靠性。同時(shí)蘇州2號(hào)線列車牽引、制動(dòng)采用網(wǎng)絡(luò)、硬線雙冗余設(shè)計(jì)，保證了列車的可靠運(yùn)行。

四、卓有成效的蘇州2號(hào)線項(xiàng)目管理

蘇2項(xiàng)目在合同簽訂前就確立了主要系統(tǒng)供貨商，為接口設(shè)計(jì)提供了有利條件。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)“五編組”的特點(diǎn)，確立了項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)，經(jīng)過研討，專家論證最終確定了設(shè)計(jì)方案。制造過程中，我們繼續(xù)秉承“全員下一線，自主監(jiān)造”，全過程參與車輛制造過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決相關(guān)問題，最終用13個(gè)月時(shí)間完成了首列車制造、試驗(yàn)及交付。

五、結(jié)束語

蘇州市軌道交通2號(hào)線地鐵車輛于2014年12月18日獲得江蘇省機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)頒發(fā)的“2014年度江蘇機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”，直接說明了蘇州2號(hào)線技術(shù)性能達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

蘇州2號(hào)線線路經(jīng)過蘇州市的“兩新城、兩樞紐、一商業(yè)區(qū)”，線網(wǎng)地位重要，與蘇州1號(hào)線連接成網(wǎng)絡(luò)。“兩新城”是指平江新城和滄浪新城，“兩樞紐”是指高鐵蘇州北站和蘇州火車站，“一商業(yè)區(qū)”是指石路商業(yè)區(qū)。自2013年12月28日蘇州2號(hào)線開通運(yùn)營以來，為蘇州人民的出行、為新城的發(fā)展及商業(yè)區(qū)的繁榮提供極大的方便，蘇州軌道公司將繼續(xù)努力，繼續(xù)為蘇州提供技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、品質(zhì)一流的產(chǎn)品，竭誠為蘇州人民服務(wù)。

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