上海軌道交通15號線車輛的內裝設計

湯云哲 楊苑斐 呂元穎

上海軌道交通設備發展有限公司 上海 200245

1 設計原則

上海軌道交通15號線是上海軌道交通網絡中一條重要的南北向線路,全長42.3 km,共有30座車站,所有線路均在地下。上海軌道交通15號線車輛采用A型鋁合金車體,每列車六節編組,四動兩拖,最高速度80 km/h,車寬3 m。車輛每列長140 m,其中動車長21.88 m,拖車長23.68 m[1-2]。

上海軌道交通15號線車輛客室內裝秉承以人為本、綠色環保的先進理念,以上海地域文化、科技為背景,結合美學、人機工程學原理進行設計,在確保設施功能完備的基礎上,達到造型美觀大方、新穎獨特、顏色協調,兼具現代時尚特色,同時又不失海派文化底蘊。車輛具有良好的燈光和色彩布局搭配,注重乘客的心理感受,滿足乘客乘坐的舒適性和安全性要求,關注弱勢群體。

上海軌道交通15號線車輛內裝設計遵循以下原則:① 總體布局、裝飾具有現代美學特點,顏色和質地協調;② 采用適合乘客群體的人機工程學設計;③ 完全協調一致的顏色和質地;④ 良好的密封,以實現防水、防塵;⑤ 使用美觀、不外露的緊固件和裝配件;⑥ 在易磨損部位采用較高耐久性的表面噴涂處理;⑦ 密封和地板布不受氣候條件影響;⑧ 牢固可靠,易于保養和清潔;⑨ 裝飾部位沒有銳角和銳邊,以防止對乘客造成傷害;⑩ 裝配緊密,不留有間隙,確因工藝需留有間隙的,間隙不大于3 mm,且間隙均勻、采取密封措施,確保美觀;所使用的材料和制品均符合EN 45545-2或等同標準的防火和安全要求;車體下部設有防火隔離層,按照ASTM E119及NFPA 130的防火試驗標準,達到45 min的防火隔離能力;所有涉及日常維護和檢修的部位,如電子元器件安裝位置、線排及接線位置等應方便檢查。

2 內裝總體布置

上海軌道交通15號線車輛內裝效果如圖1所示。

圖1 內裝效果

上海軌道交通15號線車輛內裝分為三種,帶司機室的拖車內裝平面布置如圖2所示,帶受電弓的動車內裝平面布置如圖3所示,不帶受電弓的動車內裝平面布置除一位端一位側外與帶受電弓的動車完全一致。

圖2 帶司機室的拖車內裝平面布置

圖3 帶受電弓的動車內裝平面布置

每節車設有八個6人座椅,座椅兩端有擋風板,座椅上方有橫扶手,座椅的中間有中立柱扶手。門區設有立罩板、中立柱、橫扶手、V型屏。每個門區都設有緊急解鎖裝置,每間隔的一道門設有緊急對講機,供緊急情況時使用。帶司機室的拖車座椅需要放置電氣設備,均帶有座椅下箱。帶受電弓的動車一位端一位側有一個多功能區域,設置有輪椅固定器、腰靠、通用串行總線充電裝置,有殘疾人輪椅時可以固定輪椅,沒有殘疾人輪椅時可以供普通乘客倚靠。

3 客室內裝

客室內裝主要由車頂、側墻、底架、隔熱材料、間壁、座椅、扶手等組成[3-7]。

3.1 車頂

車頂內裝一般由中頂板、側頂、格柵、蓋板、燈具等組成。

車頂內部安裝結構斷面如圖4所示。

圖4 車頂內部安裝結構斷面

中頂板使用鋁蜂窩結構,表面噴漆。中頂板在車體圓弧頂處通過吊裝型材和螺栓安裝在車體滑槽上,在車體平頂處直接通過螺栓安裝在車頂滑槽上。每兩塊中頂板間留有3 mm間隙。車體方向與內裝端墻的間隙可以通過端部擋縫條調節。

中頂板在門區中心裝有氛圍燈,共有兩種。氛圍燈效果如圖5所示,一種為帶有V型屏的氛圍燈,另一種為普通圓形氛圍燈。安裝時,首先將安裝座連接至中頂板,然后通過螺釘從水平方向將氛圍燈安裝在安裝座上。

圖5 氛圍燈效果

格柵為鋁型材,表面噴漆。格柵采用插接結構安裝,首先將格柵一側插接入中頂板型材中,然后將格柵另一側用兩排螺釘固定在中頂板上。格柵外側有魔術搭扣,用于安裝蓋板。

蓋板為鋁型材,表面噴漆。蓋板有魔術搭扣,與格柵上的魔術搭扣貼合,可以安裝在格柵上,同時遮蓋扶手安裝座和安裝螺栓。

側頂為鋁型材,表面噴漆。側頂通過安裝折頁和T型螺栓安裝在中頂板兩側的安裝孔上。側頂為活門結構,打開側頂后,可以檢查內部門機構及電氣設備。在側頂上開有出風口,以實現頂部與側面混合出風,減少出風對乘客的吹頭感,提高整車送風和溫度均勻性,進一步提升乘客感受。側頂風道出風口如圖6所示。

圖6 側頂風道出風口

采用自動調光變溫發光二極管燈,根據季節變化自動調節光照色溫,并根據客室明暗自動調節光照亮度,充分彰顯人性化設計理念。

3.2 側墻

側墻為一體式側墻,將以往獨立的側墻板、立罩板、二次骨架等合為一體,相較于傳統方式,安裝方便,不需要進行現場拼裝,提高了工作效率,同時運輸也較為便捷,具有產業利用價值。

側墻為3 mm厚鋁板結構,背后貼有各種加強骨架。兩側為鋁型材,以保證強度。正面設置乘客使用的扶手,供門區乘客使用。側墻還設置有緊急對講機安裝口、液晶顯示屏安裝口、座椅擋風屏安裝口等,適應現代化需求。首先通過窗上沿安裝座與窗下沿安裝座將側墻板固定在車體側墻上,然后再從缺口處固定底部安裝座至客室地板上,最后將頂部安裝座固定在車體側頂上,與側墻板連接。側墻板下側有150 mm高踢腳線,踢腳線為0.8 mm厚不銹鋼板,通過背膠粘在側墻板上。側墻正視圖如圖7所示,側墻安裝結構斷面如圖8所示。

圖7 側墻正視圖

圖8 側墻安裝結構斷面

3.3 間壁

由于結構的耐火要求,間壁由鋁型材加強的12 mm鋁蜂窩板及15 mm陶瓷纖維毯組成。格柵采用防火膨脹格柵,在門縫處貼有防火膨脹膠條,鎖和折頁處設置有不銹鋼保護罩,并噴涂防火涂料,保證火焰不會從防火薄弱區域竄出。

端墻板由上、左、右三塊間壁板組成。將左、右間壁板固定在內裝地板上,靠車體側墻處以插接的方式與內裝側墻板固定在一起,端部與車體端墻相連。上間壁板上側與車體車頂連接,下側與左、右間壁板相連。

間壁板下部有150 mm高踢腳線,踢腳線為0.8 mm厚不銹鋼板,通過背膠粘在間壁上。

上海軌道交通15號線車輛為GOA4等級全自動駕駛列車,司機室為開放式結構,在拖車司機室處無司機室間壁,僅設有緊急隔離帶作為臨時隔斷。緊急情況下,可拉出隔離帶,臨時將司機室和客室隔開。如此設計實現了全自動駕駛與有人駕駛的自由切換,既可以保證運營安全,又能夠使乘客盡情享受通透明亮的車內空間。為了方便乘客充電,將通用串行總線充電裝置和隔斷整合在一起。司機室隔斷如圖9所示。

圖9 司機室隔斷

3.4 底架

底架制造時,在鋁結構上貼橡膠塊進行調平,然后將鋁蜂窩板鋪設上去,最上層貼有橡膠地板布。底架材料均為難燃級材料,并且具有良好的隔聲隔熱性能。鋁蜂窩地板厚度為18 mm,隔聲量為29 dB,能夠有效隔絕由車下設備傳來的噪聲。地板布厚度為3 mm,壽命為15 a,具有良好的抗拉強度,以及環保、耐磨、防火、防靜電、防開裂、防滑、防潮等特性,造型美觀,易于清潔,耐清潔劑和化學腐蝕。底架地板結構如圖10所示。

圖10 底架地板結構

地板布有六方面性能要求。

(1) 耐磨性。地板布耐磨層結構緊密,密度高,不含氣泡。

(2) 防滑性。地板布防滑性滿足DIN 5113 R9級或其它等同標準要求。

(3) 抗拉性。根據GB/T 528—2009或等同標準進行測試,地板布的抗拉強度不低于8 MPa。

(4) 防火性。地板布防火性滿足EN 45545-2 HL3等級的相關要求。

(5) 煙毒性。地板布煙毒性滿足BS 6853相關要求。

(6) 載重負荷能力。按照EN 433,利用一個覆蓋面積為1 cm2,質量為50 kg的重物壓于地板布上150 min,然后移開重物,并量度地板布凹陷尺寸,應不大于0.05 mm。

3.5 隔熱與隔聲

底架地板結構符合ASTM E119及NFPA 130要求,可達到45 min的防火隔離能力。在底架上表面放置有4 mm厚陶瓷纖維毯。為了滿足隔聲量要求,陶瓷纖維毯上鋪有6 mm厚吸聲材料和0.8 mm厚隔聲墊。在轉向架區域,設置阻尼貼片,并采用2 mm厚隔聲墊,以增強隔聲效果。

為了盡量降低空調機組的噪聲,車頂平臺處貼有6 mm厚吸聲材料和0.8 mm厚隔聲墊。為了降低門機構處的噪聲,在門機構后貼有9 mm厚吸聲材料。此外,車頂圓弧頂處貼有60 mm厚預氧絲棉,車體側墻和端墻處貼有40 mm厚預氧絲棉,以增強全車的隔熱能力。

3.6 座椅與扶手

在每個座椅區均設有座椅,座椅兩端有擋風板,座椅上方有橫扶手,兩個座椅之間有中立柱扶手。門區設有立罩板、中立柱和橫扶手。

座椅外表殼采用防滑設計,外形輪廓符合人機工程學要求,每個座位可承受1 500 N載荷。

座椅采用懸臂結構,將三個座椅骨架通過特制螺栓固定在車體側墻上,在側墻上安裝頂部安裝座。座椅安裝時,將座椅固定在座椅骨架上,同時座椅上部鉤在頂部安裝座上。座椅主要受力位置為座椅骨架,座椅頂部僅受水平方向力。座椅面板由玻璃鋼制成,表面噴漆。座椅骨架由鋁型材焊接制成,面板和骨架粘接為一個整體。座椅靠背頂部設有裝飾膠條,用于裝飾座椅與墻板間隙。由于拖車沒有司機室間壁,因此拖車座椅下增加了下箱,將原司機室間壁的電氣設備移動至拖車座椅下。帶下箱座椅效果如圖11所示。

圖11 帶下箱座椅效果

擋風板由鋁合金蜂窩擋板和扶手桿組成。鋁合金蜂窩擋板下部為鋁蜂窩板,上部由鋁管焊接而成。扶手桿為鋁制,通過扶手安裝座安裝在擋風板上。扶手及擋風板表面均噴涂金屬漆。擋風板通過螺栓與側墻和座椅相連,擋風板扶手與座椅上方的橫扶手相連,并通過三通穿過頂板蓋板,向上連接安裝至中頂兩側的型材上。

扶手包括座椅橫桿扶手、中部橫桿扶手、立罩板扶手、端部扶手、中立柱扶手、擋風板扶手。所有扶手均為鋁合金材質,表面噴漆,直徑為38 mm。客室內布置足夠多且安裝牢固的立柱和扶手,以保證乘客站在客室內任何位置都能有扶手或立柱。扶手布置如圖12所示,座椅與扶手安裝結構如圖13所示。

圖12 扶手布置

圖13 座椅與扶手安裝結構

4 防火設計

車輛安全中最重要的是防火性能,具體可以分為車輛材料選擇和車輛結構耐火設計。

4.1 車輛材料選擇

車輛材料的防火等級符合EN 45545-2 HL3等級或等同其它標準要求。車輛材料具有良好的防火性能,能最大限度防止火災發生,不使用易燃、可燃性材料,以及燃燒后會散發有毒氣體的材料。所有車輛材料均需提交防火報告,以證明是否滿足標準要求。

4.2 車輛結構耐火設計

4.2.1 底架

為了保證底架下的電氣設備發生火災時地板結構能夠保持一定時間的完整性和隔熱性,保護乘客及乘務人員安全,必須對地板結構進行耐火設計,有效控制火勢蔓延的速度,使火災影響最小化[8-9]。

上海軌道交通15號線車輛技術規格書中對底架結構耐火的要求為:車體下部設有防火隔離層,應按照ASTM E119及NFPA 130達到45 min的防火隔離能力。底架背火面沒有持續火焰竄出,沒有出現熱氣點燃棉墊的情況。底架背火面的平均溫升不大于139 ℃,單點最高溫升不大于181 ℃。底架需支撐相應的承載質量,最大變形量滿足標準要求。

根據上述底架結構耐火要求,在充分考慮結構功能和耐火功能的基礎上,對底架進行設計,采用防火涂料、鋁材質、彈性支撐、隔聲隔熱材料、鋁蜂窩地板、橡膠地板布。通過底架1.5 mm厚防火涂料的阻火隔熱作用,在高溫情況下保證鋁車體底架不發生過大變形或者崩塌。在隔聲隔熱材料中使用了4 mm厚陶瓷纖維毯,通過隔熱作用防止底架過多熱量傳遞至地板與地板布,保證地板不損壞或崩塌。通過試驗進行了底架耐火結構驗證,滿足要求。

4.2.2 間壁

為了防止電氣柜內電氣元件發生短路、電線電纜著火時火焰從間壁內側竄入客室,對乘客造成危害,需要對間壁進行防火設計[10]。

上海軌道交通15號線車輛技術規格書中對間壁結構的耐火要求為:客室電氣設備柜能夠抵擋任何原因引起的火災至少30 min,柜門設有膨脹密封件,以確?；鹧娌粫鞑ブ量褪覂?并隔離氧氣流入,設備柜及內部設備易于更換。

根據上述間壁結構耐火要求,在充分考慮間壁結構功能、外觀、輕量化等要求的基礎上,對間壁進行設計,采用鋁材質、鋁蜂窩復合板、15 mm厚陶瓷纖維毯。為了避免火焰從門縫竄出,在門的四周使用防火密封條進行密封處理。當電氣柜發生火災時,密封條可以膨脹,堵住門縫并密封。間壁門使用防火膨脹格柵,平時作為通風格柵使用,遇火后可膨脹,保證縫隙不會有火焰竄出。通過試驗進行了間壁耐火結構驗證,滿足要求。

5 車輛鑰匙系統

車輛鑰匙系統涉及車輛運營安全性和維護便捷性,對于全自動駕駛車輛而言,乘客可以直接進入司機室,需要格外關注。上海軌道交通15號線車輛鑰匙系統主要分為主控鑰匙、方孔鑰匙。根據國外全自動駕駛車輛鑰匙分級經驗,結合上海軌道交通15號線車輛技術要求,主控鑰匙采用具有高安防等級的KABA鎖及鑰匙系統,分為駕駛級主控和非駕駛級主控兩級,同時采用7×7 mm方孔不銹鋼壓緊鎖及鑰匙輔助操作。

KABA鎖用于客室電氣柜柜門、司機臺蓋板、設備柜門、座椅下設備箱、電解鎖等乘客或外部人員可以接近的電氣設備安裝位置的鎖閉,防止全自動駕駛車輛內非檢修人員接近電氣設備。方孔鎖用于壓緊所有柜門、蓋板設備柜及非電氣設備安裝位置

的活門罩板。駕駛級主控KABA鎖鑰匙由司機或可執行司機職能的乘務人員持有,只能打開司機室臺蓋板、司控器,以及司機室需要司機操作的電氣柜與設備柜。同時需要輔以四角鑰匙,用于打開起壓緊作用的方孔鎖。非駕駛級主控鑰匙由檢修人員攜戴,可以打開司機室臺蓋板、司機室電氣設備柜、客室電氣柜、座椅下設備柜等所有需要檢修的電氣設備安裝處蓋板或柜門。同時需要輔以四角鑰匙,用于打開起壓緊作用的方孔鎖。駕駛級主控鑰匙不能打開非駕駛級主控鎖,非駕駛級主控鑰匙可以打開駕駛級主控鎖。方孔鎖還用于車外、車下、車頂等區域檢修人員需要接近的蓋板。

6 結束語

上海軌道交通15號線車輛客室內裝簡潔時尚,美觀大方,開放式司機室、臨時隔斷、帶下箱座椅、中頂和側頂復合出風等設計充分適應全自動駕駛特點,同時從美觀、人性化、防火、模塊化等方面進行充分考慮,給乘客以舒適、美觀、人性化的乘坐體驗。