城市轨道交通车辆应用技术
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3 地铁车辆的技术规格

3.1 基本技术条件

3.1.1 车辆基本要求

1.车辆基本功能要满足城市轨道交通线路设计总体技术要求,技术指标应满足客运量及行车密度的要求。

2.车辆选型应适应城市文化、地理和自然条件的要求,应考虑与城市景观的协调,并充分考虑城市的旅游等特殊需求。

3.车辆基本性能要具有先进性,保证其技术成熟、运用可靠、维护方便,有良好的外观造型,安全舒适,节能环保,经济性好。

4.车辆应符合国家关于城市轨道交通设备国产化有关政策和规定,整车平均国产化率达到70%以上,牵引系统平均国产化率达到40%以上。

5.车辆结构使用寿命不小于30年。

3.1.2 车辆应适应的自然条件及工作环境

1.自然条件

(1)环境温度

我国已公布实施的国标《地铁车辆通用技术条件》(GB/T 7928—2003)、《城市轻轨交通铰接车辆通用技术条件》(GB/T 23431—2009)和行业标准《跨座式单轨交通车辆通用技术条件》(CJ/T 287—2008),都规定车辆应适应的环境温度为-25~+40℃。

这是由我国气候条件决定的。根据多年气象资料统计,20世纪70年代沈阳曾出现极端最低气温-27.7℃,哈尔滨极端最低气温-36.7℃,而大部分北方城市最低气温不超过-25℃。近年来随着全球气候变暖,我国许多城市如北京、石家庄、郑州、西安、南京、上海、杭州、福州、武汉、重庆等都出现过极端最高气温短时超过+40℃。除极个别城市如黑龙江、漠河最低气温低于-40℃和新疆吐鲁番最高气温超过+40℃外,大多数城市环境温度都在-25~+40℃范围内。

对于环境温度超出本范围的个别城市,在车辆选型时应在合同中另行规定。

(2)海拔高度

GB/T 7928—2003规定一般城市海拔高度不超过1200m。对于海拔高度超出这个范围的个别城市,在车辆选型时应在合同中另行规定。

本规定符合我国国情。我国已建成投入运营的北京、上海、广州、南京、天津、深圳、大连、长春、武汉、沈阳、成都、佛山等12个城市,以及己获得国家批复正在建设的青岛、西安、郑州、福州、贵阳、昆明、西安等29个城市,其海拔高度都在300m以下,只有少数城市如兰州、格尔木、拉萨等城市海拔高度超过1500m。

(3)最大风速

我国沿海地区城市受夏季台风影响频繁严重,新疆西北地区城市春季时也常遭强风暴影响。因此,在车辆选型时应考虑这些影响,根据城市多年气象资料统计可能遇到的最大风速,从而确定车辆抗倾覆性能。

(4)最大相对湿度

国标GB/T 7928—2003中规定地铁车辆最大相对湿度为90%,该月月平均温度为25℃。根据国家气象局统计资料,我国南方多雨潮湿,如广州、上海最大相对湿度≤99%,南京相对湿度变化65%~83%,北方少雨干燥,但是我国各城市最湿月平均相对湿度很少大于90%,月平均温度不高于25℃。

2.车辆工作环境

(1)车辆应能在隧道、高架和地面专用线路上运行。

(2)车辆应具有经国家铁路线路运送至车辆综合基地的条件。

(3)列车按右侧规则行驶,运行时采用单司机值乘的ATO驾驶方式或单司机手动驾驶方式。列车应具有无人驾驶自动折返功能。

(4)列车在高架和地面运行时,必须保证能在风速为9级时安全可靠运营;当风力超过9级时,在高架和地面线路运行的车辆应停止运行;当风速为12级时,应保证空载列车在线路上的停放安全。

(5)车辆在隧道、地面线路上运行时,车体和所有外部安装的设备均能适应风、沙、雨、雪、冰雹等气候条件。

(6)车辆所有设备均能适应空气内含有相当大的湿气且含有盐分和腐蚀性物质(二氧化硫、硫酸等)的气候条件,能防虫害(尤其是白蚁和啮齿类动物)、防霉、防灰尘、防火。

3.1.3 车辆限界

1.车辆应符合《标准轨距铁路机车车辆限界》(GB 146.1—1983),能在中国标准轨距的铁路上运行。

2.车辆应符合《地铁限界标准》(CCJ 96—2003)中B1型(接触轨受电)或B2型(接触网受电弓)车辆限界规定。

3.应根据本线路工程总体设计任务书、车辆与线路限界图,按《地铁限界标准》(CCJ 96—2003)提供的方法计算车辆动态包络线,至少应考虑下述所有正常条件和任何一个非正常条件的综合作用进行计算:

(1)正常条件:

①车辆速度从0到最高运行速度;

②车辆载荷在AW0到AW3工况之间;

③车轮磨耗度在全新和磨耗到限之间;

④对正常磨损和车辆悬挂系统的新调整,包括设定的正常公差和潜在的变化;

⑤所有由于0.1g横向加速度引起的车辆侧向和滚动位移;

⑥在高架线路上由于9级风的侧面风力引起的车辆侧向和滚动位移。

(2)非正常条件:

①任何一个一系弹簧元件失效和破损;

②任何转向架空气弹簧破损的情况;

③由于12级风风力引起的车辆侧向和滚动位移;

④转向架空气弹簧超限度膨胀;

⑤考虑到背风面负压现象,在任何情况下,还需加上20%的系数。

3.1.4 线路条件

1.线路条件应符合建标104—2008的规定

建设部和发改委2008年公布实施了《城市轨道交通工程项目建设项目》(建标104—2008),本标准规定了线路工程主要技术标准,见表3.1。

其中地铁车辆的线路条件:

(1)最小曲线半径:A型车正线350/300m,联络线250/200m,车场线150m

B型车正线300/250m,联络线200/150m,车场线110/80m

(2)最大坡度:A型车正线30‰/35‰,联络线40‰,车场线1.5‰

B型车正线30‰/35‰,联络线40‰,车场线1.5‰

(3)竖曲线半径:A型车正线5000/3000m,联络线2000m

B型车正线5000/2500m,联络线2000m

(4)钢轨(kg/m):A型车正线60,联络线和车场线50

B型车正线60,联络线和车场线50

(5)道岔(N0/v0):A型车正线单开9/35,车场单开7/25

B型车正线单开9/35,车场单开7/25或单开6/20

表3.1 线路工程主要技术标准

注:(1)正线包括支线范围,联络线包括车辆出入线。

(2)N0系指道岔号,v0系指道岔侧向通过速度(km/h)。

(3)对特殊困难地段线路工程的技术标准,应按国家现行有关技术规范执行。

2.线路上部结构参数

(1)轨距mm。

(2)钢轨与道岔符合表3.1的规定。

(3)轨底坡1/40。

(4)道床满足减振降噪要求。

(5)道岔轨道最大超高值120mm。

高架桥及地下线为整体道床时,内轨降低1/2超高值,外轨抬高1/2超高值。地面线为碎石道床时,外轨抬高一个超高值。

3.站台

根据《地铁设计规范》(GB 50157—2003)规定:

(1)站台计算长度应采用远期列车编组长度加上停车误差。

A型车:6辆编组列车的站台计算长度为140m,8辆编组列车的站台计算长度为180m。

B型车:6辆编组列车的站台计算长度为120m,8辆编组列车的站台计算长度为160m。

(2)站台边缘距线路中心线水平距离1500mm。

(3)车辆与站台间水平距离,在直线区段距离宜为80~100mm,在曲线区段距离不应大于180mm。

(4)站台面距轨顶垂直高度1050mm,站台面应低于空载车辆地板面50~100mm。

A型车:1030~1080mm;B1、B2型车:1000~1050mm。

(5)屏蔽门距线路中心线水平距离1600mm。

3.1.5 供电条件

1.授电方式

根据《地铁设计规范》(GB 50157—2003)规定,采用两种直流授电方式:

(1)架空接触网受电弓方式

额定供电电压DC 1500V;

电压变化范围DC 1000~1800V;

再生制动时最高电压DC 1980V。

(2)接触轨受流方式

额定供电电压DC 750V;

电压变化范围DC 500~900V;

再生制动时最高电压DC 950V。

此外,近年来深圳地铁3号线、广州地铁4号线、无锡地铁1、2号线都采用了《地铁设计规范》规定以外的DC 1500V接触轨受流方式。

2.两种直流授电方式的选择

(1)DC 750V接触轨授电方式和DC 1500V架空接触网授电方式比较

DC 750V接触轨授电方式和DC 1500V架空接触网授电方式的技术方案分析和经济比较结果见表3.2。DC 1500V架空接触网授电方式优点如下。

①安全性好,安全防护要求低。

②DC 1500V柔性悬挂授电方式牵引变电所数量少。若DC 750V接触轨全线设牵引所N个,则DC 1500V架空接触网全线设牵引所柔性悬挂为N/1.67个,刚性悬挂为N/2个。

③DC 1500V柔性悬挂授电方式工程总投资低。DC 750V接触轨授电方式变电所投资是DC 1500V柔性悬挂方案的1.67倍,是刚性悬挂方案的2倍。DC 750V接触轨授电方式接触网投资是DC 1500V柔性悬挂方案的1.55倍,是刚性悬挂方案的1.31倍。但是,要注意DC 1500V架空接触网授电方式接触网磨耗多、寿命短,维修成本要高一些。

表3.2 DC 750V接触轨和DC 1500V架空接触网授电方式技术经济综合比较

(2)DC 750V接触轨和DC 1500V接触轨授电方式技术经济综合比较

DC 750V接触轨和DC 1500V接触轨授电方式技术经济综合比较结果见表3.3。DC 1500V接触轨授电方式主要优点是:

①DC 1500V接触轨授电方式全线设牵引所数量是DC 750V接触轨授电方式牵引所数量的一半。

②采用DC 1500V接触轨授电方式较DC 750V接触轨授电方式可减少投资一半多。

③DC 1500V接触轨授电方式防护安全性要求高,更加严格。

表3.3 DC 750V接触轨和DC 1500V接触轨方案技术经济综合比较

续上表

(3)综合结论

①DC 750V和DC 1500V均采用接触轨授电方式进行比较,对新建地铁的城市,可采用DC 1500V电压制式比较经济。对已有采用DC 750V接触轨授电方式地铁的城市,从安全性、运营经验和资源共享、网络化管理方面考虑,宜采用DC 750V接触轨授电方式。

②DC 750V接触轨授电方式和DC 1500V架空接触网授电方式进行比较,应根据各条线的具体环境和景观理念确定采用相应的授电方式,仅以技术经济比较而论,推荐采用DC 1500V架空接触网授电方式。

③DC 1500V架空接触网授电方式适用于客运量大、行车密度高、列车编组长的地铁,对新建地铁的城市,考虑到长远发展,建议采用DC 1500V架空接触网授电方式。

④已采用DC 750V接触轨授电方式的城市,考虑到资源共享和网络化管理,可继续发展DC 750V接触轨授电方式线路。但对特殊原因,如重要地段不允许建牵引变电所时,则必须考虑采用能增大牵引变电所间距的DC 1500V电压制式。建议在建设DC 750V线路的同时,也发展部分DC 1500V线路。

⑤对车辆而言,采用DC 1500V供电制式易实现车控(1C 4M),而DC 750V供电制式只能采用架控(1C 2M)。原因是DC 750V制式电流大,目前使用的IGBT或IPM的电流容量及散热条件只能满足一个转向架即两个电机的用电要求;若采用车控,则要求牵引逆变器的输出电流太大,功率电子器件的选用与散热都很困难。

3.1.6 车辆结构及主要技术参数

1.车辆主要参数

根据国标《地铁车辆通用技术条件》(GB/T 7928—2003)规定,地铁车辆主要技术参数见表3.4。

表3.4 地铁车辆主要技术参数

续上表

2.车辆结构形式选择

地铁车辆车体总共分为三种,即带司机室的拖车车体(Tc车)、带受电弓的动车车体(Mp车)和不带受电弓的动车车体(M车),如图3.1所示。

图3.1 地铁列车编组简图

地铁车辆车体采用整体承载结构,将车体分为车顶、车底、侧墙(2个)、端墙(2个)等六大模块进行设计和生产。对于铝合金车体,各大部件间的连接采用整体焊接或铆焊组合方式形成整体承载结构;对于不锈钢车体,不论大部件还是各大部件间的连接全部采用点焊连接形成整体承载结构。因此,车体结构可分为铝合金整体焊接车体、铝合金铆焊组合车体和不锈钢点焊连接车体等三种结构形式。

(1)铝合金整体焊接车体

为保证城市轨道车辆有足够的承载强度和刚度,铝合金车辆必须采用大型中空型材及其组合件。为了提高铝合金车体断面系数、增大抗弯刚度、防止板材产生失稳,必须加大板厚,一般取钢板的1.4倍,最小为2mm,最大壁厚达到6.5mm。全焊接铝合金车体结构由一个底架、两个侧墙、两个端墙(其中Tc车一端为端墙,另一端为司机室钢结构)和一个车顶等六大模块组成(图3.2)。模块内部与整车组装全部采用焊接。司机室采用独立钢结构,与铝合金结构车体之间采用连接座螺栓连接,便于更换。铆接于底架上的枕梁与端箱均采用钢板焊接的箱形结构。

(2)铝合金铆焊组合车体

铝合金铆焊组合车体结构也是由一个底架、两个侧墙、两个端墙(其中Tc车一端为端墙,另一端为司机室钢结构)和一个车顶等六大模块组成(图3.3)。车体各主要部件主要采用大型铝合金挤压型材。模块内部采用焊接,整车组装采用铆接和螺栓连接。其中侧墙与底架、侧墙与端墙、侧墙与车顶、端墙与底架采用铆接连接(图3.4);端墙与车顶、司机室为一独立模块与后部车体均采用螺栓连接(图3.5)。除Tc车司机室头部采用独立模块结构外,三种车体在形式和风格上均相同。铆接于底架上的枕梁与端箱均采用钢板焊接的箱形结构。司机室采用独立钢结构,与铝合金结构车体之间采用连接座螺栓连接,便于更换。

图3.2 Tc车车体结构

图3.3 Tc车车体结构

图3.4 侧墙与底架铆接连接

图3.5 司机室与侧墙螺栓连接

(3)不锈钢点焊连接车体

不锈钢点焊连接车体是采用板梁组合整体承载全焊接结构,主要由车体外皮和骨架两部分组成。车体外皮包括车顶外皮、侧墙外皮和端墙外皮。骨架包括车顶骨架、侧墙骨架、端墙骨架和底架。

车体外皮采用0.4~1.2mm不锈钢薄板,由于不锈钢板导热极小,发生热应力较大,早期将侧墙、车顶或端墙外皮做成波纹板(图3.6),其纵向与横向刚度显著增加,但剪切刚度低,因此在需要承受剪切力的地方设置了剪切板。但是,许多用户发现波纹板结构难以清扫,要求改变。随着轻量化不锈钢技术的发展,新一代轻量化不锈钢车体侧墙改成平板(图3.7),通过内设补强立柱或箱形梁与外板点焊连接形成空腔,借以提高外板的强度和刚度。梁柱之间采用平面或立体接头、点焊。板的拼接采用搭接缝焊。

车体骨架结构与钢制车体骨架相同,将钢制骨架换成不锈钢结构,根据不同部位,使用不同高度Z型材或箱形材梁的不锈钢结构。车顶骨架、侧墙骨架和端墙骨架的板材厚度0.8~1.2mm,架板材厚度0.8~3mm。将车顶、侧墙结构的高度统一为40mm。

为降低制造成本、提高工艺性、提高底架的承载能力,底架中的牵引梁、枕梁、内端墙立柱和侧门立柱的下部通常采用普通钢或耐候钢。

图3.6 早期不锈钢车辆的车体结构

图3.7 新一代轻量化不锈钢车辆的车体结构

(4)三种车体结构形式的选择

铆焊组合铝合金车体的优点是便于组装与拆修,节约部件运输成本。缺点是铆焊连接不易形成整体筒形承载结构,使车辆整体承载能力水平降低。由于铆焊连接中间有间隔,需加密封胶,结构密封性差;铆焊连接工艺复杂,操作较难,生产效率相对较低;安装了铆焊组件后,增加了车体自重,每辆A型车车体自重增加300~400kg。

全焊接铝合金车体的优点是易形成整体筒形承载结构,使车辆整体承载能力提高;全部连续焊接,结构密封性好;焊接工艺简单,操作容易,生产效率高相对较高;全焊接车体自重要轻一些。

不锈钢点焊连接车体优点是强度高,便于轻量化,防火性能好。缺点是密封性不如铝合金,零部件采用搭接方式,不能采用连续焊,只能点焊,制造工艺较复杂,特别是不锈钢成形困难。

因此,当要求密封性较高时,在南方潮湿多雨地区宜采用全焊接铝合金车体。在北方干燥地区宜采用不锈钢点焊连接车体或铆焊组合铝合金车体。

3.1.7 列车载客量

1.列车载客量标准

我国已公布实施的《地铁车辆通用技术条件》(GB/T 7928—2003)和《城市轨道交通工程项目建设标准》(建标104—2008)都规定:每辆车定员人数按6人/m2计算,超员人数最大按8人/m2或9人/m2计算。

2.列车载客量

地铁列车载客量见表3.5。

表3.5 地铁列车载客量

注:A型车数据取自深圳地铁1号线铝合金车,B型车数据取自杭州地铁1号线铝合金车。

3.1.8 列车重量

1.A型铝合金车

A型铝合金列车在载客状态下的重量见表3.6。

表3.6 列车在载客状态下重量

注:(1)轴重≤16t。

(2)A型铝合金车数据取自深圳地铁1号线,定员载客按6人/m2计算,超员载客按9人/m2计算。

2.B型铝合金车

B型铝合金列车在载客状态下的重量见表3.7。

表3.7 列车在载客状态下重量

注:(1)轴重≤14t。

(2)B型铝合金车数据取自杭州地铁1号线,定员载客按6人/m2计算,超员载客按9人/m2计算。

3.B型不锈钢车

B型不锈钢列车在载客状态下的重量见表3.8。

表3.8 列车在载客状态下重量

注:(1)轴重≤14t。

(2)B型不锈钢车数据取自北京地铁4号线,定员载客按6人/m2计算,超员载客按8人/m2计算。

3.1.9 列车组成

1.列车编组

目前,我国地铁车辆编组大部分由6辆组成,初、近、远期均采用由两个列车单元(Tc*Mp*M)组成的6辆编组列车,每个Tc*Mp*M为最小可动单元。当整列车解编为两个Tc*Mp*M最小可动单元时,每个Tc*Mp*M单元可自动形成端车回路,Tc车可操控Tc*Mp*M单元。

即:+Tc*Mp*M=M*Mp*Tc+

+——全自动车钩;

=——半自动车钩;

*——半永久牵引杆。

A型车动拖比都是2∶1(4M2T),仅上海地铁1号线和2号线A型改造车采用8辆编组,动拖比为3∶1(6M2T)。B型车动拖比为2∶1(4M2T)或1∶1(3M3T),只有北京地铁6号线采用8辆B型不锈钢车编组,动拖比为3∶1(6M2T)。

A型列车编组及布置如图3.8所示,B型列车编组及布置如图3.9所示。

图3.8 A型车6辆编组及布置图

图3.9 B型列车6辆编组及布置图

2.列车长度计算

列车长度=(L+ΔL+Δ)×2+(L+2Δ)×N

式中 L——车体基本长度(mm)。A型车=22000mm,B型车=19000mm。

ΔL——司机室加长量(mm),由业主方与制造方商定。

Δ——车钩连接面伸出量(mm)。A型车=460mm,B型车=260mm。

N——M动车和T拖车数量之和。

Tc车长度=L+ΔL+Δ(mm)

M车长度=L+2Δ(mm)

T车长度=L+2Δ(mm)

3.列车运行

最小行车间隔:120s;

最小停站时间:20s;

列车折返时间:120s。

4.列车连挂

列车连挂运行用于调车或紧急情况下的救援。在这种模式下:

(1)可以在牵引列车任一司机室操作,且仅有一个司机室处于控制状态;

(2)所有司机室之间都可以进行对讲;

(3)牵引列车可以对两列车客室进行广播;

(4)被牵引列车的停放制动能由牵引列车缓解和施加,牵引列车能监控自身和被牵引列车的停放制动状态;

(5)两列列车的头灯和尾灯将按运行方向进行工作。

3.1.10 列车动力性能要求

1.列车牵引性能

在干燥、清洁的平直线路、AW2载荷和车轮半磨耗状态下,列车牵引性能由下列参数确定:

(1)列车结构速度:90km/h;

(2)列车最高运行速度:80km/h;

(3)全线平均旅行速度:≥35km/h;

(4)牵引运行时冲击极限:≤0.75m/s3

(5)平均启动加速度(0~36或40km/h):≥1.0m/s2

(6)平均加速度(0~80km/h):≥0.6m/s2

(7)列车在车辆段(包括出入段线)运行速度:25km/h;

(8)列车在车辆段内最大安全退行速度:10km/h;

(9)列车连挂速度:≤5km/h;

(10)洗车工况下列车走行速度:3km/h;

(11)列车牵引计算黏着系数:0.165(或0.173)。

关于黏着系数对加速度及旅行速度的影响,通过列车仿真计算后加以确定。当列车最高运行速度大于80km/h时,列车牵引参数另行确定。

2.列车制动性能

列车采用电制动与空气制动相协调配合方式,来实现常用制动、快速制动、紧急制动和停放制动等4种制动方式。常用制动采用电制动优先、电制动不足时由摩擦制动补足的微机控制的混合制动方式。快速制动采用电制动与摩擦制动相结合的方式,达到以紧急制动平均减速度停车的目的。紧急制动全部使用空气摩擦制动。停放制动采用弹簧储能制动压缩空气缓解、必要时可采取手动缓解的方式。除停放制动外,不论使用何种制动方式在何种载荷工况下,均需符合下列各项规定。

(1)常用制动平均减速度(80km/h~0):≥1.0m/s2

(2)紧急制动平均减速度(80km/h~0):≥1.2m/s2

(3)电—空转换点:5~8km/h。

(4)计算用制动黏着系数:0.15~0.16。

(5)制动时冲击极限:≤0.75m/s3

(6)常用制动负载工况:AW0~AW3。

(7)停放制动:

①空载列车安全、可靠地停放的最大坡道:≤40‰;

②AW3载荷列车安全、可靠地停放的最大坡道:≤35‰。

(8)紧急制动距离(初始速度80km/h时):

①A型车(6辆编组):

a.AW0~AW2载荷≤190m;

b.AW3载荷≤215m。

②B型车(6辆编组):

a.AW0~AW2载荷≤205m;

b.AW3载荷≤215m。

上述数值供设计时参考,应提供各种速度条件下的紧急制动距离计算报告。

(9)全电制动最高速度(DC 1500V,AW2):≥65km/h。

(10)车站列车停车对位精度:±250mm。

(11)制动系统在任何制动方式下都具有防滑保护功能,机械和电气有各自独立的防滑控制。

3.列车故障和救援运营能力

(1)列车丧失一辆车动力的情况下,在AW2载荷工况下,列车可以正常往返一个全程;在AW3载荷工况下,可适当降低列车运行速度。

(2)列车丧失两辆车动力的情况下,在AW2载荷工况下,列车可以正常往返一个全程;在AW3载荷工况下,应能在正线最大坡道上启动,运行到下一站,清客后空车能运行至车辆段。

(3)一列空载(AW0)列车救援一列全部丧失动力的超载(AW3)列车时,应具有在正线最大坡道上启动,并推行到下一车站的能力。

(4)停放制动能使超载(AW3)列车在正线最大坡道上制动停车。

3.1.11 列车动力学性能要求

列车应按GB 5599试验方法进行车辆动力学性能测试,按GB/T 7928—2003标准进行车辆动力学性能评定,试验结果应符合下列规定。

1.车辆平稳性指标W

新造出厂时:W≤2.5

列车运行15万km时:W≤2.7

2.车辆安全性指标

(1)车辆脱轨系数:﹙Q/P﹚≤0.8

(2)轮重减载率:﹙ΔP/P﹚≤0.6

(3)车轮横向力:Q≤1.9+0.3Pst(kN)

式中 Pst——车轮静载荷(kN)。

(4)车辆倾覆系数:D=Pd/Pst<0.8

式中 Pd——车辆或转向架同一侧车辆动载荷(kN)。

3.1.12 列车噪声特性要求

1.噪声值测量

噪声值测量按照ISO 3381、ISO 3095或GB/T 14892—2006标准执行。噪声值的测量在自由声场环境中进行。车外噪声的测量应在开阔地面(道床的枕木、道砟及相邻地面以外),且没有其他任何反射表面的条件下进行;车内噪声的测量应在车辆组装完成后,且车辆为空载状态下进行。测量时应使所有辅助设备和空调机组处于工作状态。

2.车内噪声水平

(1)列车静止条件下辅助设备的噪声:

列车处于静止状态和自由声场内,所有辅助设备正常运行时,客室、司机室内部沿车辆中心线、距离地板面1.5m高处至少测量3个点,客室测得的噪声平均值不得超过69dB(A),司机室测得的噪声值不得超过65dB(A)。在空调回风口下方测得的噪声值不得超过72dB(A)。

(2)列车在地面线路道砟轨道上运行时的噪声:

①列车以正常方式加速或制动时,客室和司机室内部沿车辆中心线、距离地板面1.5m高处至少测量3个点,测得的噪声平均值不得超过74dB(A)。

②列车以80km/h速度在平直轨道线路上在自由声场中运行时,客室测得的噪声值不得超过74dB(A),司机室测得的噪声值不得超过72dB(A)。

(3)列车在隧道线路上以60km/h运行时,测得的客室噪声值不得超过83dB(A),司机室测得的噪声值不得超过80dB(A)。

3.车外噪声水平

(1)车辆静止条件下辅助设备噪声

空载列车在静止状态和自由声场内,所有辅助设备同时运行时,沿水平方向距离走行轨线路中心线7.5m处,在列车任意一侧列车长度范围内的任意点测得的连续5s等效连续噪声值不应超过69dB(A)。

(2)列车在地面线路道砟轨道上运行时的噪声

①列车以正常方式在平直轨道线路上加速或制动时,沿水平方向距离线路中心线7.5m处测量,测得的等效连续噪声不应超过80dB(A)。

②列车以60km/h速度运行时,沿水平方向距离线路中心线7.5m处测量,测得的等效连续噪声值不应超过80dB(A)。

3.1.13 车载设备振动和冲击性能要求

车载设备振动和冲击性能要求应按GB/T 21563—2008的规定进行车载设备振动和冲击性能测量和评定

1.车载设备振动要求

(1)车辆上的各类车载设备按下列试验工况进行试验:

①1类车体安装

A级车体上(或下部)直接安装的柜体、组件、设备和部件。

B级车体上部(或下部)直接安装在箱体内的组件、设备和部件(当设备安装位置不明时,采用B级)。

②2类转向架安装

安装在转向架上的柜体、组件或部件。

③3类车轴安装

安装在转向架轮对上的组件、设备或部件。

(2)车辆上的各类车载设备按GB/T 21563—2008的规定进行以下试验量级:

①功能性随机振动试验量级;

②模拟长寿命试验量级;

③冲击试验。

(3)测量结果应满足下列要求:

①功能性随机振动试验量级测量结果应满足GB/T 21563—2008中的要求。

②模拟长寿命试验量级测量结果应满足GB/T 21563—2008中的要求。

③冲击试验测量结果应满足GB/T 21563—2008中的要求。

2.车载设备与车体连接强度的冲击性能要求

(1)车载设备与车体的连接强度应按EN 12663标准规定进行验证性的冲击性能试验,试验后的车载设备在任何方向不应发生脱离、移位或损坏,相应的车体部分也不应发生永久变形。验证载荷工况为车载设备的重量乘以EN 12663标准中表12、13和14中类型P-Ⅲ的指定值:

纵向ax=3g;

横向ay=1g;

垂向az=(1+C)×g,其中在车端C=2,在车辆中部C=0.5。

注:g=9.81m/s2

(2)所有车载设备均应能承受列车连挂速度5km/h时产生的冲击,不得造成任何损伤和隐患。

(3)应避免车体与转向架悬挂系统间发生拍振或共振。车体与转向架固有频率设计为在整个运营速度的范围内不出现临界共振现象。

(4)为保证车体、车载设备及乘客安全,车辆应按碰撞安全性进行设计,应满足下列工况要求:

①两列AW0列车以5km/h速度相互连接时,冲击能量全部由能量可复原的车钩缓冲器吸收;

②当两列AW2列车以5km/h相对速度相互碰撞时,冲击能量由可复原的缓冲器吸收,同时必须保证列车及其所有的车载设备绝对安全;

③当两列AW2列车以15km/h速度相互碰撞时,冲击能量全部由可复原和不可复原能量吸收元件吸收,不得造成车体结构的损坏,传递到乘客身上的加速度值应在允许极限范围内;

④当两列AW0列车以25km/h速度相互碰撞时,冲击能量除由可复原和不可复原能量吸收元件吸收外,在车两端部设置的车体结构碰撞变形能量吸收区也参与碰撞能量吸收,使传递到乘客身上的加速度值在允许极限范围内。

3.1.14 列车防火与安全要求

1.列车防火要求

(1)车辆必须配置一定数量的适用于电气装置灭火的消防设备,其数量满足相关要求。

(2)车辆上所使用材料应采用不燃或阻燃的并符合BS 6853、DIN 5510或等同及以上国际标准中防火要求的材料,制造商必须提供所使用材料的防火性能报告或证书。

(3)列车上可安装一个火灾报警系统,包括客室内的烟雾传感器和电气柜内的热传感器。被检测到的火灾信息将传送到司机室,在那里报警和显示的信息将被提供给司机。

2.列车安全要求

(1)车体或安装在车体外的电气设备外罩箱的密封性等级为IP 54。电气设备应具有人身安全防护措施和防水要求,应满足IEC 60529要求。

(2)安装在车辆上的所有电气设备和绝缘材料等应满足防腐、防霉、防虫和防啮齿类动物等要求。

(3)车辆应满足防雨水、冰雪要求,在风雨、冰雪、大雾天气时,车厢、空调装置、电气设备箱、插销连接器等设备均应具备防水功能。车辆清洗时,各种设备均应具备防水功能,车厢及车辆各种设备内不得有水渗入。

(4)地铁列车各车辆间应有贯通道,当线路不设置乘客纵向疏散平台时,在列车两端的司机室应有紧急疏散门和相应设施。

(5)在每个车门处设置紧急解锁手柄,仅能在零速时被激活。紧急制动只能在车站被激活,以防止列车在轨道上停车。

(6)每车设两个乘客紧急对讲装置。每个客室至少设2个灭火器,每个司机室设1个。客室和司机室内设有火灾检测系统。受电弓电源和车间电源联锁。

(7)列车安全性分析:

列车的安全性分析是对车辆运行过程中所有的临界状况的分析,至少包括:

①电气绝缘及雷击的安全性分析;

②过电压及欠电压保护的安全性分析;

③撞车保护的安全性分析;

④乘客的安全性分析;

⑤防止车辆脱轨的安全性分析;

⑥防止车辆倾覆的安全性分析;

⑦车辆所用材料的防火性能分析。

制造商必须提供一份安全分析报告。

3.1.15 车辆电磁兼容要求

1.保证地铁车辆在隧道、地面或高架线路的区间和车站等各种条件下运行时,不会干扰沿线的通信、信号等设备的正常工作。

2.采取措施避免车辆上的车载电子设备和电气设备相互干扰,包括:门控系统、空调控制系统、牵引和制动控制系统、列车控制诊断系统、车载通信、信号设备以及乘客信息系统等。对于车下磁场较强的部位,做隔磁处理。

3.保证在地铁车辆上可以正常使用手机和小型移动电台等。

4.严格控制静电和低频磁场强度,尽可能地减少电磁对环境的污染,不影响安装有心脏起搏器等医疗器械的乘客乘车,不影响公网系统的通话质量。

5.根据信号系统采用的具体制式,包括轨道电路、应答器、计轴器、电缆、感应环和无线数据传输系统等,在所要求的工作频率范围应采取措施限制其最大的干扰电流值、电脉的增量。

6.根据供电系统具体制式,包括沿线各类变电所、降压变电所和主变电所等,应采取措施限制其对电磁敏感设备的干扰。

7.考虑地铁列车对站台屏蔽门的门控系统、闭路电视及站台监视系统的影响。

8.考虑对列车通信和站台乘客信息系统(PIS)的影响。

9.制造商应提供具体的电磁兼容措施及方案和电磁兼容管理计划书、电磁兼容设计研讨报告以及电磁兼容测试计划等文件,证明所提供的设备及布线方案不会在车载电子设备和电气设备之间产生相互干扰。

10.制造商必须提供列车电磁兼容(EMC)管理计划。

11.应按GB/T 17626.5或EN 50121:2000进行车载电气设备电磁兼容性试验。

3.1.16 车辆可靠性、可用性、可维修性及安全性(RAMS)要求

车辆可用性以车辆可靠性、可维修性以及运营与维修为基础,满足车辆可靠性、可维修性的所有要求,并控制好长期的运营与维修的活动,才能达到运行期间车辆安全性和可用性目标。因此,满足车辆可靠性、可维修性的要求是RAMS最重要的核心工作。

1.RAMS管理要求

根据国标《轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例》(GB/T 21562—2008),制造商负责项目全部RAMS管理工作,必须成立车辆可靠性、可用性、可维修性及安全性(RAMS)工作组。

(1)在设计阶段提交以下文件:系统安全可靠性计划与系统安全分析报告,可靠性、可用性及可维护性分析及报告,故障模式、影响及重要性分析及报告。

(2)在测试阶段提交以下文件:安全报告、可靠性、可用性及可维护性证明计划,质保期间提供可靠性、可用性及可维护性证明及报告。

2.可维修性要求

(1)设计制造阶段

对所有电气和机械设计中的维修是否方便进行审核。在最大可能范围内使所有车辆的设备与安装模块化。根据车辆合同的有关附件,提供所有的专用工具。

(2)运营与维修阶段

预防性维护工作的目的是使设备保持正常工作状态。制造商必须提供车辆保养要求,包括车辆维修等级、最短保养周期和最大用工量等。

在列车交付使用前编制一套操作和检修规程,以保障列车在运营中发挥良好功能。

3.可靠性要求

(1)设计制造阶段

按合同规定的标准进行车辆设计和制造,以保证产品的高度可靠性。选用高质量的元器件设计电路,保证当其发生故障时,对系统带来的间接损坏为最小。线路和元件的设计要留有足够的余量。所有的线路设计及所采用的元件和设备都应是被实践证明可成功运行的成熟产品。

(2)运营阶段

制造商应提供整车及其部件故障率指标或可靠性指标水平λ(故障率指标λ表示整车及其部件故障数目与总运行公里数或总运行时间的比值)。提供运营服务故障、晚点故障和维护故障的指标,每列车平均无故障时间和列车平均无故障运行距离指标。同时,应制定一个验证设备和车辆可靠性指标的试验计划。这些内容包括:可靠性的验证计划、记录双方达成共识的故障步骤、确定故障的准则、形成试验记录和提交报告的形式。

3.1.17 车辆主要部件要求

1.车体

(1)A型车采用大型中空挤压铝型材、轻量化、底架无中梁整体承载结构的铝合金车体。B型车采用整体承载结构的铝合金车体或轻量化不锈钢车体。车体使用寿命不低于30年。

(2)车体内装至少应包括车窗、车门、座椅、扶手、贯通道等。

2.转向架

(1)动力转向架和非动力(拖车)转向架采用无摇枕结构、低合金钢板焊接构架,构架使用寿命不低于30年。

(2)采用二系悬挂形式,一系悬挂弹簧为橡胶弹簧或钢圆弹簧,二系悬挂为带有高度控制阀的空气弹簧(附有横向液压减振器)。

(3)基础制动装置采用单元式踏面制动或盘形制动。

(4)采用具有磨耗型踏面的整体辗钢车轮。

(5)采用中心销式牵引装置。

(6)轴箱采用滚动轴承。

3.车钩缓冲装置

(1)列车端部采用全自动车钩或半自动车钩,列车单元间采用半自动车钩,列车内部其他车辆间采用半永久车钩的连接方式。

(2)车钩后部设可复原的吸收能量的缓冲器和不可复原的压溃管变形装置。

4.牵引与电制动

(1)牵引系统为变频变压(VVVF)逆变器调速、三相异步电机驱动的交流传动系统。

(2)采用微机控制的矢量控制或更优控制方式。

(3)牵引系统应具有牵引、再生制动、电阻制动功能,采用与空气制动混合运算的控制方式,并具有防空转和防滑保护功能。

(4)列车必须具有两端操纵功能,但应仅有一端处在激活状态。当列车网络系统故障时,应有后备功能(硬线系统)实施列车控制。

(5)列车使用接触网受电弓受电或第三轨受流器受电。

5.辅助电源系统

(1)辅助电源系统由辅助逆变器(SIV)、低压电源(LVPS)、蓄电池组等构成。

(2)每个列车的两个单元采用各配置一套辅助电源系统的集中供电方式,也可采用每辆车各配置一套辅助电源系统的分散供电方式。

(3)辅助逆变器容量应能满足各种工况下的使用要求。采用集中供电方式时,当6辆编组列车中的两台SIV中有一台故障时,采用扩展供电运行模式。

(4)低压电源提供DC 110V电源,并兼作蓄电池充电器。

(5)辅助电源系统应配有外电源(车间电源)输入插座。

6.空气制动系统及风源系统

(1)空气制动系统

采用微机控制的直通式电空混合制动系统,具有常用制动、快速制动、紧急制动、停放制动、防滑保护以及空重车调整等功能,并具有自诊断和故障记录功能,能在司机控制器、ATO或ATP的控制下对列车进行阶段或一次性的制动与缓解。基础制动为单元式踏面制动装置,其中一半带有停放制动功能,必要时可采用盘形制动。

(2)风源系统

①风源系统应包括有交流电动机驱动的空气压缩机、空气过滤器、空气干燥器和总风缸等设施。

②每个列车单元中配置一套风源系统,当两个单元列车中有一个单元中的空压机组失效时,另一单元的空气系统仍能满足整列车的供气要求。

③风源系统供风能力除能充分保证各种工况下的制动用风外,还需满足空气弹簧等辅助用风。储风缸容积应满足空压机停止运转后列车三次紧急制动的用风量。

7.列车控制与诊断系统

(1)列车控制系统采用分布式计算机网络控制模式,具有完善的监控、故障诊断、列车状态信息显示和储存功能,用于列车运营状态的分析判断。

(2)具有列车运行数据和故障记录功能,用于记录列车运行中的有关数据。

(3)诊断系统采集的数据能通过无线通信系统传输到列车运营控制中心和车辆段,也可通过便携式数据采集器集中采集。数据的种类和精度将满足故障分析和维修需要。

(4)列车具有两端操纵功能,但应仅有一端处于控制状态。

(5)应提供列车所有用户软件的安装盘及必须的用户调试维护软件。用户在本项目设备使用及检修中对上述用户软件的使用(使用的计算机数量和在计算机上的安装次数)不应受到限制,不得使用“加密狗”和使用许可(License)等。

8.列车自动控制系统

列车配备有车载自动控制系统(ATC),具有自动驾驶(运行)功能,包括列车自动驾驶(ATO)、列车自动监控(ATS)和列车动防护(ATP)等系统。

9.车载通信和乘客信息系统

(1)车载通信和乘客信息系统主要包含(但不限于):车载广播系统司机对讲/乘客紧急报警系统、乘客信息显示系统、车载视频监视系统、车载专用无线通信设备等。

(2)列车设置车载通信、广播设备,实现司机室与客室以及司机室与中央控制中心(OCC)间的双向通话。

(3)在每节车的客室内设置LCD可视显示单元。客室的每对车门上方设置车站地图闪光式报站装置,用于显示列车运行方向、到站显示及换乘信息,该装置具有可扩展功能。

(4)列车安装车载视频监视系统。在每节车客室的两端头装有车载视频监视系统的监视探头。具有控制中心监视功能、司机监视功能、录像功能、上传功能等。

10.照明

列车应设有外部照明和内部照明。列车外部照明应有前置灯和标志灯。前置灯列车前端紧急制动距离处的照度不小于2lx(无其他源)。客室内部照明应设有正常照明和紧急照明。照明方式采用LED平面光源,客室照明应能保证在离地板面高800mm处测得的照明强度等于或大于200lx,紧急照明能在辅助电源断电情况下使用45min。

11.空调和采暖

(1)列车采用车体顶置单元式空调机组,每辆车的车顶两端各安置一台。每台空调机组具有制冷、通风和紧急通风功能和两个独立的制冷回路,实现多级控制。

(2)司机室设置一个独立的通风单元,通过风道从相邻的空调机组引入经过处理的空气,实现司机室的空气调节。

(3)空调机组采用微机控制,每节车辆设一个空调控制单元控制一节车的两台空调机组。由司机室内的中央控制单元(CCU)对整车的空调机组进行控制。

(4)当列车断电或辅助电源故障时,空调机组自动转为紧急通风模式,提供45min紧急通风。

(5)列车采用空调加热和电加热器相结合的取暖方式。

3.1.17 引用标准要求

1.车辆的设计、制造和试验以及所使用的材料均应符合中华人民共和国标准、有关国际标准以及相关的行业标准。

2.车辆所使用的材料、部件或产品必须满足国家强制性执行的标准和强制性产品认证等。

3.在车辆的设计、制造和试验中优先使用国家标准GB;若无国家标准,可采用UIC、IEC、ISO、EN等国际标准,亦可采用等同或相应的外国标准。应提交一份在设计、制造和试验中拟采用的标准明细表。

4.进口部件中凡有未被以上所列标准覆盖的,经买卖双方同意可使用供货国的标准。

5.车辆在设计、制造与设备采购中凡涉及“量、单位”的内容时应符合GB 3100的规定。

6.在合同生效日起将只使用适用的有效的最新版本的标准。如需使用在合同生效日后出版发行的标准,须经双方同意。

3.1.19 车辆回送要求

1.回送车辆须经国家铁路运输。

2.回送车辆应能通过铁路规定的机车车辆限界,但不允许通过驼峰。

3.回送后的车辆设备不能有任何损坏,车辆性能不得降低。

4.制造商应提供过渡车钩供车辆回道使用。